ESP8266 - Potentiometer
Dieses Tutorial zeigt Ihnen, wie Sie den ESP8266 mit einem Potentiometer verwenden, das auch als Pot, Poti, Trimmer, variabler Widerstand, Rheostat oder Drehwinkel-Sensor bekannt ist. Im Detail werden wir Folgendes lernen:
- Wie ein Potentiometer funktioniert.
- Wie man ein Potentiometer an den ESP8266 anschließt.
- Wie man den ESP8266 programmiert, den Wert des Potentiometers auszulesen.
- Wie man den gelesenen Wert in einen anderen Wert umwandelt, z. B. Spannung, Winkel des Servomotors, Geschwindigkeit des Motors, Helligkeit einer LED...
Erforderliche Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
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Über Potentiometer
Ein Drehpotentiometer wird auch als Pot, Trimmer, verstellbarer Widerstand, Rheostat oder Drehwinkel-Sensor bezeichnet. Es wird verwendet, um den Wert von etwas manuell einzustellen. Beispiele hierfür sind die Lautstärke eines Stereos, die Helligkeit einer Lampe und die Zoomstufe eines Oszilloskops.
Die Pinbelegung des Potentiometers
Ein Potentiometer hat typischerweise drei Anschlüsse:
- Der GND-Pin sollte mit der Masse verbunden werden (0 V).
- Der VCC-Pin sollte mit der Spannungsquelle verbunden werden (5 V oder 3,3 V).
- Der Ausgangspin liefert die Spannung an den Eingangspin des Arduino.
※ Notiz:
Die GND- und VCC-Pins können vertauscht werden.
Wie es funktioniert
Die Drehung der Welle des Potentiometers kann von 0°, welches dem GND am nächsten liegt, bis zu einem maximalen Winkel, der dem VCC-Pin am nächsten liegt, bezeichnet als ANGLE_MAX.
※ Notiz:
Der Wert von ANGLE_MAX wird vom Hersteller festgelegt. Im Allgemeinen müssen wir diesen Wert nicht berücksichtigen, es sei denn, wir berechnen einen rotierten Winkel (siehe den Abschnitt Anwendungsfälle).
Funktionsprinzip:
- Ein Benutzer dreht die Welle des Potentiometers
- ⇒ Der Winkel des Potentiometers ändert sich
- ⇒ Der Widerstand des Potentiometers ändert sich
- ⇒ Die Spannung am Ausgangspin des Potentiometers ändert sich
- ⇒ Der vom ESP8266 gelesene analoge Wert ändert sich
ESP8266 - Drehpotentiometer
Einige der Pins des ESP8266 können als analoge Eingänge verwendet werden. Diese analogen Eingänge wandeln die Spannung (von 0 V bis VCC) in ganzzahlige Werte um (von 0 bis 1023), die als ADC-Wert oder analoger Wert bezeichnet werden.
Wir können einen Ausgangspin des Potentiometers mit einem analogen Eingangspin verbinden. Dadurch können wir den analogen Wert vom Pin lesen und in einen sinnvollen Wert umwandeln.
Der Wert, den der ESP8266 empfängt, ist weder ein Winkel noch eine Spannung; vielmehr handelt es sich um einen Ganzzahlwert, der von 0 bis 1023 reicht.
Sobald wir den ganzzahligen Wert vom analogen Eingangspin erhalten haben, können wir diesen Wert auf einen anderen Wert umskalieren. Betrachten wir die Anwendungen.
Anwendungsfälle
- Auf den Winkel des Potentiometers umrechnen.
- Auf die Spannung des Potentiometers umrechnen.
- Auf einen steuerbaren Wert umrechnen, z. B. die Lautstärke eines Stereos, Helligkeit oder die Geschwindigkeit eines Gleichstrommotors – das ist der häufigste Anwendungsfall.
Bereich neu skalieren
| FROM | TO | |||
|---|---|---|---|---|
| Angle | rotated by user | 0° | → | ANGLE_MAX |
| Voltage | from potentiometer's pin | 0V | → | VCC |
| ADC value | read by Arduino | 0 | → | 1023 |
| Other value | converted by Arduino | VALUE_MIN | → | VALUE_MAX |
Verdrahtungsdiagramm
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Weitere Informationen finden Sie unter ESP8266-Pinbelegung und wie man ESP8266 und andere Komponenten mit Strom versorgt.
Wie man ein Potentiometer programmiert
- Greifen Sie mit [analogRead()] auf den Ausgangspin des Potentiometers zu und lesen Sie den Wert am Eingangs-Pin aus.
- Verwenden Sie die map()-Funktion, um den Winkel des Potentiometers einzustellen.
- Stellen Sie die Spannung auf das Niveau des Potentiometers ein.
- Den Wert so skalieren, dass er steuerbar ist, z. B. die Lautstärke eines Stereogeräts, die Helligkeit oder die Geschwindigkeit eines Gleichstrommotors.
- Zum Beispiel können wir die Helligkeit einer LED durch Skalieren anpassen. Wie in angegeben, kann die Helligkeit der LED mit einem PWM-Wert geregelt werden, der von 0 (aus) bis 255 (vollständig eingeschaltet) reicht. Somit können wir den analogen Wert der LED-Helligkeit (von aus bis zur maximalen Helligkeit) wie folgt zuordnen:
Wenn Sie die LED von einem schwachen Nachtlicht auf die hellste Stufe einstellen möchten,
※ Notiz:
Die map()-Funktion ist darauf beschränkt, einen analogen Wert auf den Typ int oder long zu skalieren. Wenn der steuerbare Wert vom Typ float ist, sollte statt map() die Funktion floatMap() verwendet werden.
ESP8266-Code
Schnelle Schritte
Um mit dem ESP8266 in der Arduino-IDE zu beginnen, befolgen Sie diese Schritte:
- Schauen Sie sich das Tutorial Anleitung zur Einrichtung der Umgebung für ESP8266 in der Arduino-IDE an, falls Sie ESP8266 zum ersten Mal verwenden.
- Verbinden Sie die Komponenten wie im Diagramm gezeigt.
- Schließen Sie das ESP8266-Board mit einem USB-Kabel an Ihren Computer an.
- Öffnen Sie die Arduino IDE auf Ihrem Computer.
- Wählen Sie das richtige ESP8266-Board aus, z. B. NodeMCU 1.0 (ESP-12E-Modul), und den entsprechenden COM-Port.
- Kopieren Sie den Code und öffnen Sie ihn in der Arduino-IDE.
- Sobald es geöffnet ist, drücken Sie die Upload-Schaltfläche, um den Code auf den ESP8266 zu übertragen.
- Öffne den seriellen Monitor.
- Drehe das Potentiometer.
- Schau dir das Ergebnis im seriellen Monitor an.
※ Notiz:
Dieses Tutorial verwendet die Funktion analogRead(), um Daten von einem ADC (Analog-Digital-Wandler) zu erhalten, der an einen Sensor oder einen anderen Teil angeschlossen ist. Der ADC des ESP8266 funktioniert gut für Projekte, bei denen man keine sehr präzisen Messwerte benötigt. Aber beachten Sie, dass der ADC des ESP8266 nicht sehr genau für detaillierte Messungen ist. Wenn Ihr Projekt sehr präzise sein muss, sollten Sie eventuell einen separaten ADC wie den ADS1115 mit dem ESP8266 verwenden, oder einen Arduino wie den Arduino Uno R4 WiFi einsetzen, der einen zuverlässigeren ADC besitzt.
Video Tutorial
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Fordere dich selbst heraus
Verwenden Sie das Potentiometer, um eine der folgenden Aufgaben zu erfüllen:
- Passen Sie die Position des Servomotors an. Tipp: Schauen Sie sich Arduino - Servomotor.
- Passen Sie die Helligkeit der LED an. Tipp: Schauen Sie sich ESP8266 - LED-Fade.
Zusätzliches Wissen
- GND- und VCC-Pins können ohne spezifische Konvention vertauscht werden. Alles, worauf Sie achten müssen, ist, dass der Spannungswert am Ausgangspin invertiert wird, wenn diese Pins vertauscht werden.