ESP32 S3 - Türsensor schaltet Relais um
Dieses Tutorial zeigt Ihnen, wie Sie den ESP32 S3 mit einem magnetischen Türsensor verwenden, um den Zustand eines Relais bei jedem Schließen der Tür umzuschalten. Jedes Mal, wenn sich die Tür schließt und sich der Magnet dem Reedschalter nähert, wechselt das Relais in den entgegengesetzten Zustand — ein vielseitiges Muster für den Bau sensorgesteuerter Automatisierungsschaltungen.
Was Sie bauen werden:
- Eine ESP32 S3-Schaltung mit einem Türsensor und einem Relais, die mit dem Board verdrahtet sind
- Einen Sketch, der den Relaiszustand bei jedem Schließen der Tür umschaltet
- Eine Ausgabe im Seriellen Monitor, die jeden Umschaltvorgang in Echtzeit bestätigt
- Ein wiederverwendbares Muster zur Steuerung von Hochspannungsgeräten wie Lampen, Lüftern und Magnetventilen über Türereignisse
Wir können dieses Tutorial erweitern, um mit dem Türsensor einen LED-Streifen, eine Sirene, eine Glühbirne oder einen Aktor zu steuern, indem wir diese an das Relais anschließen.
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 Relay and Door Sensor
Ein Relais und ein magnetischer Türsensor sind zwei sich hervorragend ergänzende Komponenten für ESP32 S3-Automatisierungsprojekte. Der Türsensor liefert ein sauberes digitales Signal, sobald die Tür zwischen offen und geschlossen wechselt, während das Relais als galvanisch getrennter Schalter dient, der Lasten mit hoher Spannung oder hohem Strom sicher steuern kann — weit über das hinaus, was die GPIO-Pins des ESP32 S3 direkt treiben können. Zusammen machen sie es einfach, reale Geräte als Reaktion auf physische Zutrittsereignisse zu automatisieren.
Wichtige Spezifikationen
Ausführliche Informationen zu jeder Komponente finden Sie in den unten verlinkten speziellen Tutorials:
- ESP32 S3 - Relais-Tutorial - Lernen Sie die Grundlagen, die Pinbelegung und die Verdrahtung von Relais kennen
- ESP32 S3 - Türsensor-Tutorial - Verstehen Sie das Auslesen des Türsensors und die Pull-up-Konfiguration
Verdrahtungsdiagramm
Schließen Sie den Reedschalter des Türsensors und das Relaismodul gemäß dem folgenden Diagramm an Ihren ESP32 S3 an. Überprüfen Sie jede Verbindung, bevor Sie die Stromversorgung anlegen, und achten Sie besonders auf die Hochspannungs-Ausgangsklemmen des Relais.
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Jumperkabel können sich lösen, wenn Sie das Projekt bewegen. Stecken Sie dazu den ESP32 S3 auf ein Schraubklemmen-Board für ESP32 S3. 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
Die Klemmen COM, NO und NC des Relais werden mit der Hochspannungsseite Ihrer Schaltung verbunden. Halten Sie jegliche Netzspannungsverdrahtung räumlich getrennt von der Niederspannungs-Steuerverdrahtung und stellen Sie sicher, dass blanke Leiter vollständig isoliert sind, bevor Sie die Schaltung einschalten. Wenn Sie sich bei Hochspannungsverdrahtung unsicher sind, verwenden Sie für erste Tests eine Niederspannungs-DC-Last wie einen 12 V LED-Streifen oder ein Magnetventil, bevor Sie Netzgeräte anschließen.
| Komponente | Pin | ESP32 S3 Pin |
|---|---|---|
| Türsensor | Kabel 1 (Reedschalter) | GND |
| Türsensor | Kabel 2 (Reedschalter) | GPIO7 |
| Relais | DC- | GND |
| Relais | DC+ | 5V |
| Relais | IN | GPIO10 |
ESP32 S3 Code - Türsensor schaltet Relais um
Der folgende Code liest in jedem Schleifendurchlauf den Reedschalter des Türsensors, erkennt ein Schließen der Tür (einen Wechsel von HIGH auf LOW am Eingangspin) und invertiert die Relais-Ausgangsvariable, bevor der neue Zustand auf den Relaispin geschrieben wird. Es wird keine externe Bibliothek benötigt — die Logik basiert vollständig auf integrierten Arduino-Funktionen und dem internen Pull-up-Widerstand des ESP32 S3.
Schnelle Schritte
- Neu beim ESP32 S3? Arbeiten Sie zuerst unsere Anleitung Erste Schritte mit dem ESP32 S3 durch.
- Verdrahten Sie die Komponenten gemäß dem oben gezeigten Verdrahtungsdiagramm.
- Verbinden Sie den ESP32 S3 über ein USB-Typ-C-Kabel mit Ihrem Computer.
- Öffnen Sie die Arduino IDE und wählen Sie 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 Sketch zu kompilieren und auf den ESP32 S3 hochzuladen.
- Bewegen Sie den Magneten nah an den Reedschalter und dann weit weg. Wiederholen Sie dies mehrmals.
- Beobachten Sie, wie sich der Relaiszustand bei jedem Schließen der Tür ändert (der Magnet nähert sich dem Reedschalter).
- Profi-Tipp: Wenn das Relais pro Schließvorgang mehr als einmal umschaltet, prüfen Sie, ob der Magnet locker sitzt oder vibriert — selbst kleine Magnetbewegungen können mehrere Wechsel erzeugen, wenn sich die Kontakte des Reedschalters an der Grenze ihres Ansprechbereichs befinden.
Zeile-für-Zeile-Erklärung des Codes
Der obige ESP32 S3-Code enthält in den Kommentaren eine Zeile-für-Zeile-Erklärung. Bitte lesen Sie diese Kommentare sorgfältig!
Im Code ist relayState = !relayState gleichbedeutend mit folgendem Code:
Ausgabe im Seriellen Monitor
Öffnen Sie nach dem Hochladen den Seriellen Monitor mit 115200 Baud, um die durch das Schließen der Tür ausgelösten Relais-Umschaltvorgänge in Echtzeit zu beobachten. Die folgende Ausgabe zeigt, was Sie erwarten können, wenn die Tür mehrmals geöffnet und geschlossen wird.
Anwendungs- und Projektideen
Sobald Sie die türsensorgesteuerte Relais-Umschaltung mit dem ESP32 S3 beherrschen, können Sie dieses Muster auf eine Vielzahl praktischer Sicherheits- und Hausautomatisierungsprojekte anwenden.
- Automatische Raumbeleuchtung: Schalten Sie eine relaisgesteuerte Deckenleuchte ein, wenn die Schlafzimmertür geschlossen wird, und aus, wenn sie geöffnet wird.
- Eingangssummer: Lösen Sie bei jedem Schließen einer Tür eine relaisbetriebene Sirene oder einen Summer aus, um die Bewohner über Zutrittsereignisse zu informieren.
- Kühlschrank-Energiewächter: Schalten Sie ein Relais um, um die Stromversorgung eines Zweitkühlschranks zu unterbrechen, wenn die Tür in kurzer Zeit öfter als eine bestimmte Anzahl von Malen geschlossen wurde.
- Magnetschloss-Steuerung: Schalten Sie ein Magnetschloss bei jedem Schließen der Tür zwischen verriegelt und entriegelt um — für ein schlüsselloses Zugangssystem.
- Werkstattbelüftung: Schalten Sie bei jedem Schließen einer Werkstattschranktür automatisch einen 12 V-Lüfter um, um den Luftstrom um wärmeerzeugende Geräte aufrechtzuerhalten.
- Sicherheitsalarm: Schalten Sie eine 12 V-Warnleuchte um, wenn die Tür nach Geschäftsschluss geschlossen wird, um unbefugten Zutritt zu signalisieren.
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 umschalten können, probieren Sie diese zunehmend anspruchsvolleren Erweiterungen aus, um Ihr Verständnis sensorgesteuerter Automatisierung zu vertiefen.
- Anfänger: Ändern Sie den Sketch so, dass bei jedem erkannten Schließen der Tür der aktuelle Zustand des Relais (ON oder OFF) im Seriellen Monitor ausgegeben wird.
- Anfänger: Fügen Sie eine LED-Anzeige parallel zum IN-Pin des Relais hinzu, damit Sie eine optische Rückmeldung über den Relaiszustand erhalten, ohne den Seriellen Monitor zu benötigen.
- Fortgeschritten: Fügen Sie einen Zähler hinzu, der die Gesamtzahl der Relais-Umschaltungen seit dem Einschalten erfasst und bei jedem Umschaltvorgang im Seriellen Monitor ausgibt.
- Fortgeschritten: Implementieren Sie ein zeitgesteuertes Relais — das Relais schaltet beim Schließen der Tür EIN, aber nach 30 Sekunden automatisch AUS, unabhängig von weiteren Türereignissen.
- Experte: Bauen Sie mithilfe der Funkschnittstelle des ESP32 S3 eine WLAN-fähige Version, damit Sie den Relaiszustand und Türereignisse in Echtzeit im Browser überwachen können.
- Experte: Protokollieren Sie jeden Umschaltvorgang mit Zeitstempel und dem neuen Relaiszustand auf einer SD-Karte, damit Sie eine dauerhafte Aufzeichnung der Türaktivität erhalten.