ESP32 S3 - Berührungssensor - Relais
Dieses Tutorial zeigt Ihnen, wie Sie mit dem ESP32 S3 ein Relais abhängig vom Zustand eines Berührungssensors steuern und so Hochspannungsgeräte mit einer einfachen Fingerberührung aktivieren. Am Ende verfügen Sie über eine solide Grundlage für berührungsaktivierte Schalt- und Automatisierungsprojekte mit Ihrem ESP32 S3.
Was Sie bauen werden:
- Eine Schaltung, die einen Berührungssensor und ein Relaismodul mit dem ESP32 S3 verbindet
- Einen Sketch, der das Relais aktiviert, solange der Berührungssensor berührt wird, und es beim Loslassen deaktiviert
- Ein System, das über das Relais Hochspannungslasten wie Lampen, Pumpen oder Motoren schalten kann
- Eine Grundlage für Erweiterungen in Richtung Hausautomation und berührungsaktivierter intelligenter Schaltprojekte
Wir haben noch ein weiteres Tutorial: ESP32 S3 - Berührungssensor schaltet Relais um, das den Zustand des Relais bei jeder Berührung des Sensors zwischen EIN und AUS umschaltet.
Wir können dieses Tutorial erweitern, um mit dem Berührungssensor einen LED-Streifen, eine Sirene, eine Glühbirne oder einen Motor 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 Touch Sensor
Relais und Berührungssensor sind eine leistungsstarke Kombination für intuitive, tastenlose Steuerungssysteme mit dem ESP32 S3. Ein Berührungssensor erkennt einen menschlichen Finger durch kapazitive Erfassung und liefert ein digitales HIGH-Signal, das der ESP32 S3 in Echtzeit ausliest, während ein Relais sicher Lasten mit hoher Spannung oder hohem Strom schaltet, die sonst die GPIO-Pins der Platine beschädigen würden. Zusammen ermöglichen sie elegante, berührungsaktivierte Automatisierung, bei der ein einfacher Fingerkontakt bestimmt, ob ein Gerät aktiv ist.
Wichtige Spezifikationen
Wir haben eigene Tutorials, die jede Komponente ausführlich behandeln. Jedes Tutorial enthält detaillierte Informationen und Schritt-für-Schritt-Anleitungen zu Hardware-Pinbelegung, Funktionsprinzip, Verdrahtung mit dem ESP32 S3 und Arduino-Code. Mehr dazu erfahren Sie unter den folgenden Links:
Verdrahtungsdiagramm
Schließen Sie den Berührungssensor und das Relais gemäß dem folgenden Schaltplan an Ihren ESP32 S3 an. Überprüfen Sie alle Verbindungen, bevor Sie die Stromversorgung einschalten, insbesondere auf der Hochspannungsseite des Relais.
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Jumperkabel können sich lösen, wenn Sie das Projekt bewegen. Der ESP32 S3 passt auf ein Schraubklemmen-Board für ESP32 S3, das jeden Pin zu einer Schraubklemme macht. Jedes Kabel geht an die Schraubklemme desselben Pins, wie im Bild unten.
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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
Vergewissern Sie sich stets, dass die COM- und NO- (oder NC-)Klemmen des Relais fest angezogen sind und keine blanken Drähte freiliegen, bevor Sie die Schaltung mit Strom versorgen. Halten Sie die Niederspannungs-Steuerleitungen zum ESP32 S3 räumlich getrennt von der Hochspannungs-Lastverdrahtung, um das Risiko eines versehentlichen Kontakts zu verringern.
| Komponente | Pin | ESP32 S3 Pin |
|---|---|---|
| Berührungssensor | GND | GND |
| Berührungssensor | VCC | 3.3V |
| Berührungssensor | SIGNAL | GPIO17 |
| Relais | DC- | GND |
| Relais | DC+ | 5V |
| Relais | IN | GPIO13 |
ESP32-S3-Code
Der folgende Code liest den Zustand eines mit dem ESP32 S3 verbundenen Berührungssensors aus und steuert entsprechend ein Relais – das Relais wird aktiviert, solange der Sensor berührt wird, und beim Loslassen deaktiviert. Die gesamte Logik nutzt die Standard-Arduino-Aufrufe digitalRead() und digitalWrite(), daher werden keine externen Bibliotheken benötigt.
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 Schaltplan.
- Verbinden Sie die ESP32-S3-Platine über ein USB-Typ-C-Kabel mit Ihrem PC.
- Öffnen Sie die Arduino IDE auf Ihrem PC.
- Wählen Sie im Menü Werkzeuge die richtige ESP32-S3-Platine 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 den ESP32 S3 hochzuladen.
- Berühren Sie den Berührungssensor und halten Sie ihn einige Sekunden lang.
- Beobachten Sie, wie das Relais anzieht (Sie hören ein Klicken), solange Ihr Finger auf dem Sensor liegt.
- Nehmen Sie den Finger weg und beobachten Sie, wie das Relais abfällt.
- Profi-Tipp: Öffnen Sie den Seriellen Monitor mit 115200 Baud, um Meldungen zum Relaiszustand in Echtzeit auszugeben – so lässt sich unerwartetes Verhalten viel leichter debuggen.
Ausgabe im Seriellen Monitor
Die folgende Ausgabe im Seriellen Monitor zeigt, wie der ESP32 S3 in Echtzeit auf Berührungen und das Loslassen reagiert. Jede Zeile trägt einen Zeitstempel, sodass Sie das Timing zwischen Berührung und Loslassen überprüfen können.
Anwendungen und Projektideen
Sobald Sie das Schalten eines Relais per Berührungssensor mit dem ESP32 S3 beherrschen, können Sie dieses Muster auf viele praktische Automatisierungs- und Smart-Home-Projekte übertragen.
- Berührungsaktivierte Lampe: Tippen Sie auf eine Sensorfläche, um eine Tischlampe oder einen LED-Streifen einzuschalten, solange Ihr Finger aufliegt, und lassen Sie sie beim Loslassen automatisch ausgehen.
- Berührungsbasiertes Türschloss: Verwenden Sie ein kapazitives Touchpad, um kurzzeitig ein Relais für ein Magnetschloss zu aktivieren – für ein elegantes, tastenloses Zugangssystem.
- Steuerung von Küchengeräten: Integrieren Sie einen Berührungssensor in eine Arbeitsplatte, sodass eine Spülmaschine oder ein Mixer ohne mechanischen Schalter aktiviert werden kann.
- Not-Aus-Panel: Verbinden Sie ein großes Touchpad mit einem Relais, das die Stromzufuhr einer Maschine unterbricht, und schaffen Sie so eine leicht auszulösende Sicherheitsabschaltung.
- Ventilator- oder Heizungs-Übersteuerung: Ermöglichen Sie die manuelle Relaisaktivierung per Berührung, um eine automatische Temperaturregelung zu übersteuern, ohne eine physische Taste zu drücken.
- Auslöser für interaktive Ausstellungen: Aktivieren Sie Lichteffekte, Audio oder Motoren in Museums- oder Ladendisplays, indem ein Besucher einfach eine Sensorfläche berührt.
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 Berührungssensor am ESP32 S3 steuern können, probieren Sie diese zunehmend anspruchsvollen Erweiterungen aus, um Ihr Verständnis zu vertiefen und leistungsfähigere Projekte zu bauen.
- Anfänger: Ändern Sie den Code so, dass das Relais nach einer Berührung genau fünf Sekunden lang eingeschaltet bleibt, unabhängig davon, wie lange der Finger auf der Fläche liegt.
- Anfänger: Fügen Sie eine zusätzliche LED-Anzeige hinzu, die leuchtet, solange das Relais aktiv ist, damit Sie neben dem hörbaren Relaisklicken auch eine visuelle Bestätigung haben.
- Fortgeschritten: Setzen Sie einen Umschaltmodus um, bei dem die erste Berührung das Relais EIN- und die zweite es AUSschaltet, und nutzen Sie dafür eine Zustandswechselerkennung für zuverlässiges Auslösen pro Ereignis.
- Fortgeschritten: Fügen Sie einen zweiten Berührungssensor hinzu, der unabhängig ein zweites Relais aktiviert, sodass Sie mit einem einzigen ESP32 S3 zwei Kanäle per Berührung steuern.
- Experte: Bauen Sie eine zeitgesteuerte Relaissteuerung, bei der eine kurze Berührung das Relais für 10 Sekunden aktiviert und eine lange Berührung (über 2 Sekunden) es eingeschaltet lässt, bis erneut berührt wird.
- Experte: Erweitern Sie das Projekt um WLAN, sodass das Relais sowohl über den physischen Berührungssensor als auch aus der Ferne über eine vom ESP32 S3 bereitgestellte Webseite gesteuert werden kann.