ESP32 S3 - Türsensor - Relais
Ein Türsensor in Kombination mit einem Relais ermöglicht es dem ESP32 S3, angeschlossene Geräte automatisch ein- oder auszuschalten, sobald eine Tür geöffnet oder geschlossen wird. Dieses Tutorial führt Sie durch die Verdrahtung eines magnetischen Reedschalter-Türsensors und eines Relaismoduls mit dem ESP32 S3, das Schreiben des Arduino-Sketches zur Überwachung des Türzustands und das Testen des Systems, indem Sie den Magneten bewegen und die Reaktion des Relais in Echtzeit beobachten.
Was Sie bauen werden:
- Eine Schaltung, die einen magnetischen Türsensor und ein Relaismodul mit dem ESP32 S3 verbindet
- Einen Sketch, der den Zustand des Türsensors liest und das Relais beim Öffnen der Tür ein- und beim Schließen ausschaltet
- Ein automatisches, türgesteuertes Steuersystem, das über das Relais Lasten wie ein 12V-Magnetschloss, einen Summer, eine Warnleuchte oder einen Lüfter ansteuern kann
- Eine Grundlage, die Sie zu Haussicherheitssystemen, Zutrittskontrollen oder intelligenten Automatisierungsprojekten ausbauen können
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
| 1 | × | DIYables ESP32 S3 Starter-Kit (ESP32 S3 enthalten) | |
| 1 | × | DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays) |
Überblick über Door Sensor and Relay
Ein magnetischer Türsensor besteht aus zwei Teilen — einem Reedschalter und einem Magneten —, die zusammen einen Öffner- oder Schließerkreis bilden, je nachdem, ob sich der Magnet in der Nähe des Schalters befindet. Wenn sich die Tür öffnet, entfernt sich der Magnet vom Reedschalter, der Schaltkreiszustand ändert sich, und der ESP32 S3 erkennt den Wechsel an seinem GPIO-Eingangspin. Ein Relaismodul fungiert als elektronisch gesteuerter Schalter, mit dem der ESP32 S3 Lasten mit höherer Spannung oder höherem Strom — etwa ein 12V-Magnetschloss, eine Warnsirene oder einen Lüfter — sicher ansteuern kann, und zwar nur mit einem schwachen GPIO-Ausgangssignal.
Wichtige Spezifikationen
Wir haben spezielle Tutorials, die jede Komponente ausführlich behandeln. Jedes Tutorial enthält detaillierte Informationen und Schritt-für-Schritt-Anleitungen zur Pinbelegung der Hardware, zum Funktionsprinzip, zur Verdrahtung mit dem ESP32 S3 und zum Arduino-Code. Mehr dazu erfahren Sie unter den folgenden Links:
Verdrahtungsdiagramm
Schließen Sie den Türsensor und das Relaismodul gemäß dem folgenden Diagramm an Ihren ESP32 S3 an und überprüfen Sie jede Verbindung, bevor Sie das Board mit Strom versorgen. Die Signalleitung des Türsensors wird mit einem als Eingang konfigurierten GPIO des ESP32 S3 verbunden, während der Steuerpin des Relais mit einem als Ausgang konfigurierten GPIO verbunden wird.
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Jumperkabel können sich lösen, wenn Sie das Projekt bewegen. Setzen Sie den ESP32 S3 auf ein Schraubklemmen-Board für ESP32 S3 und ziehen Sie jedes Kabel unter einer Schraube fest. Das Diagramm unten zeigt die Version mit Schraubklemmen.
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Hier ist dieselbe Schaltung mit einem GPIO-Breakout-Board für ESP32 S3, das jeden GPIO auf Stiftleisten herausführt:
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Sicherheitshinweise
Schließen Sie niemals Netzspannung (110V/220V AC) an die Lastanschlüsse des Relais an, es sei denn, Ihr Relaismodul ist dafür ausgelegt und Sie sind im Umgang mit Hochspannungsverdrahtung sicher; verwenden Sie beim Prototyping immer eine Niederspannungslast wie ein 12V-Magnetschloss oder einen Summer. Halten Sie die Hochspannungs-Lastverdrahtung des Relais räumlich getrennt vom Breadboard und den Jumper-Kabeln, um versehentlichen Kontakt zu vermeiden, und stellen Sie sicher, dass VCC und GND des Relaismoduls mit den richtigen Versorgungsschienen des ESP32 S3 verbunden sind.
| Komponente | Pin | ESP32 S3 Pin |
|---|---|---|
| Türsensor | Kabel 1 | GND |
| Türsensor | Kabel 2 | GPIO7 |
| Relaismodul | VCC | 5V |
| Relaismodul | GND | GND |
| Relaismodul | IN | GPIO10 |
ESP32 S3 Code - Türsensor - Relais
Der folgende Code liest in jedem Schleifendurchlauf den Zustand des Türsensors und steuert den Relaisausgang entsprechend — das Relais wird eingeschaltet, wenn die Tür als offen erkannt wird, und ausgeschaltet, wenn die Tür geschlossen ist. Der Sketch nutzt den eingebauten Pull-up-Widerstand am GPIO-Eingang des ESP32 S3, sodass für den Anschluss des Türsensors kein externer Widerstand erforderlich ist.
Im obigen Code überwacht der ESP32 S3 ständig den Pin des Türsensors und aktualisiert sofort den Relaiszustand, sobald ein Öffnen oder Schließen der Tür erkannt wird. Der neue Zustand wird zur einfachen Fehlersuche im Seriellen Monitor ausgegeben.
Schnelle Schritte
- Neu beim ESP32 S3? Arbeiten Sie zuerst unsere Anleitung Erste Schritte mit dem ESP32 S3 durch.
- Verdrahten Sie den Türsensor und das Relaismodul gemäß dem obigen Verdrahtungsdiagramm mit dem ESP32 S3.
- Verbinden Sie das ESP32 S3-Board über ein USB-Typ-C-Kabel mit Ihrem PC.
- Öffnen Sie die Arduino IDE auf Ihrem PC.
- Wählen Sie im Menü Tools das richtige ESP32 S3-Board und den COM-Port aus.
- Kopieren Sie den obigen Code und fügen Sie ihn in die Arduino IDE ein.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Upload, um den Code zu kompilieren und auf Ihren ESP32 S3 hochzuladen.
- Öffnen Sie den Seriellen Monitor mit 9600 Baud.
- Bewegen Sie den Magneten nah an den Reedschalter und dann wieder vom Reedschalter weg.
- Beobachten Sie die Änderung des Relaiszustands im Seriellen Monitor und hören Sie auf das Klicken des Relais beim Ein- und Ausschalten.
- Profi-Tipp: Wenn Sie das Relais bei jedem Öffnen oder Schließen der Tür umschalten möchten, anstatt es bei offener Tür eingeschaltet zu lassen, lesen Sie das Tutorial ESP32 S3 - Türsensor schaltet Relais um.
Ausgabe im Seriellen Monitor
Die folgende Ausgabe im Seriellen Monitor zeigt, wie der ESP32 S3 den Türsensor liest und das Relais beim Öffnen und Schließen der Tür schaltet. Jede Zeile hat einen Zeitstempel, sodass Sie die Reaktionszeit überprüfen und bestätigen können, dass der Relaiszustand dem Türzustand korrekt folgt.
Anwendungs- und Projektideen
Sobald der ESP32 S3 ein Relais automatisch als Reaktion auf Türsensor-Ereignisse schalten kann, können Sie dieses Projekt für eine Vielzahl praktischer Sicherheits-, Automatisierungs- und Benachrichtigungssysteme anpassen.
- Einbruchalarm: Schließen Sie einen aktiven 12V-Summer oder eine Sirene an das Relais an, damit sofort ein Alarm ertönt, wenn eine Tür oder ein Fenster unerwartet geöffnet wird.
- Automatische Beleuchtung: Lassen Sie eine relaisgesteuerte Lampe oder einen LED-Streifen beim Öffnen einer Tür einschalten und nach dem Schließen wieder ausschalten — perfekt für Vorratskammern oder Schränke.
- Zutrittsprotokoll: Kombinieren Sie das Türsensor-Relais mit der WLAN-Fähigkeit des ESP32 S3, um jedes Öffnen der Tür mit Zeitstempel auf einem Cloud-Server oder einer SD-Karte zu protokollieren.
- Magnetschloss-Steuerung: Verwenden Sie das Relais zur Versorgung eines 12V-Magnetschlosses, das eine Tür beim Schließen automatisch verriegelt und bei einem autorisierten Auslöser wieder freigibt.
- Lüfteraktivierung: Schließen Sie einen 12V-Lüfter an das Relais an, um ein Gehäuse oder einen Raum beim Öffnen einer Tür zu belüften — nützlich in Serverräumen oder Lagerbereichen.
- E-Mail- oder SMS-Benachrichtigung: Erweitern Sie das Projekt um WLAN, damit der ESP32 S3 eine E-Mail oder SMS sendet, sobald der Türsensor das Relais auslöst, und Sie so aus der Ferne über Türaktivitäten informiert sind.
Video Tutorial
Sehen Sie sich unten die Schritt-für-Schritt-Videoanleitung für dieses ESP32 S3-Projekt an.
Fordern Sie sich selbst heraus
Da Sie nun ein Relais mit einem Türsensor am ESP32 S3 automatisch steuern können, probieren Sie diese zunehmend anspruchsvolleren Herausforderungen aus, um Ihr Verständnis zu vertiefen und ein leistungsfähigeres System zu bauen.
- Anfänger: Ändern Sie den Sketch so, dass ein Zähler im Seriellen Monitor ausgegeben wird, der erfasst, wie oft die Tür seit dem Einschalten des Boards geöffnet wurde.
- Anfänger: Fügen Sie eine LED-Anzeige hinzu, die den Relaiszustand widerspiegelt — sie leuchtet, wenn das Relais eingeschaltet ist, und erlischt, wenn es ausgeschaltet ist —, damit der Türzustand auf einen Blick erkennbar ist.
- Fortgeschritten: Implementieren Sie mit millis() eine Zeitverzögerung, sodass das Relais nach dem Öffnen der Tür eine feste Anzahl von Sekunden eingeschaltet bleibt, bevor es automatisch ausschaltet.
- Fortgeschritten: Fügen Sie einen zweiten Türsensor hinzu, um zwei separate Türen oder Fenster unabhängig voneinander zu überwachen, wobei jeder seinen eigenen Relaisausgang steuert.
- Experte: Kombinieren Sie die Türsensor-Relais-Logik mit WLAN und einem MQTT-Broker, sodass Türereignisse in Echtzeit an eine Hausautomatisierungsplattform wie Home Assistant gesendet werden.
- Experte: Bauen Sie ein einfaches Zutrittskontrollsystem, das das Relais (zum Entriegeln eines Magnetschlosses) nur aktiviert, wenn eine korrekte RFID-Karte gescannt wird, während der Türsensor erkennt, dass die Tür geschlossen ist.