ESP32 가열 요소 제어

이 튜토리얼은 ESP32를 사용하여 가열 요소를 제어하는 방법을 알려줍니다. 이 튜토리얼을 바탕으로, 다른 튜토리얼에서 가열 시스템을 만드는 방법을 배울 것입니다.

ESP32는 릴레이 또는 MOSFET 모듈로 가열 요소를 켜고 끌 수 있습니다. 릴레이는 전력 100%로 가열하거나 가열하지 않는, 두 가지 상태만 줍니다. MOSFET 모듈은 전력의 30%나 70%처럼 그 중간의 열 수준도 고를 수 있게 해 줍니다. 또한 소리가 없고, 자주 전환해도 닳지 않습니다. 여기서는 두 가지 방법을 모두 살펴봅니다.

준비물

1	×	38-pin ESP32 ESP-WROOM-32 Dev Module - Narrow	쿠팡 \| 아마존
1	×	(또는) 38-pin ESP32 ESP-WROOM-32 Dev Module - Wide	쿠팡 \| 아마존
1	×	(또는) 30-pin ESP32 ESP-WROOM-32 Dev Module - Wide	아마존
1	×	(또는) ESP32 Uno-form board	아마존
1	×	(또는) ESP32 S3 Uno-form board	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	×	릴레이	아마존
1	×	(또는) MOSFET Module (AOD4184, LR7843 or FR120N)	아마존
1	×	가열 소자	아마존
1	×	12V 전원 어댑터	아마존
1	×	(옵션) DC 커넥터 전원 연결 잭 플러그 소켓	쿠팡 \| 아마존
1	×	브레드보드	쿠팡 \| 아마존
1	×	점퍼케이블	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) ESP32용 스크루 터미널 확장 보드	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) Breakout Expansion Board for ESP32	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) ESP32용 전원 분배기	쿠팡 \| 아마존

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가열 요소에 대하여

핀배열

가열 요소는 보통 두 개의 핀이 있습니다:

양극(+) 핀 (빨강): DC 전원 공급 장치의 12V에 연결해야 합니다
음극(-) 핀 (검정): DC 전원 공급 장치의 GND에 연결해야 합니다

가열 요소를 제어하는 방법

12V 가열 요소가 12V 전원 공급 장치로 구동되면 열을 방출합니다. 가열 요소를 제어하려면 ESP32와 가열 요소 사이에 릴레이를 사용해야 합니다. ESP32는 릴레이를 통해 가열 요소를 제어할 수 있습니다. 릴레이(핀배열, 작동 방식, 프로그래밍 방법 등)에 대해 모른다면 ESP32 - 릴레이에서 릴레이에 대해 알아보세요.

MOSFET 모듈이 릴레이를 대신할 수 있습니다. 처음 접한다면 ESP32 - MOSFET 모듈 튜토리얼에서 핀배열과 작동 방식을 확인하세요.

가열 요소용 릴레이와 MOSFET 모듈 비교

	릴레이	MOSFET 모듈
열 제어	최대 가열 또는 가열 없음	0%에서 100%까지 원하는 열 수준 (PWM)
전환할 때 소리	딸깍 소리	없음
전환 시간	느림 (밀리초)	매우 빠름
마모	접점이 마모되며, 자주 전환할수록 더 심함	움직이는 부품이 없고 접점 마모도 없음
전원 종류	AC 또는 DC 히터	DC 히터만 가능
최소 히터 전압	없음 (릴레이 정격 범위 내)	약 6V
절연	예, 코일과 접점 사이	예, PC817 포토커플러 사용
사용하기 좋은 경우	AC 히터, 단순한 켜기/끄기 가열	12V DC 히터, 조절 가능한 열, 많은 횟수의 전환

12V DC 가열 요소에서 약한 열을 유지하거나 아주 자주 전환하고 싶다면 MOSFET 모듈을 선택하세요. 히터가 AC 교류 전원으로 작동한다면 릴레이만 사용할 수 있습니다.

배선도

브레드보드를 사용하여 ESP32와 가열 요소를 연결하는 방법 (USB 케이블로 전원 공급)

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

ESP32 및 다른 구성 요소에 전원을 공급하는 방법에 대해 잘 알지 못하는 경우, 다음 튜토리얼에서 안내를 찾을 수 있습니다: ESP32 전원 공급 방법.

브레드보드를 사용하여 ESP32와 가열 요소를 연결하는 방법 (Vin 핀으로 전원 공급)

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

나사 단자 블록 브레이크아웃 보드를 사용하여 ESP32와 가열 요소를 연결하는 방법 (USB 케이블로 전원 공급)

how to connect ESP32 and controls heating element

나사 단자 블록 브레이크아웃 보드를 사용하여 ESP32와 가열 요소를 연결하는 방법 (Vin 핀으로 전원 공급)

how to wire ESP32 and controls heating element

ESP32 코드

아래 코드는 가열 요소를 5초 동안 켰다가 5초 동안 껐다가를 반복합니다.

/* * 이 ESP32 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 ESP32 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/esp32/esp32-controls-heating-element */ #define RELAY_PIN 16 // ESP32 핀 GPIO16이 릴레이를 통해 난방 요소에 연결됩니다. // setup 함수는 보드를 리셋하거나 전원을 켤 때 한 번 실행됩니다. void setup() { // 디지털 핀 A5를 출력으로 초기화합니다. pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT); } // loop 함수는 계속해서 반복적으로 실행됩니다. void loop() { digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); // 난방 요소를 5초 동안 켭니다. delay(5000); digitalWrite(RELAY_PIN, LOW); // 난방 요소를 5초 동안 끕니다. delay(5000); }

사용 방법

ESP32를 USB 케이블을 통해 PC에 연결하세요
Arduino IDE를 열고, 올바른 보드와 포트를 선택하세요
위의 코드를 복사하여 Arduino IDE에 붙여넣으세요
Arduino IDE의 Upload 버튼을 클릭하여 ESP32 보드에 코드를 컴파일하고 업로드하세요
가열 요소의 온도를 확인하세요

조심하세요. 여러분과 여러분의 집을 태울 수 있습니다. 이것은 심각한 주제이며, 우리는 여러분이 안전하기를 바랍니다. 만약 여러분이 자신이 무엇을 하고 있는지 100% 확신하지 못한다면, 자신에게 호의를 베풀어 아무 것도 만지지 마세요. 아는 사람에게 물어보세요! 우리는 여러분의 안전에 대해 어떠한 책임도 지지 않습니다.

코드 설명

위의 ESP32 코드에는 줄별 설명이 포함되어 있습니다. 코드의 주석을 읽어주세요!

ESP32 코드 - MOSFET 모듈로 가열 요소 전력 제어

이 부분에서는 MOSFET 모듈이 릴레이를 대신합니다. 켜기와 끄기만 하는 대신, ESP32가 가열 요소에 들어가는 전력의 양을 정합니다.

MOSFET 모듈 배선도

ESP32 heating element mosfet module 연결 배선도

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

다음과 같이 연결하세요:

ESP32 GPIO18 → 모듈의 PWM 핀
ESP32 GND → 모듈의 GND 핀
12V 어댑터 + → 모듈의 + 단자
가열 요소 + (빨강) → 역시 + 단자, 어댑터 +와 함께 사용
가열 요소 − (검정) → LOAD 단자
12V 어댑터 − → − 단자

가열 요소에는 코일이 없으므로 플라이백 다이오드가 필요하지 않습니다.

코드

히터에 2초 동안 전력을 100% 공급하고, 2초 동안은 전력을 공급하지 않습니다. 그다음 코드가 전력을 10%에서 100%까지 단계적으로 올렸다가 다시 내립니다. 히터는 천천히 뜨거워지고 천천히 식으므로 각 단계를 느끼지는 못합니다. 시간이 조금 지난 뒤에야 온도 변화를 느끼게 됩니다.

/* * 이 ESP32 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 ESP32 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/esp32/esp32-controls-heating-element */ const int MOSFET_PIN = 18; // ESP32 GPIO18 connected to the PWM pin of the MOSFET module void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(MOSFET_PIN, OUTPUT); analogWrite(MOSFET_PIN, 0); // start with the load OFF } void setLoad(int percent) { int duty = map(percent, 0, 100, 0, 255); // convert 0-100% to 0-255 analogWrite(MOSFET_PIN, duty); Serial.print("Load power: "); Serial.print(percent); Serial.println("%"); } void loop() { // turn the load fully ON, then fully OFF Serial.println("Load: ON"); setLoad(100); delay(2000); Serial.println("Load: OFF"); setLoad(0); delay(2000); // increase the power step by step (PWM) for (int percent = 10; percent <= 100; percent += 10) { setLoad(percent); delay(500); } // decrease the power step by step (PWM) for (int percent = 90; percent >= 0; percent -= 10) { setLoad(percent); delay(500); } delay(1000); }

사용 방법

위의 릴레이 사용 방법에 설명된 대로 ESP32와 Arduino IDE를 준비하세요.
12V 어댑터는 아직 꽂지 않은 상태에서 MOSFET 배선도와 같이 배선하세요.
코드를 Arduino IDE에 붙여넣고 Upload를 클릭하세요.
12V 어댑터를 꽂으세요.
Serial Monitor를 열고 보드레이트를 9600으로 설정하세요.
Serial Monitor에서 전력 수준을 확인하세요. 가열 요소는 매우 뜨거울 수 있으므로 만져서 확인하지 마세요.

Newbiely | Arduino IDE 2.3.8

──

☐

Newbiely.ino

···

8 Serial.println("Hello World!");

Output

Serial Monitor

Message (Enter to send message to 'ESP32 Dev Module' on 'COM15')

New Line

9600 baud

Load: ON Load power: 100% Load: OFF Load power: 0% Load power: 10% Load power: 20% Load power: 30% Load power: 40% Load power: 50% Load power: 60% Load power: 70% Load power: 80% Load power: 90% Load power: 100% Load power: 90% Load power: 80% Load power: 70% Load power: 60% Load power: 50% Load power: 40% Load power: 30% Load power: 20% Load power: 10% Load power: 0%

Ln 11, Col 1

ESP32 Dev Module on COM15

팁: 히터 전원은 약 6V 이상으로 유지하고, DC만 사용하세요. AC 히터에는 계속 릴레이를 사용하세요.

동영상

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ESP32 가열 요소 제어

준비물

가열 요소에 대하여

핀배열

가열 요소를 제어하는 방법

가열 요소용 릴레이와 MOSFET 모듈 비교

배선도

ESP32 코드

사용 방법

코드 설명

ESP32 코드 - MOSFET 모듈로 가열 요소 전력 제어

MOSFET 모듈 배선도

코드

사용 방법

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