ESP32 控制實體裝置：繼電器、馬達、以及安全底線

charles

感測是讀，控制是寫 —— 而寫是有風險的。

這篇先講安全，再講做法。



先講安全（請認真看）

三條底線

一、110V 以上的東西不要自己接

• 會死人
  
• 火災險可能不理賠
  
• 要接就找電工
  

二、如果一定要碰 110V

• 用有安規認證的成品模組（Shelly、Sonoff），不要自己焊
  
• 那些產品有做隔離和安全設計
  
• 施工時一定要斷電
  
• 接完用電筆確認
  

三、低電壓的東西也要小心

• 12V / 24V 不會電到人，但會短路起火
  
• 要加保險絲
  
• 線徑要夠
  

這篇後面講的都是低電壓的應用。

110V 的東西請買 Shelly 或 Sonoff 這類成品，不要自己做。



繼電器：ESP32 控制電路的基本

繼電器是一個「電控開關」：

• ESP32 給一個訊號
  
• 繼電器裡的電磁鐵吸合
  
• 另一邊的接點導通
  

重點是「兩邊是絕緣的」 —— 這是它的安全價值。

接線

1. 繼電器模組     ESP32
2. VCC      →     5V（或 3.3V，看模組）
3. GND      →     GND
4. IN       →     GPIO26
6. 繼電器的另一邊：
7. COM      →     電源的一端
8. NO       →     負載（常開：通電才接通）
9. NC             （常閉：通電才斷開）

複製代碼

設定：

1. switch:
2.   - platform: gpio
3.     pin:
4.       number: GPIO26
5.       inverted: true      # 很多繼電器模組是低電位觸發
6.     name: 繼電器1
7.     id: relay1
8.     restore_mode: RESTORE_DEFAULT_OFF

複製代碼

inverted: true 的坑

• 很多便宜的繼電器模組是「低電位觸發」
  
• 不加 inverted 的話，開機瞬間會全部打開
  
• 測試方法：接好之後看預設狀態
  

restore_mode 的選擇

1. RESTORE_DEFAULT_OFF    記住上次的狀態，第一次啟動時是關
2. RESTORE_DEFAULT_ON     記住上次的狀態，第一次啟動時是開
3. ALWAYS_OFF             每次開機都是關 ← 安全的選擇
4. ALWAYS_ON              每次開機都是開
5. RESTORE_INVERTED_*     反過來

複製代碼

建議：

• 照明 → RESTORE_DEFAULT_OFF
  
• 加熱、馬達這類有危險的 → ALWAYS_OFF
  

為什麼：停電之後復電，你不會希望加熱器自己開起來。



互鎖（Interlock）：正反轉的保護

控制馬達正反轉需要兩個繼電器。

如果兩個同時開 → 短路 → 燒掉。

ESPHome 有內建的互鎖：

1. switch:
2.   - platform: gpio
3.     pin: GPIO26
4.     name: 馬達正轉
5.     id: motor_fwd
6.     interlock: [motor_rev]
7.     interlock_wait_time: 500ms
9.   - platform: gpio
10.     pin: GPIO27
11.     name: 馬達反轉
12.     id: motor_rev
13.     interlock: [motor_fwd]
14.     interlock_wait_time: 500ms

複製代碼

作用：

• 開一個的時候，另一個會自動關
  
• interlock_wait_time 是「等多久才開反向」，
    讓馬達停下來再反轉
  

這個設定可以救你的硬體。

但是：軟體互鎖不夠。

重要的應用要加硬體互鎖：

• 用雙刀繼電器
  
• 或者在電路上做限制
  
• 軟體會當機，硬體不會
  

做一個電動窗簾 / 門的控制

1. cover:
2.   - platform: time_based
3.     name: 車庫門
4.     open_action:
5.       - switch.turn_on: motor_fwd
6.     open_duration: 15s
7.     close_action:
8.       - switch.turn_on: motor_rev
9.     close_duration: 15s
10.     stop_action:
11.       - switch.turn_off: motor_fwd
12.       - switch.turn_off: motor_rev

複製代碼

time_based 的意思：用時間推算位置。

• 不需要位置感測器
  
• 但會有誤差累積
  
• 全開或全關的時候會重新校正
  

更好的做法：加限位開關

1. binary_sensor:
2.   - platform: gpio
3.     pin:
4.       number: GPIO32
5.       mode: INPUT_PULLUP
6.       inverted: true
7.     name: 車庫門全開
8.     id: limit_open
9.     on_press:
10.       - switch.turn_off: motor_fwd
12.   - platform: gpio
13.     pin:
14.       number: GPIO33
15.       mode: INPUT_PULLUP
16.       inverted: true
17.     name: 車庫門全關
18.     id: limit_close
19.     on_press:
20.       - switch.turn_off: motor_rev

複製代碼

限位開關是安全裝置 ——
馬達到底了還在轉會燒掉或撞壞。



調光與調速（PWM）

控制 LED 燈條

1. output:
2.   - platform: ledc
3.     pin: GPIO25
4.     id: led_output
5.     frequency: 1000Hz
7. light:
8.   - platform: monochromatic
9.     name: 工作燈
10.     output: led_output
11.     default_transition_length: 1s

複製代碼

注意：

• ESP32 的腳位只能輸出 3.3V / 20mA
  
• 要驅動 LED 燈條必須加 MOSFET
  
• 直接接會燒掉腳位
  

簡單的 MOSFET 接法：

1. ESP32 GPIO25 → [220Ω] → MOSFET 的 G（閘極）
2. 12V 電源 +    → LED 燈條 +
3. LED 燈條 -    → MOSFET 的 D（汲極）
4. MOSFET 的 S   → GND（要跟 ESP32 共地）
5. 12V 電源 -    → GND

複製代碼

「共地」很重要 —— 兩個電源的 GND 要接在一起，不然訊號會亂。

控制 RGB 燈條

1. output:
2.   - platform: ledc
3.     pin: GPIO25
4.     id: ch_red
5.   - platform: ledc
6.     pin: GPIO26
7.     id: ch_green
8.   - platform: ledc
9.     pin: GPIO27
10.     id: ch_blue
12. light:
13.   - platform: rgb
14.     name: 氣氛燈
15.     red: ch_red
16.     green: ch_green
17.     blue: ch_blue

複製代碼

WS2812 可定址燈條（更好玩）

1. light:
2.   - platform: esp32_rmt_led_strip
3.     rgb_order: GRB
4.     pin: GPIO13
5.     num_leds: 60
6.     chipset: ws2812
7.     name: 層板燈
8.     effects:
9.       - addressable_rainbow:
10.       - addressable_color_wipe:
11.       - addressable_scan:
12.       - addressable_flicker:

複製代碼

每顆 LED 可以獨立控制，可以做很多效果。

注意：

• 60 顆全亮白色大約要 3.6A —— 電源要夠
  
• 長燈條要多點供電（頭尾都接電源）
  
• 資料線要加 330-470Ω 電阻
  
• 電源和 ESP32 要共地
  

安全檢查清單

任何控制類的專案完成後：

• 斷電再上電，確認初始狀態是安全的
  
• 拔掉 Wi-Fi（關路由器），確認裝置行為合理
  
• 測試所有限位和保護機制
  
• 摸一下有沒有異常發熱
  
• 放一天觀察，不要裝好就不管
  

加一個「看門狗」

1. switch:
2.   - platform: gpio
3.     pin: GPIO26
4.     name: 加熱器
5.     id: heater
6.     restore_mode: ALWAYS_OFF
8. # 超過兩小時強制關閉
9. interval:
10.   - interval: 60s
11.     then:
12.       - if:
13.           condition:
14.             - switch.is_on: heater
15.             - lambda: 'return id(heater_runtime) > 7200;'
16.           then:
17.             - switch.turn_off: heater
18.             - logger.log: "加熱器超時，強制關閉"

複製代碼

任何會發熱、會動的東西都該有超時保護。

---

下一篇：整份系列的總整理 ——
一份可以照著做的完整檢查表。