ESP32 C3 Super Mini 물 센서
이 초보자 친화적인 Arduino 튜토리얼에서 물 누출, 강우, 탱크 오버플로우를 감지하고 물 수위를 측정하기 위해 ESP32 C3 Super Mini에 수위 센서를 인터페이스하는 방법을 배웁니다.
이 튜토리얼에서 배울 내용:
- 수위 센서가 무엇이고 ESP32에서 어떻게 작동하는지
- 물 센서를 ESP32 C3 Super Mini에 배선하는 방법
- 물 센서에서 아날로그 값을 읽는 방법
- 물 누출을 감지하고 물 수위를 측정하는 방법
- 정확한 판독값을 위해 센서를 보정하는 방법
필요한 하드웨어
| 1 | × | ESP32 C3 Super Mini | 아마존 | |
| 1 | × | USB 케이블 타입-A to 타입-C (USB-A PC용) | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | USB 케이블 타입-C to 타입-C (USB-C PC용) | 아마존 | |
| 1 | × | Water level sensor | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 브레드보드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 점퍼케이블 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (옵션) DC 커넥터 전원 연결 잭 플러그 소켓 | 쿠팡 | 아마존 |
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수위 센서 정보
수위 센서는 노출된 흔적 사이의 저항을 측정하여 물의 존재 및 깊이를 감지하는 아날로그 센서입니다.
주요 특징:
- 물 깊이에 비례하는 아날로그 전압 출력
- 3.3V 또는 5V 전원 공급으로 작동
- ESP32 통합을 위한 간단한 아날로그 인터페이스
- 물 감지 프로젝트의 경제적인 솔루션
- 아날로그 센서 인터페이싱을 배우는 초보자에게 이상적
사용 이유:
- 누출 감지 시스템에 완벽
- ESP32에서 아날로그 입력 읽기 학습에 좋음
- 강우 모니터링 응용 프로그램 활성화
- 탱크 오버플로우 방지 프로젝트에 적합
수위 센서 핀아웃
수위 센서는 ESP32 C3 Super Mini에 쉽게 연결하기 위한 3개의 핀을 가지고 있습니다:
- S(신호) 핀: 수위에 비례하는 아날로그 전압 출력 - ESP32 아날로그 입력 핀에 연결
- +(VCC) 핀: 전원 공급 핀 - 3.3V 또는 5V에 연결
- -(GND) 핀: 그라운드 핀 - GND에 연결
수위 센서 작동 방식
물 센서는 전기 전도도의 간단한 원리로 작동합니다:
- 노출된 흔적을 덮는 물이 많을수록 출력 전압이 높아짐
- 건조한 센서는 거의 0에 가까운 전압 출력 생성
- 완전히 잠긴 흔적은 최대 전압 생성
- ESP32는 이 아날로그 전압을 읽어 수위 결정
배선 다이어그램
최적의 성능 및 수명을 위해 물 센서를 ESP32 C3 Super Mini에 연결하는 방법은 다음과 같습니다.
중요 전력 관리:
- 참고: 센서에 대한 지속적인 전원은 습한 환경에서 전기화학 부식을 초래합니다
- 참고: VCC를 3.3V 대신 디지털 핀에 연결하여 전원 제어
- 참고: 판독 중에만 전원을 켜고 끈 후 센서 수명을 연장합니다
- 참고: 노출된 흔적만 물에 닿아야 합니다 - 센서를 완전히 물에 담그지 마세요
| Water Sensor Pin | ESP32 C3 Super Mini Pin |
|---|---|
| S(신호) | GPIO2(아날로그 입력) |
| +(VCC) | GPIO3(전원 제어용 디지털 출력) |
| -(GND) | GND |
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
ESP32 C3 Super Mini 코드 - 물 센서에서 값 읽기
이 Arduino 스케치는 ESP32 C3 Super Mini를 사용하여 물 센서에서 아날로그 값을 읽습니다.
코드가 하는 일:
- 판독 중에만 센서에 전원 공급
- 센서에서 아날로그 전압 읽기
- 아날로그 판독값을 숫자 값으로 변환
- 시리얼 모니터에 물 수위 값 표시
- 부식 방지를 위해 판독 후 센서 전원 차단
/*
* 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/esp32-c3/esp32-c3-super-mini-water-sensor
*/
#define POWER_PIN 4 // The ESP32 C3 SuperMini pin 4 connected to sensor's VCC pin
#define SIGNAL_PIN A0 // The ESP32 C3 SuperMini pin A0 connected to sensor's signal pin
int value = 0; // variable to store the sensor value
void setup() {
Serial.begin(115200);
// set the ADC attenuation to 11 dB (up to ~3.3V input)
analogSetAttenuation(ADC_11db);
pinMode(POWER_PIN, OUTPUT); // Configure pin as an OUTPUT
digitalWrite(POWER_PIN, LOW); // turn the sensor OFF
}
void loop() {
digitalWrite(POWER_PIN, HIGH); // turn the sensor ON
delay(10); // wait 10 milliseconds
value = analogRead(SIGNAL_PIN); // read the analog value from sensor
digitalWrite(POWER_PIN, LOW); // turn the sensor OFF
Serial.print("The water sensor value: ");
Serial.println(value);
delay(1000);
}
빠른 단계
- ESP32 C3 Mini를 처음 사용하나요? 개발 환경을 설정하기 위해 먼저 ESP32 C3 슈퍼 미니 - 시작하기 튜토리얼을 완료하세요.
- 코드 업로드: 위의 코드를 복사하여 Arduino IDE에 붙여넣으세요
- 컴파일 및 업로드: 업로드 버튼을 클릭하여 ESP32 C3 Super Mini를 프로그래밍하세요
- 테스트 준비: 센서 테스트용 물 한 잔을 준비하세요
- 센서 테스트: 아래 흔적에서 시작하여 천천히 센서를 물에 담그세요
- 시리얼 모니터 열기: 판독값을 보려면 보드레이트를 115200으로 설정
- 값 관찰: 더 많은 흔적이 물에 접할수록 값의 증가를 지켜보세요
- 프로 팁: 센서의 PCB 전자 장치를 물 위에 유지하세요 - 노출된 감지 흔적만 담그세요
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'ESP32C3 Dev Module' on 'COM15')
New Line
9600 baud
The water sensor value: 0
The water sensor value: 0
The water sensor value: 0
The water sensor value: 25
The water sensor value: 196
The water sensor value: 587
The water sensor value: 625
The water sensor value: 1434
The water sensor value: 1449
The water sensor value: 1454
The water sensor value: 1469
The water sensor value: 2525
The water sensor value: 2526
The water sensor value: 2558
※ 주의:
물 센서는 완전히 잠기도록 설계되지 않았으며, PCB의 노출된 흔적만 물에 포함될 수 있습니다. 설치할 때 조심하세요.
물 누출을 감지하는 방법
물 누출 감지는 보정 중에 결정된 임계값에 대해 센서 판독값을 비교하여 달성됩니다.
감지 응용 프로그램:
- 지하실 또는 가전제품의 물 누출 감지
- 날씨 스테이션 강우 모니터링
- 탱크 오버플로우 방지 시스템
- 홍수 경고 시스템
물 누출이 감지될 때 ESP32 C3 Super Mini가 LED를 켜는 실용적인 예제를 만들어 봅시다.
배선 다이어그램
| Component | ESP32 C3 Super Mini Pin |
|---|---|
| Water Sensor S | GPIO2(아날로그 입력) |
| Water Sensor + | GPIO3(디지털 출력) |
| Water Sensor - | GND |
| LED 양극(+) | GPIO8(220Ω 저항기 통과) |
| LED 음극(-) | GND |
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
ESP32 C3 Super Mini 코드 - 물 누출 감지
이 코드는 시각적 LED 표시를 통한 물 누출 감지를 시연합니다.
코드가 하는 일:
- 물 센서 판독값을 지속적으로 모니터링
- 임계값에 대해 판독값 비교
- 물이 감지될 때 LED 켜기
- 물이 없을 때 LED 끄기
- 시리얼 모니터에 누출 상태 표시
/*
* 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/esp32-c3/esp32-c3-super-mini-water-sensor
*/
#define LED_PIN 9 // The ESP32 C3 SuperMini pin 9 connected to LED pin
#define POWER_PIN 4 // The ESP32 C3 SuperMini pin 4 connected to sensor's VCC pin
#define SIGNAL_PIN A0 // The ESP32 C3 SuperMini pin A0 connected to sensor's signal pin
#define THRESHOLD 1000
int value = 0; // variable to store the sensor value
void setup() {
Serial.begin(115200);
// set the ADC attenuation to 11 dB (up to ~3.3V input)
analogSetAttenuation(ADC_11db);
pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // Configure pin as an OUTPUT
pinMode(POWER_PIN, OUTPUT); // Configure pin as an OUTPUT
digitalWrite(POWER_PIN, LOW); // turn the sensor OFF
digitalWrite(LED_PIN, LOW); // turn LED OFF
}
void loop() {
digitalWrite(POWER_PIN, HIGH); // turn the sensor ON
delay(10); // wait 10 milliseconds
value = analogRead(SIGNAL_PIN); // read the analog value from sensor
digitalWrite(POWER_PIN, LOW); // turn the sensor OFF
if (value > THRESHOLD) {
Serial.print("The water is detected");
digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // turn LED ON
} else {
digitalWrite(LED_PIN, LOW); // turn LED OFF
}
}
물 수위를 측정하는 방법
이 고급 예제는 정밀한 모니터링 응용 프로그램을 위해 물 깊이를 4개의 서로 다른 수준으로 나눕니다.
수위 범주:
- 비움: 물 감지 없음
- 낮음: 최소 물 수위
- 중간: 중간 물 수위
- 높음: 최대 안전 물 수위
/*
* 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/esp32-c3/esp32-c3-super-mini-water-sensor
*/
#define LED_PIN 9 // The ESP32 C3 SuperMini pin 9 connected to LED pin
#define POWER_PIN 4 // The ESP32 C3 SuperMini pin 4 connected to sensor's VCC pin
#define SIGNAL_PIN A0 // The ESP32 C3 SuperMini pin A0 connected to sensor's signal pin
#define THRESHOLD 1000
int value = 0; // variable to store the sensor value
void setup() {
Serial.begin(115200);
// set the ADC attenuation to 11 dB (up to ~3.3V input)
analogSetAttenuation(ADC_11db);
pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // Configure pin as an OUTPUT
pinMode(POWER_PIN, OUTPUT); // Configure pin as an OUTPUT
digitalWrite(POWER_PIN, LOW); // turn the sensor OFF
digitalWrite(LED_PIN, LOW); // turn LED OFF
}
void loop() {
digitalWrite(POWER_PIN, HIGH); // turn the sensor ON
delay(10); // wait 10 milliseconds
value = analogRead(SIGNAL_PIN); // read the analog value from sensor
digitalWrite(POWER_PIN, LOW); // turn the sensor OFF
if (value > THRESHOLD) {
Serial.print("The water is detected");
digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // turn LED ON
} else {
digitalWrite(LED_PIN, LOW); // turn LED OFF
}
}
※ 주의:
- SENSOR_MIN 및 SENSOR_MAX는 보정 프로세스에 의해 결정됩니다.
- 위의 매핑 방법은 정확하지 않습니다. 그러나 많은 응용 프로그램에서 허용됩니다.
수위 센서 보정
적절한 보정은 특정 센서 및 용기 설정에 대한 정확한 수위 판독값을 보장합니다.
보정 프로세스:
- 최소값 결정(건조 센서)
- 최대값 결정(완전히 잠긴 흔적)
- 이러한 값을 수위 규모에 매핑
- 임계값 테스트 및 조정
※ 주의:
이 튜토리얼은 analogRead() 함수를 사용하여 센서 또는 구성 요소에 연결된 ADC(아날로그-디지털 변환기)에서 값을 읽습니다. ESP32 C3 Super Mini의 ADC는 높은 정확도가 필요하지 않은 프로젝트에 적합합니다. 그러나 정밀한 측정이 필요한 프로젝트의 경우 다음을 명심하세요:
- ESP32 C3 Super Mini의 ADC는 완벽하게 정확하지 않으며 정확한 결과를 위해 보정이 필요할 수 있습니다. 각 ESP32 C3 Super Mini 보드는 약간씩 다를 수 있으므로 각 개별 보드에 대해 보정이 필요합니다.
- 특히 초보자의 경우 보정이 어려울 수 있으며 항상 원하는 정확한 결과를 얻지 못할 수도 있습니다.
높은 정밀도가 필요한 프로젝트의 경우 ESP32 C3 Super Mini와 함께 외부 ADC(예: ADS1115)를 사용하거나 더 안정적인 ADC를 가진 Arduino Uno R4 WiFi 같은 다른 Arduino를 사용하는 것을 고려하세요. 여전히 ESP32 C3 Super Mini의 ADC를 보정하고 싶다면 ESP32 ADC 보정 드라이버를 참조하세요.
응용 프로그램 아이디어
ESP32 C3 Super Mini와 수위 센서를 사용하여 구축할 수 있는 실용적인 프로젝트:
- 스마트폰 경고가 있는 지하실 홍수 감지 시스템
- 토양 수분 모니터링이 있는 자동 식물 급수 시스템
- 수족관 수위 모니터 및 자동 리필 제어기
- DIY 날씨 스테이션 프로젝트용 레인 게이지
- 커피 제조기 드립 트레이 오버플로우 방지
- 섬프 펌프 모니터링 및 고장 경보 시스템
비디오 튜토리얼
이 프로젝트에 대한 시각적 안내는 아래 비디오를 보세요.
스스로 도전해보세요
ESP32 물 센서 프로젝트를 다음 단계로 가져갈 준비가 되셨나요? 다음 과제를 시도해보세요:
- 쉬움: 물이 감지될 때 울리는 부저 추가
- 쉬움: 원본 값 대신 시리얼 모니터에 물 수위 백분율 표시
- 중간: 이메일 알림을 보내는 WiFi 지원 누출 감지기 만들기
- 중간: 여러 위치를 동시에 모니터링하는 다중 센서 시스템 구축
- 고급: 상단 및 하단 수위 센서로 자동 물 탱크 충전 시스템 설계
- 고급: 시간이 지남에 따라 물 수위를 추적하고 그래프를 표시하는 데이터 로깅 시스템 생성