ESP32 - Potentiometer
Dieses Tutorial zeigt Ihnen, wie Sie ein Potentiometer mit dem ESP32 und MicroPython verwenden. Im Einzelnen lernen wir:
- Wie ein Potentiometer funktioniert.
- Wie man ein Potentiometer an einen ESP32 anschließt.
- Wie man MicroPython-Code für den ESP32 schreibt, um den Wert des Potentiometers auszulesen und in praktische Werte umzuwandeln.
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables ESP32 Starter-Kit (ESP32 enthalten) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Überblick über Potentiometer
Ein Drehpotentiometer, auch Drehwinkelsensor genannt, wird verwendet, um Einstellungen manuell anzupassen, wie die Lautstärke einer Stereoanlage, die Helligkeit einer Lampe oder den Zoomfaktor eines Oszilloskops.
Pinbelegung
Ein Potentiometer hat normalerweise drei Pins.
- GND-Pin: mit GND (0 Volt) verbinden
- VCC-Pin: mit VCC (5 Volt oder 3,3 Volt) verbinden
- Ausgangspin: gibt die Spannung an den Eingangspin des ESP32 weiter.
※ Notiz:
Sie können die Positionen des GND-Pins und des VCC-Pins vertauschen.
Funktionsweise
Die Welle des Potentiometers dreht sich von 0 Grad, nahe dem GND-Pin, bis zu einer maximalen Position nahe dem VCC-Pin, genannt ANGLE_MAX.
Die Spannung am Ausgangspin reicht von der Massespannung (GND) bis zur Versorgungsspannung (VCC). Wenn Sie die Welle drehen, ändert sich die Ausgangsspannung entsprechend.
- Wenn der Winkel 0 Grad beträgt, liegt am Ausgangspin keine Spannung (0 Volt) an.
- Wenn der Winkel ANGLE_MAX beträgt, entspricht die Spannung am Ausgangspin der Spannung von VCC.
- Für Winkel zwischen 0 Grad und ANGLE_MAX wird die Ausgangsspannung wie folgt berechnet: Winkel × VCC / ANGLE_MAX.
※ Notiz:
Der Wert von ANGLE_MAX variiert je nach Hersteller. Normalerweise beachten wir den Wert von ANGLE_MAX nicht, es sei denn, wir müssen den Drehwinkel berechnen (siehe Abschnitt Anwendungsfälle).
ESP32 - Drehpotentiometer
Die ADC-Pins des ESP32 können als analoge Eingänge dienen und einen Spannungsbereich von 0 Volt bis VCC in ganze Zahlen zwischen 0 und 4095 umwandeln. Diese Zahlen werden als ADC-Werte oder Analogwerte bezeichnet.
Sie können den Ausgangspin eines Potentiometers mit einem der analogen Eingangspins des ESP32 verbinden, sodass der ESP32 den ADC-Wert auslesen und in eine nutzbare Zahl umwandeln kann.
Die vom ESP32 ermittelte Zahl ist kein Winkel und keine direkte Spannung, sondern eine ganze Zahl zwischen 0 und 4095. Dieser Wert kann dann je nach Anwendung auf einen anderen Bereich abgebildet oder umgerechnet werden.
Anwendungsfälle
- Umwandlung des ADC-Werts in einen Winkel.
- Umwandlung des ADC-Werts in eine Spannung.
- Umwandlung des ADC-Werts in einen steuerbaren Wert (wie die Lautstärke einer Stereoanlage, die Helligkeit von etwas oder die Geschwindigkeit eines Motors). Das ist oft die häufigste Anwendung.
Bereich umskalieren
| VON | BIS | |||
|---|---|---|---|---|
| Winkel | vom Benutzer gedreht | 0° | → | ANGLE_MAX |
| Spannung | vom Pin des Potentiometers | 0V | → | 3.3V |
| ADC-Wert | vom ESP32 gelesen | 0 | → | 4095 |
| Anderer Wert | vom ESP32 umgerechnet | VALUE_MIN | → | VALUE_MAX |
Verdrahtungsdiagramm
- So verbinden Sie ESP32 und Potentiometer mithilfe eines Steckbretts
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
- So verbinden Sie ESP32 und Potentiometer mithilfe einer Schraubklemmen-Breakout-Platine
ESP32 MicroPython Code
Schnelle Schritte
Hier finden Sie eine Anleitung, wie Sie Ihren MicroPython-Code auf dem ESP32 mit der Thonny IDE einrichten und ausführen:
- Stellen Sie sicher, dass Thonny IDE auf Ihrem Computer installiert ist.
- Vergewissern Sie sich, dass die MicroPython-Firmware auf Ihrem ESP32-Board geladen ist.
- Wenn Sie zum ersten Mal einen ESP32 mit MicroPython verwenden, lesen Sie die Anleitung ESP32 MicroPython Erste Schritte für eine Schritt-für-Schritt-Anleitung.
- Verbinden Sie das ESP32-Board gemäß dem bereitgestellten Schaltplan mit dem Potentiometer.
- Verbinden Sie das ESP32-Board mit einem USB-Kabel mit Ihrem Computer.
- Öffnen Sie Thonny IDE auf Ihrem Computer.
- Gehen Sie in Thonny IDE zu Tools Options.
- Wählen Sie im Tab Interpreter aus dem Dropdown-Menü MicroPython (ESP32).
- Stellen Sie sicher, dass der richtige Port ausgewählt ist. Thonny IDE erkennt ihn normalerweise automatisch, aber möglicherweise müssen Sie ihn manuell auswählen (z. B. COM12 unter Windows oder /dev/ttyACM0 unter Linux).
- Kopieren Sie den bereitgestellten MicroPython-Code und fügen Sie ihn in den Editor von Thonny ein.
- Speichern Sie den Code auf Ihrem ESP32:
- Klicken Sie auf den Save-Button oder drücken Sie Ctrl+S.
- Wählen Sie im Speicherdialog MicroPython device.
- Nennen Sie die Datei main.py.
- Klicken Sie auf den grünen Run-Button (oder drücken Sie F5), um das Skript auszuführen.
- Drehen Sie am Potentiometer
- Sehen Sie sich die Meldung in der Shell unten in Thonny an.
※ Notiz:
Dieses Tutorial zeigt, wie Sie mit der Funktion adc.read() Werte von einem ADC (Analog-Digital-Wandler) auslesen, der mit einem Potentiometer verbunden ist. Der ADC des ESP32 eignet sich für Projekte, die keine hohe Präzision erfordern. Wenn Ihr Projekt jedoch genaue Messungen benötigt, beachten Sie Folgendes:
- Der ESP32-ADC ist nicht perfekt genau und muss für präzise Ergebnisse möglicherweise kalibriert werden. Jedes ESP32-Board kann leicht abweichen, daher ist eine Kalibrierung für jedes einzelne Board erforderlich.
- Die Kalibrierung kann schwierig sein, besonders für Anfänger, und liefert möglicherweise nicht immer genau die gewünschten Ergebnisse.
Für Projekte, die hohe Präzision erfordern, sollten Sie einen externen ADC (z. B. ADS1115) mit dem ESP32 verwenden oder einen Arduino wählen, der einen zuverlässigeren ADC hat. Wenn Sie den ESP32-ADC dennoch kalibrieren möchten, lesen Sie den ESP32 ADC Calibration Driver.
Video Tutorial
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