ESP32 S3 - Capteur à ultrasons - Servomoteur
Ce tutoriel vous montre comment utiliser l'ESP32 S3 avec un capteur à ultrasons HC-SR04 pour contrôler automatiquement un servomoteur en fonction de la distance d'un objet détecté. En combinant la mesure de distance sans contact avec un actionnement angulaire précis, vous pouvez construire des systèmes réactifs déclenchés par la proximité, sans aucune interaction physique.
Ce que vous allez construire :
- Un circuit ESP32 S3 avec un capteur à ultrasons HC-SR04 et un servomoteur câblés à la carte
- Un sketch qui lit en continu la distance à partir du capteur à ultrasons
- Un servomoteur qui tourne à 90° lorsqu'un objet est détecté à proximité du capteur
- Un servomoteur qui revient automatiquement à 0° lorsque l'objet s'éloigne
Matériel nécessaire
Ou vous pouvez acheter les kits suivants:
| 1 | × | Kit de Démarrage DIYables ESP32 S3 (ESP32 S3 inclus) | |
| 1 | × | Kit de Capteurs DIYables (18 capteurs/écrans) |
Note d'achat: Si vous utilisez plusieurs servomoteurs, nous recommandons d'utiliser le PCA9685 16 Channel PWM Servo Driver Module pour économiser les broches du MCU et faciliter le câblage.
À propos du servomoteur et du capteur à ultrasons
Le capteur à ultrasons HC-SR04 et le servomoteur forment une combinaison puissante pour l'ESP32 S3 : le capteur fournit des données de distance sans contact tandis que le servomoteur délivre une sortie angulaire précise et reproductible en réponse à ces données. Ensemble, ils permettent une large gamme de projets d'automatisation sensibles à la proximité - des portes automatiques et déclencheurs de bras robotique aux barrières de parking et mécanismes d'évitement d'objets.
Spécifications clés
Nous avons des tutoriels spécifiques sur chaque composant couvrant en détail le brochage du matériel, les principes de fonctionnement, le câblage à l'ESP32 S3, et des exemples de code complets. Apprenez-en plus grâce aux liens ci-dessous :
- Tutoriel ESP32 S3 - Servomoteur
- Tutoriel ESP32 S3 - Capteur à ultrasons
Schéma de câblage
Connectez le HC-SR04 et le servomoteur à votre ESP32 S3 comme indiqué dans le schéma ci-dessous. Assurez-vous que le VCC du capteur à ultrasons et le fil d'alimentation du servomoteur sont tous deux connectés au rail 5V, car aucun des deux composants ne fonctionne correctement en 3,3V.
Consignes de sécurité
Les servomoteurs peuvent brièvement tirer plusieurs centaines de milliampères sous charge, ce qui peut solliciter l'alimentation USB de l'ESP32 S3 si utilisé pendant des périodes prolongées. Pour les tests sur banc, le port USB est généralement suffisant ; pour tout scénario de déploiement, alimentez le servomoteur depuis une source externe dédiée 5V et ne partagez que le rail GND avec l'ESP32 S3. De même, connectez toujours la broche VCC du HC-SR04 à 5V - pas à 3,3V - pour garantir des mesures ultrasoniques précises.
Cette image a été créée avec Fritzing. Cliquez pour agrandir l'image.
| Composant | Broche | Broche ESP32 S3 |
|---|---|---|
| Ultrasonic Sensor | VCC | 5V |
| Ultrasonic Sensor | GND | GND |
| Ultrasonic Sensor | TRIG | GPIO39 |
| Ultrasonic Sensor | ECHO | GPIO38 |
| Servo Motor | GND (marron/noir) | GND |
| Servo Motor | VCC (rouge) | 5V |
| Servo Motor | Signal (jaune/orange) | GPIO12 |
Si vous comptez garder ce circuit, pensez aux borniers à vis. Dans ce cas, utilisez une carte à bornier à vis pour ESP32 S3. La carte ESP32 S3 s'y branche et chaque broche a un bornier à vis. Voir le schéma ci-dessous pour la version avec borniers à vis.
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Vous pouvez aussi utiliser une carte d'extension GPIO pour ESP32 S3. Chaque GPIO a ses propres broches S, 3,3V et GND, et les fils des modules s'y branchent directement :
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Code ESP32 S3 - Le capteur à ultrasons contrôle le servomoteur
Le code suivant utilise l'ESP32 S3 pour lire la distance mesurée par le capteur à ultrasons HC-SR04 et la traduire en angle de servomoteur. Lorsqu'un objet s'approche à moins de la distance seuil définie, l'ESP32 S3 commande au servomoteur de tourner à 90° ; lorsque l'objet s'éloigne au-delà de ce seuil, le servomoteur revient à 0°. La bibliothèque ESP32Servo gère la génération du signal PWM pour le servomoteur, tandis que la mesure ultrasonique est directement pilotée par pulseIn() pour plus de simplicité et une faible latence.
Étapes rapides
- Nouveau sur l'ESP32 S3 ? Suivez d'abord notre guide ESP32 S3 - Premiers pas.
- Câblez les composants : suivez le schéma de câblage présenté ci-dessus pour connecter le capteur à ultrasons HC-SR04 et le servomoteur à votre ESP32 S3.
- Connectez l'ESP32 S3 : utilisez un câble USB Type-C pour connecter la carte à votre ordinateur.
- Configurez l'Arduino IDE : si c'est la première fois que vous utilisez l'ESP32 S3, consultez comment configurer l'environnement pour l'ESP32 S3 sur l'Arduino IDE.
- Sélectionnez votre carte : choisissez la carte ESP32 S3 et son port COM dans Tools de l'Arduino IDE.
- Installez la bibliothèque ESP32Servo : cliquez sur l'icône Libraries dans la barre de gauche de l'Arduino IDE. Tapez ESP32Servo dans le champ de recherche, puis cherchez la bibliothèque servo par Kevin Harrington, John K. Bennett. Cliquez sur Install pour installer la bibliothèque de servomoteur pour l'ESP32.
- Téléversez le code : copiez le code ci-dessus et collez-le dans l'Arduino IDE, puis cliquez sur le bouton Upload.
- Ouvrez le Serial Monitor : ouvrez le Serial Monitor à 9600 bauds pour voir les lectures de distance en direct et les mises à jour de l'angle du servomoteur.
- Testez le capteur : déplacez votre main devant le capteur à ultrasons et observez le servomoteur réagir aux changements de distance.
- Astuce : si le servomoteur tressaute de façon erratique, ajoutez un petit condensateur (100-470 µF) sur les rails d'alimentation du servomoteur pour filtrer les pics de tension et stabiliser le signal.
Sortie du Serial Monitor
Ouvrez le Serial Monitor à 9600 bauds après le téléversement. Vous verrez une sortie similaire à ce qui suit lorsque vous déplacez votre main devant le capteur :
Idées d'applications
Combiner l'ESP32 S3 avec un capteur à ultrasons et un servomoteur ouvre un large éventail de projets d'actionnement sensibles à la proximité dans l'automatisation, la robotique, et les scénarios de bricolage quotidiens. Voici quelques idées pratiques pour vous lancer :
- Porte ou portail automatique : utilisez le servomoteur pour ouvrir une barrière lorsqu'une personne ou un véhicule est détecté dans une plage définie, et la fermer automatiquement lorsqu'il s'éloigne.
- Couvercle de poubelle sans contact : déclenchez le servomoteur pour soulever un couvercle lorsqu'une main est détectée près de la poubelle, permettant une élimination des déchets sans les mains.
- Bras robotique activé par proximité : étendez ou rétractez une articulation de bras robotique lorsqu'un objet entre dans une zone définie, sans qu'aucun bouton ne soit nécessaire.
- Barrière de parking : construisez une barrière de parking entraînée par servomoteur qui se lève automatiquement lorsqu'une voiture approche du seuil du capteur.
- Mécanisme d'évitement d'objets : utilisez la lecture de distance pour orienter une roue ou un gouvernail monté sur servomoteur à l'écart des obstacles proches dans un robot mobile.
- Loquet d'alarme : engagez ou désengagez physiquement une goupille de verrouillage entraînée par servomoteur lorsque quelqu'un est détecté dans un périmètre de sécurité.
Vidéo
Regardez le tutoriel vidéo étape par étape pour ce projet ESP32 S3 ci-dessous.
Défiez-vous
Maintenant que votre circuit ESP32 S3 capteur à ultrasons-servomoteur fonctionne, essayez ces défis progressivement plus difficiles pour approfondir votre compréhension de la détection de distance et de l'actionnement par servomoteur :
- Débutant : changez le seuil de distance dans le code et observez comment le point de déclenchement du servomoteur se déplace - expérimentez avec des valeurs entre 5 cm et 50 cm.
- Débutant : modifiez le code afin que le servomoteur tourne à 180° au lieu de 90° lorsqu'un objet est détecté près du capteur.
- Intermédiaire : ajoutez un indicateur LED à l'ESP32 S3 qui s'allume lorsque le servomoteur est à 90° et s'éteint lorsqu'il revient à 0°, offrant un indice visuel d'état en plus du mouvement du moteur.
- Intermédiaire : mettez en œuvre un contrôle de servomoteur proportionnel à la distance, où l'angle du servomoteur est mappé en continu à la distance mesurée plutôt que de basculer entre deux positions fixes.
- Avancé : ajoutez un afficheur OLED à l'ESP32 S3 qui montre simultanément la distance en temps réel en centimètres et l'angle actuel du servomoteur à l'écran.
- Avancé : construisez un système multi-zones avec deux capteurs à ultrasons couvrant des directions différentes, chacun déclenchant indépendamment son propre servomoteur lorsqu'un objet entre dans sa zone.