ESP32 C3 Super Mini - Module MOSFET
Apprenez à utiliser un module MOSFET avec l'ESP32 C3 Super Mini pour commander une charge 12V et régler son niveau de puissance avec le PWM.
Matériel Requis
Ou vous pouvez acheter les kits suivants:
| 1 | × | Kit de Capteurs DIYables (18 capteurs/écrans) |
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À Propos du Module MOSFET
Le problème qu'il résout :
- Une broche GPIO de l'ESP32 C3 Super Mini fournit 3,3V et un très faible courant
- Une bande LED 12V, un ventilateur, un moteur CC, une pompe, une électrovanne ou un élément chauffant demande bien plus que cela
- Le module MOSFET permet au petit signal 3,3V de commander le gros circuit de puissance 12V
Trois versions, une seule conception de carte :
- AOD4184 (aussi vendu sous le nom D4184), LR7843 et FR120N
- Même taille, mêmes broches, même câblage, même code
- Seule la puce MOSFET est différente
Caractéristiques principales :
| AOD4184 | LR7843 | FR120N | |
|---|---|---|---|
| Puce MOSFET | AOD4184A (canal N) | IRLR7843 (canal N) | IRFR120N (canal N) |
| Tension de charge max (valeur du MOSFET) | 40V CC | 30V CC | 100V CC |
| Courant max (valeur du MOSFET) | 50A | 161A | 9,4A |
| Résistance à l'état passant RDS(on) | environ 7 mΩ | environ 3,3 mΩ | environ 210 mΩ |
| Courant pratique, sans dissipateur | environ 10–15A | environ 15A | environ 2A |
Commun aux trois :
- Signal de commande : logique 3,3V ou 5V, actif à l'état HAUT
- Isolation : optocoupleur PC817
- PWM : pris en charge, gardez-le à environ 1 kHz ou moins
- Type de charge : CC uniquement
- Bibliothèque requise : Aucune — utilise la fonction intégrée analogWrite()
Brochage du Module MOSFET
Connecteur de signal (2 broches, pas de 2,54mm — convient à une breadboard) :
- PWM — Entrée de commande ; va vers une broche GPIO de l'ESP32 C3
- GND — Masse du signal ; va vers GND de l'ESP32 C3
Borniers à vis de puissance (3 bornes) :
- + — Positif de l'alimentation de la charge (par exemple 12V) ET fil positif de la charge. Les deux fils vont dans cette même borne (ou reliez-les d'abord)
- LOAD — Fil négatif de la charge ; c'est le côté commuté (drain du MOSFET)
- − — Négatif (masse) de l'alimentation de la charge
※ Note:
Les étiquettes imprimées peuvent changer un peu d'un lot à l'autre. Vérifiez toujours la sérigraphie de votre propre carte.
Fonctionnement Interne
Le trajet du signal :
- Chaîne : GPIO4 → broche PWM → petite résistance → LED dans le PC817 → lumière → phototransistor dans le PC817 → grille du MOSFET
- Résistance de rappel de grille : une résistance maintient la grille à 0V quand le PC817 est éteint
- Interrupteur côté bas : le MOSFET à canal N se trouve entre LOAD et −. La charge se trouve entre + et LOAD
- Masses isolées : le côté ESP32 C3 et le côté 12V ne sont pas reliés sur le module. La masse du signal et la masse de la charge sont séparées
Les trois états d'entrée en un coup d'œil :
| Entrée sur la broche PWM | LED du PC817 | MOSFET | La charge reçoit (alimentation 12V) |
|---|---|---|---|
| BAS (0V) | Éteinte | OFF (interrupteur ouvert) | 0V, aucune puissance |
| HAUT (3,3V) | Allumée | Complètement ON (interrupteur fermé) | Environ 12V, pleine puissance |
| Signal PWM | Clignote avec le signal | ON / OFF très rapide | Impulsions 12V, moyenne réglée par le rapport cyclique |
État 1 — GPIO BAS → Charge OFF
- Code : analogWrite(MOSFET_PIN, 0) ou digitalWrite(MOSFET_PIN, LOW)
- Optocoupleur : 0V sur la broche, donc aucun courant n'arrive à la LED. Elle reste éteinte
- Grille : le phototransistor reste bloqué, donc la résistance de rappel maintient la grille à 0V
- MOSFET : OFF — LOAD et − ne sont pas connectés
- Charge : son fil − n'a aucun chemin vers la masse. Aucun courant, 0V aux bornes de la charge
État 2 — GPIO HAUT → Charge ON
- Code : analogWrite(MOSFET_PIN, 255) ou digitalWrite(MOSFET_PIN, HIGH)
- Optocoupleur : quelques mA circulent dans la LED et elle s'allume (cachée dans la puce)
- Grille : le phototransistor conduit. La grille reçoit environ la moitié de l'alimentation de la charge — environ 6V pour 12V
- MOSFET : complètement ON, comme un interrupteur fermé. La résistance est de quelques mΩ (AOD4184, LR7843) ou d'environ 0,2Ω (FR120N)
- Chemin du courant : adaptateur + → + → charge → LOAD → MOSFET → − → adaptateur −
- Charge : presque les 12V complets, pleine puissance
- Pourquoi 3,3V suffit : la LED n'a besoin que d'un petit courant. Une carte 5V fonctionne aussi
État 3 — Signal PWM → Puissance Partielle
- Ce que fait la broche : passe de BAS à HAUT environ 500–1000 fois par seconde
- Ce que fait le MOSFET : suit chaque changement — ON pendant la partie HAUTE, OFF pendant la partie BASSE
- Ce que reçoit la charge : des impulsions 12V. Tension moyenne et puissance = rapport cyclique × valeur maximale
- Rapport cyclique : la part du temps où la broche est HAUTE. Avec analogWrite(), rapport cyclique = valeur / 255
Exemple avec une alimentation 12V :
| Valeur analogWrite() | Rapport cyclique | Temps ON | Tension moyenne | Puissance |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0% | Jamais | 0V | Aucune |
| 64 | 25% | 1/4 du temps | environ 3V | Environ 1/4 |
| 128 | 50% | La moitié du temps | environ 6V | Environ 1/2 |
| 191 | 75% | 3/4 du temps | environ 9V | Environ 3/4 |
| 255 | 100% | Toujours | 12V | Pleine |
- Bande LED : semble moins lumineuse. Le scintillement est trop rapide pour vos yeux
- Moteur, ventilateur, pompe : tourne plus lentement. Sa masse en rotation lisse les impulsions
- Fréquence : gardez-la à environ 500 Hz–1 kHz. Le PC817 est lent. Si c'est trop rapide, le MOSFET ne commute pas complètement, les impulsions deviennent confuses et le MOSFET chauffe
- Dans le code ci-dessous : la puissance monte de 10% à 100% par pas de 10%
WARNING
- L'alimentation de la charge doit être de 6V ou plus. À cause du diviseur de tension de la grille, une alimentation de charge de 5V ne fonctionnera pas bien. Utilisez 9V ou plus si la charge consomme plus de quelques ampères.
- CC uniquement. Ne connectez jamais le secteur CA à ce module.
- Pas de diode de roue libre (flyback) sur la carte. Pour un moteur, une pompe, une électrovanne ou une bobine de relais, ajoutez une diode (par exemple 1N5819 ou 1N4007) aux bornes de la charge : bande (cathode) vers le + de la charge, l'autre extrémité (anode) vers le − de la charge.
- Ne connectez jamais 12V à une broche de l'ESP32 C3 Super Mini.
Schéma de Câblage entre le Module MOSFET et l'ESP32 C3 Super Mini
Voici comment connecter le module MOSFET à l'ESP32 C3 Super Mini :
| De | Vers |
|---|---|
| ESP32 C3 Super Mini GPIO4 | PWM du module |
| ESP32 C3 Super Mini GND | GND du module |
| Adaptateur 12V + (via la prise d'alimentation CC) | + du module |
| Bande LED + | + du module (même borne que le + de l'adaptateur) |
| Bande LED − | LOAD du module |
| Adaptateur 12V − (via la prise d'alimentation CC) | − du module |
Cette image a été créée avec Fritzing. Cliquez pour agrandir l'image.
- Côté signal : seulement deux petits fils de liaison
- Côté puissance : borniers à vis uniquement — aucun fil 12V ne touche l'ESP32 C3
- D'autres charges ? Voir les exemples de câblage ci-dessous
Exemples de Câblage : Autres Charges 12V
La bande LED n'est qu'une option. Voici comment brancher cinq autres charges.
Ce qui reste identique pour chaque charge :
- Côté ESP32 C3 : GPIO4 → PWM, GND → GND. Cette partie ne change jamais
- Alimentation : adaptateur + → + du module, adaptateur − → − du module
- Charge : + de la charge → + du module (partagé avec le + de l'adaptateur), − de la charge → LOAD du module
- Tension : tension de l'adaptateur = tension de la charge (charge 12V → adaptateur 12V). Jamais en dessous de 6V
- Courant : FR120N pour les petites charges seulement (environ 2A, sans dissipateur). AOD4184 ou LR7843 pour les charges plus grosses
- Code : aucun changement. Pour une électrovanne, supprimez le fondu et utilisez seulement HIGH et LOW
Aperçu rapide :
| Charge | Diode de roue libre | Ce que fait le PWM |
|---|---|---|
| Moteur CC 12V | Nécessaire | Vitesse |
| Pompe à eau 12V | Nécessaire | Débit |
| Bande LED 12V (une couleur) | Non nécessaire | Luminosité |
| Électrovanne 12V | Nécessaire | Rien — ON/OFF seulement |
| Ventilateur de refroidissement 12V | Recommandée | Vitesse |
| Serrure à solénoïde 12V | Nécessaire | Rien — ON/OFF seulement |
Sens de la diode : le même que dans l'encadré d'avertissement ci-dessus — bande (cathode) sur le fil + de la charge, anode sur le fil − de la charge.
Moteur CC (12V)
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- Fils : moteur + → +, moteur − → LOAD
- Diode : oui
- PWM : règle la vitesse
- Sens : un seul sens. Pour l'inverser, utilisez un pilote de moteur comme le L298N
Pompe à Eau (12V)
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- Fils : pompe + → +, pompe − → LOAD
- Diode : oui
- PWM : règle le débit
- Attention : ne la faites pas fonctionner sans eau
Bande LED, Une Couleur (12V)
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- Fils : bande + (souvent marqué 12V) → +, bande − → LOAD
- Diode : non nécessaire — il n'y a pas de bobine
- PWM : règle la luminosité
- Courant : une longue bande consomme plus. Vérifiez-le avant de choisir un module
- Pas pour : les bandes RGB ou adressables
Électrovanne, Normalement Fermée (12V)
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- Fils : vanne + → +, vanne − → LOAD
- Diode : oui
- Commande : HIGH = ouverte, LOW = fermée. Pas de PWM
Ventilateur de Refroidissement (12V)
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- Fils : rouge → +, noir → LOAD, jaune (s'il y en a un) → laissez-le libre
- Diode : recommandée — peu coûteuse et sûre
- PWM : règle la vitesse. Commencez au-dessus d'environ 30%, car certains ventilateurs ne tournent pas avec un faible rapport cyclique
Serrure à Solénoïde (12V)
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- Fils : serrure + → +, serrure − → LOAD
- Diode : oui
- Commande : 100% ou 0% seulement, pas de variation
- Chaleur : activez-la juste le temps de déverrouiller. Elle chauffe si vous la laissez sur ON
Comment Programmer pour le Module MOSFET
Voici le code pour commuter et faire varier une charge avec le module MOSFET :
- Choisissez le GPIO relié à la broche PWM :
const int MOSFET_PIN = 4;
- Configurez-le en sortie et démarrez avec la charge OFF :
pinMode(MOSFET_PIN, OUTPUT);
analogWrite(MOSFET_PIN, 0);
- Pleine puissance ON (255 = 100% de rapport cyclique) :
analogWrite(MOSFET_PIN, 255);
- Réglez un niveau de puissance en pourcentage :
int duty = map(percent, 0, 100, 0, 255);
analogWrite(MOSFET_PIN, duty);
- Fréquence PWM : analogWrite() sur l'ESP32 C3 fonctionne à 1 kHz par défaut. C'est assez lent pour le PC817, donc aucun changement n'est nécessaire.
- Seulement ON/OFF simple ? digitalWrite(MOSFET_PIN, HIGH) et digitalWrite(MOSFET_PIN, LOW) fonctionnent aussi.
Code ESP32 C3 Super Mini - Module MOSFET
/*
* Ce code ESP32 C3 Super Mini a été développé par newbiely.fr
* Ce code ESP32 C3 Super Mini est mis à disposition du public sans aucune restriction.
* Pour des instructions complètes et des schémas de câblage, veuillez visiter:
* https://newbiely.fr/tutorials/esp32-c3/esp32-c3-super-mini-mosfet-module
*/
const int MOSFET_PIN = 4; // ESP32 C3 Super Mini GPIO4 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);
}
Étapes Rapides
Ce que fait ce code :
- Allume la charge à fond pendant 2 secondes
- Éteint complètement la charge pendant 2 secondes
- Augmente la puissance de 10% à 100% par pas de 10%, toutes les 0,5 secondes
- Diminue la puissance de 90% à 0% de la même façon
- Attend 1 seconde, puis recommence
- Affiche chaque état dans le moniteur série à 9600 bauds
- Première fois avec cette carte ? Lisez d'abord le tutoriel ESP32 C3 Super Mini - Premiers pas.
- Réalisez le câblage indiqué dans le tableau et le schéma ci-dessus. Laissez l'adaptateur 12V débranché pour l'instant.
- Connectez l'ESP32 C3 Super Mini à votre PC avec le câble USB Type-C.
- Ouvrez Arduino IDE. Choisissez la carte ESP32C3 Dev Module et le bon port COM.
- Copiez le code et collez-le dans Arduino IDE.
- Cliquez sur Téléverser.
- Si le téléversement ne démarre pas, maintenez le bouton BOOT, appuyez sur RESET puis relâchez-le, relâchez BOOT et réessayez.
- Branchez l'adaptateur 12V.
- Ouvrez le moniteur série et réglez-le sur 9600 bauds.
- Regardez la bande LED : pleine luminosité, puis éteinte, puis lentement plus lumineuse, puis lentement plus faible.
Sortie du Moniteur Série
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'ESP32C3 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%
Connaissances Supplémentaires
Quel module acheter ?
- LR7843 : résistance la plus faible, reste le plus frais à fort courant. Idéal pour les charges 12V/24V qui consomment beaucoup (bandes LED très lumineuses, gros moteurs). 30V max.
- AOD4184 : un bon module polyvalent. Jusqu'à 40V avec un fort courant. Convient aux charges 12V, 24V et 36V.
- FR120N : tension la plus élevée (jusqu'à 100V), mais résistance la plus élevée. Limitez-le aux petites charges, environ 2A sans dissipateur. Convient aux petites charges 24V/48V.
- À propos des grands nombres : 50A et 161A sont des limites de la puce, pas de la carte. Sur cette petite carte, la chaleur est la vraie limite. Touchez la puce après quelques minutes et ajoutez un dissipateur si elle devient chaude.
Module MOSFET ou relais ?
- Module MOSFET : silencieux, aucune pièce mobile, très rapide, peut faire du PWM, longue durée de vie — charges CC uniquement
- Relais : fait un clic, seulement pleine puissance ou arrêt complet, mais peut commuter le CA. Voir le tutoriel ESP32 C3 Super Mini - Relais.
Tutoriels associés :
- ESP32 C3 Super Mini - LED - Fondu — la même idée de PWM sur une petite LED