【ESP32 實作】繼電器與馬達控制：高低電位觸發、續流二極體、與安全底線

charles

這篇的內容（24 段）

1. 什麼情況一定要找有照水電
2. 自己可以做的範圍
3. 低電壓也不是沒事
4. 第一步：買零件
5. 為什麼這件事很危險
6. 方法一：看模組上的跳線帽
7. 方法三：看賣場標題
8. 設定檔怎麼寫
9. 開機瞬間的問題怎麼真正解決
10. 為什麼隔離有價值
11. 要做到什麼程度
12. 什麼是阻性、什麼是感性
13. 怎麼量你的馬達
14. 延長壽命的兩個做法
15. 用哪一顆
16. 接線（以 12V LED 燈條為例）
17. 兩顆電阻分別在做什麼
18. ⚠ 共地是必須的，不是建議
19. 那段超時保護為什麼要做
20. 第八步：燒錄與逐關驗證
21. 軟體互鎖
22. 你會看到什麼
23. 第十步：完工檢查清單
24. 自我檢查

這篇從「什麼都還沒買」開始，做到一個可以安全控制低壓負載的繼電器裝置，以及一組有互鎖與限位保護的馬達控制。

每一步都有「你會看到什麼」。做完第三步能自己確認第三步成功了，才走第四步。



⚠ 安全底線先講，這一段請務必看完

感測是「讀」，控制是「寫」。寫是會出事的。

什麼情況一定要找有照水電

不是「建議」，是一定。下面任何一條成立就停手：

• 要動到牆內的配線 —— 挖開牆、抽換線、動到接線盒裡的既有線路
  
• 要動到配電箱 —— 加無熔絲開關、換漏電斷路器、改分路
  
• 負載超過 1000W —— 電熱水器、電暖器、烘乾機、冷氣。這個級距的電流會讓「線徑夠不夠」變成真實問題，而線徑是專業判斷
  
• 需要接地 —— 金屬外殼的設備。接地做錯比沒接還危險
  
• 你不確定眼前這條線是火線還是中性線 —— 這一條沒有討論空間
  

自己可以做的範圍

• 插頭以後的東西 —— 用現成的延長線、插座模組，不動牆內配線
  
• 12V / 24V 的直流系統 —— 燈條、直流馬達、電磁閥
  
• 用有安規認證的成品模組控制 110V —— Shelly、Sonoff 這類。它們的板子做過爬電距離、隔離、阻燃外殼，而你自己焊的麵包板沒有
  

為什麼「用成品模組」不是偷懶

110V 控制電路的難處不在「接得通」，在於接得通之後還要撐十年不出事：

• 爬電距離 —— 高壓側的銅箔與低壓側之間要留足夠距離，不然潮濕或積灰之後會打火。麵包板的孔距 2.54mm，遠遠不夠
  
• 阻燃外殼 —— 真的起火時，外殼要能把火悶在裡面
  
• 安規認證 —— Songle 這類賣場常見的繼電器通常沒有 UL / CE / VDE 認證。火災險理賠時這是會被問到的
  

低電壓也不是沒事

• 12V / 24V 不會電到人，但短路一樣會起火 —— 鋰電池或大容量電源供應器能吐出上百安培
  
• 一定要加保險絲，裝在電源正極出來的第一個位置，規格取「正常工作電流的 1.5 倍」
  
• 線徑要夠 —— 5A 以上就不要用杜邦線了，那東西大概只能承受 1A
  

這篇後面講的電路全部是低電壓的。110V 的部分請買有安規認證的成品。

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第一步：買零件

一套的總成本大約 400～700 元。括號裡是台灣賣場（蝦皮、露天、光華商場）常見的搜尋關鍵字。

• ESP32 開發板 ×1（搜「ESP32 DevKit V1」，約 150～250 元）
  
• 雙路繼電器模組 5V 光耦隔離 ×1（搜「2路繼電器模組 5V 光耦 高低電平觸發」，約 60～120 元。關鍵字裡要有「光耦」）
  
• 5V / 2A 電源供應器 ×1（搜「5V 2A 電源供應器 DC」，約 80～150 元。不要用電腦 USB 埠供電，繼電器吸合的瞬間會拉低電壓造成 ESP32 重開）
  
• 1N4007 二極體 ×5（搜「1N4007 整流二極體」，一包 100 顆約 40 元）
  
• IRLZ44N 或 IRF3205 MOSFET ×2（搜「IRLZ44N 邏輯準位 MOSFET」，約 15～30 元一顆）
  
• 電阻 220Ω 與 10kΩ 各數顆（搜「1/4W 金屬膜電阻包」，整包約 100 元）
  
• 微動限位開關 ×2（搜「微動開關 限位開關 滾輪」，約 15～25 元一顆）
  
• 12V 直流減速馬達 ×1（搜「12V 直流減速馬達」，約 150～400 元，看扭力）
  
• 麵包板 + 杜邦線 + 三用電表（三用電表約 300～800 元，做這類專案一定要有）
  

三用電表為什麼是必備：這篇有四個地方要靠它做判斷（判斷高低電位觸發、量壓降、確認共地、量馬達堵轉電流）。沒有的話你只能猜，而猜錯的代價是燒掉東西。

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第二步：判斷你買到的是「高電位觸發」還是「低電位觸發」（⚠ 買錯會開機瞬間全開）

這是這篇最重要的一步，先做這個再接任何東西。

繼電器模組的 IN 腳有兩種設計：

• 高電位觸發（active-HIGH） —— IN 腳給 3.3V 時繼電器吸合
  
• 低電位觸發（active-LOW） —— IN 腳拉到 GND 時繼電器吸合。賣場上的便宜模組大多是這種
  

為什麼這件事很危險

ESP32 開機的頭幾百毫秒，GPIO 是浮空或低電位的（韌體還沒跑，腳位還沒被設定成輸出）。

如果你買到的是低電位觸發，而設定檔裡沒寫 `inverted: true`：

• 一上電，所有繼電器立刻全部吸合
  
• 幾百毫秒後韌體接手才關掉
  
• 如果那一頭接的是馬達或加熱器，這幾百毫秒是真的會出事的
  
• 更糟的是「開機當機 → 重開 → 又全開」的循環
  

怎麼事先判斷（三個方法，照順序）

方法一：看模組上的跳線帽

很多雙路以上的模組在角落有一個三針的跳線，旁邊絲印寫 H / L 或 High / Low。跳線插在哪一邊就是哪一種。這是最可靠的，因為它是廠商自己標的。

方法二：實測（沒有跳線帽就用這個）

先不要接 ESP32。只接模組的 VCC 到 5V 電源、GND 到電源負極，然後：

• 拿一條杜邦線，一端插在模組的 IN1，另一端先碰 GND
  
• 聽到「喀」一聲、模組上的指示燈亮 → 低電位觸發
  
• 沒反應的話，把那端改碰 VCC（5V）
  
• 這時候喀一聲 → 高電位觸發
  

方法三：看賣場標題

「高低電平觸發可調」= 有跳線帽。「低電平觸發」= active-LOW。沒寫的話預設當成低電位觸發比較安全。

設定檔怎麼寫

1. switch:
2.   - platform: gpio
3.     pin:
4.       number: GPIO26
5.       inverted: true        # 低電位觸發的模組要加這行
6.     id: relay1
7.     name: "繼電器一"
8.     restore_mode: ALWAYS_OFF

複製代碼

`inverted: true` 的意思：ESPHome 裡的「開」對應到腳位輸出低電位。它只影響韌體跑起來之後，救不了開機那幾百毫秒。

開機瞬間的問題怎麼真正解決

三層，越上面越有效：

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