Der ESP32 hat sich zu einer beliebten Wahl für IoT- und Automatisierungsentwicklungen entwickelt. Mit integriertem WLAN und flexiblen Programmieroptionen können Sensoren angeschlossen, Betriebsbedingungen überwacht und externe Geräte gesteuert werden.

Viele praktische Projekte erfordern jedoch mehr als grundlegende GPIO-Pins. Sie benötigen möglicherweise analoge Strom- und Spannungseingänge, analoge Ausgänge, Temperatursensoren, Relaiskanäle und RS485-Kommunikation.

Der Eletechsup ES32G15 vereint diese Schnittstellen auf einem Erweiterungsboard für einen kompatiblen 38-Pin ESP32-DevKitC. Er bietet eine praktische Hardwareplattform für Entwickler, die individuelle Smart-Home-Controller, Fernüberwachungssysteme und Automatisierungsanwendungen im SPS-Stil erstellen möchten.

Produktseite: https://eletechsup.com/products/es32g15-esp32-devkitc-smart-home-expansion-board-ntc

1. Verbindung des ES32G15 mit dem Open-Source-ESP32-Ökosystem

Open-Source-Software erleichtert es Entwicklern, auf bestehenden Projekten aufzubauen, anstatt bei Null anzufangen.

Ein relevantes Beispiel ist das unten aufgeführte GitHub-Repository:

GitHub-Projekt: https://github.com/makstech/esphome-es32a08-expansion-board-example

Dieses Projekt zeigt, wie ESPHome für das Eletechsup ES32A08-Erweiterungsboard konfiguriert werden kann, einschließlich digitaler Eingänge, Relaisausgänge und analoger Eingangfunktionen.

Obwohl das Repository für den ES32A08 und nicht für den ES32G15 vorgesehen ist, veranschaulicht es einen nützlichen Entwicklungsansatz: Definieren Sie die Hardware-Schnittstellen des Boards in ESPHome, stellen Sie geeignete Funktionen für eine Hausautomatisierungsplattform bereit und bauen Sie darauf aufbauend anwendungsspezifische Logik.

Der ES32G15 verfügt über eine andere E/A-Konfiguration, daher müssen seine Pin-Belegungen, Hardware-Treiber und die Firmware-Konfiguration separat entwickelt oder angepasst und getestet werden. Das ES32A08-Repository sollte als Referenz für den allgemeinen Arbeitsablauf betrachtet werden, nicht als einsatzfertige ES32G15-Konfiguration.

Für Entwickler, die mit ESPHome, Arduino oder ESP-IDF vertraut sind, bietet dies einen klaren Ausgangspunkt für die Erkundung eigener ES32G15-Anwendungen.

2. Was kann der ES32G15?

Der ES32G15 integriert mehrere Arten von E/A auf einem Board:

• 2-Kanal 0/4–20 mA Stromeingang

• 2-Kanal 0–5 V / 0–10 V Spannungseingang

• 2-Kanal 0/4–20 mA Stromausgang

• 2-Kanal 0–5 V / 0–10 V Spannungsausgang

• 4-Kanal NTC-Temperatureingang für kompatible 10-kΩ-Thermistoren

• 4-Kanal NPN-Digitaleingang

• 4-Kanal-Relaisausgang

• 1 RS485-Schnittstelle

• 5 zusätzliche GPIO-Ports

Das Board unterstützt eine Gleichspannung von 12–28 V und misst ohne Gehäuse etwa 121 × 72 × 19 mm.

Ein kompatibles 38-Pin ESP32-DevKitC-Board ist erforderlich. Das Erweiterungsboard funktioniert nicht unabhängig.

3. Anwendungsbeispiel: Fernschaltung über WLAN

Ein mögliches Projekt ist ein WLAN-basiertes Fernschaltsystem.

Der ESP32 kann sich mit einem lokalen Netzwerk verbinden und Befehle von einer benutzerdefinierten Firmware, einer Weboberfläche oder einem entsprechend konfigurierten Hausautomatisierungssystem empfangen.

Ein typischer Arbeitsablauf könnte wie folgt aussehen:

1. Ein Benutzer wählt ein Gerät in einem Dashboard aus.

2. Der ESP32 empfängt den Befehl über WLAN.

3. Die Firmware prüft den angeforderten Vorgang.

4. Der entsprechende Relaisausgang schaltet die angeschlossene Last.

5. Das System aktualisiert seinen Status über die konfigurierte Software-Schnittstelle.

Entwickler könnten dieses Design mit MQTT-Nachrichten oder HTTP-basierter Steuerung erweitern.

Für die Integration in Home Assistant muss die Software-Konfiguration die tatsächliche Pin-Belegung und das Relaisverhalten des Boards definieren. Eine kompatible ESPHome-Konfiguration für den ES32G15 sollte entwickelt und getestet werden, anstatt sie direkt von einem ES32A08-Projekt zu kopieren.

4. Anwendungsbeispiel: Temperaturüberwachung und automatische Lüftung

Die vier NTC-Eingänge ermöglichen es Entwicklern, Projekte zu erstellen, die Temperaturen an mehreren Standorten überwachen.

Zum Beispiel könnten kompatible Thermistoren in einem Geräteschrank, in der Nähe eines Lüftungsauslasses oder in verschiedenen Bereichen eines Raums platziert werden.

Die ESP32-Firmware kann die Sensoren auslesen, ihre Messwerte in Temperaturwerte umrechnen und die Ergebnisse mit konfigurierten Schwellenwerten vergleichen.

Eine einfache Steuerungsstrategie könnte wie folgt aussehen:

• Wenn die Temperatur den oberen Schwellenwert überschreitet, Lüftung einschalten.

• Die Lüftung weiterlaufen lassen, solange die Temperatur hoch bleibt.

• Sie ausschalten, wenn die Temperatur unter einen unteren Schwellenwert fällt.

• Die Temperaturmesswerte an ein Dashboard zur Überwachung senden.

Dieser Ansatz kann um Zeitpläne, Warnmeldungen, Datenaufzeichnung oder Fernstatusberichte erweitert werden.

Die Genauigkeit der Messwerte hängt von den Thermistoren, ihren B-Werten, der Kalibrierung und der Messschaltung ab. Vor der Verwendung des Systems für temperaturempfindliche Geräte ist eine geeignete Prüfung erforderlich.

5. Anwendungsbeispiel: Überwachung analoger Sensoren

Viele industrielle Sensoren liefern statt digitaler Ausgänge Spannungs- oder Stromsignale.

Die analogen Eingänge des ES32G15 machen ihn für die Entwicklung von Überwachungsanwendungen für kompatible 0–10 V-, 0–5 V- und 4–20 mA-Signale geeignet.

Mögliche Anwendungen sind:

• Überwachung eines kompatiblen Druckmessumformers.

• Auslesen eines analogen Prozesssignals.

• Messung eines Sensorausgangs und Anzeige des berechneten Werts.

• Senden von Messwerten an einen MQTT-Broker oder ein Überwachungs-Dashboard.

Zum Beispiel kann ein kompatibler 4–20 mA Messumformer einen konfigurierten Prozessbereich darstellen. Die Firmware kann den gemessenen Strom in einen technischen Wert umrechnen und das Ergebnis zur Fernüberwachung veröffentlichen.

Die beiden analogen Ausgänge können ebenfalls verwendet werden, um kompatible Spannungs- oder Stromsteuersignale zu erzeugen, abhängig von der Kanalkonfiguration und den elektrischen Spezifikationen des Boards.

Überprüfen Sie vor dem Anschließen externer Geräte den Signalbereich, die Verdrahtung, die Polarität und die Anforderungen des Empfängers. Wählen Sie den richtigen Betriebsmodus anhand der Dokumentation des Boards.

6. Anwendungsbeispiel: Kombination von WLAN und RS485

WLAN ist für den Netzwerkzugang praktisch, während RS485 weit verbreitet ist, um kompatible Geräte in Automatisierungssystemen zu verbinden.

Der ES32G15 enthält beide Schnittstellen und ermöglicht es Entwicklern, ein System zu bauen, das lokale E/A mit Netzwerkverbindung kombiniert.

Zum Beispiel könnte ein Prototyp:

• Lokale Temperatur- und analoge Sensormesswerte erfassen.

• Digitale Eingangssignale auslesen.

• Lokale Relaisausgänge steuern.

• Mit einem externen RS485-Gerät kommunizieren.

• Ausgewählte Betriebsdaten über WLAN veröffentlichen.

Mit geeigneter Firmware kann MQTT zum Datenaustausch mit einem Broker verwendet werden, während für die RS485-Kommunikation ein kompatibles serielles Protokoll implementiert werden kann.

RS485 selbst definiert die elektrische Schnittstelle, nicht das vollständige Anwendungsprotokoll. Wenn Modbus RTU erforderlich ist, muss die Firmware das richtige Protokoll und die Geräteeinstellungen einschließlich Baudrate, Parität, Adressierung und Nachrichtenverarbeitung implementieren.

7. Kann der ES32G15 als einfache SPS verwendet werden?

Der ES32G15 kann als Hardwarebasis für eine einfache SPS-Steuerung dienen.

Entwickler können Eingangsbewachung, analoge Messungen, Temperaturmessungen, Relaischaltung und Kommunikation in einem benutzerdefinierten Steuerprogramm kombinieren.

Ein typischer Steuerungszyklus könnte wie folgt aussehen:

1. Digitale und analoge Eingänge auslesen.

2. Temperatur- oder Prozesswerte berechnen.

3. Programmierten Bedingungen prüfen.

4. Relais- und analoge Ausgänge aktualisieren.

5. Statusinformationen an ein Überwachungssystem senden.

Im Gegensatz zu einer einsatzfertigen SPS benötigt der ES32G15 einen kompatiblen ESP32-Controller und eine Anwendungsspezifische Firmware. Entwickler sollten außerdem eine geeignete Fehlerbehandlung, ein Startverhalten, eine Watchdog-Wiederherstellung und einen elektrischen Schutz für den vorgesehenen Einsatz implementieren.

8. Ein praktischer Entwicklungsweg

Für Entwickler, die ein ES32G15-Projekt starten, wird die folgende Reihenfolge empfohlen:

Schritt 1 — Die Hardware überprüfen. Installieren Sie ein kompatibles 38-Pin ESP32-DevKitC und versorgen Sie das Board mit der angegebenen Gleichspannung.

Schritt 2 — Jede Schnittstelle testen. Beginnen Sie mit einem digitalen Eingang oder Relaisausgang und testen Sie anschließend NTC-Messwerte, analoge Eingänge, analoge Ausgänge und RS485-Kommunikation einzeln.

Schritt 3 — Ein Software-Framework auswählen. Arduino und ESP-IDF sind Optionen für benutzerdefinierte Firmware. ESPHome kann ebenfalls in Betracht gezogen werden, wenn die erforderlichen Hardware-Schnittstellen erfolgreich konfiguriert und getestet werden können.

Schritt 4 — Netzwerkintegration hinzufügen. Implementieren Sie die gewünschte Weboberfläche, MQTT-Kommunikation oder Home-Assistant-Integration.

Schritt 5 — Die vollständige Anwendung validieren. Testen Sie den Normalbetrieb, das Einschalten und Ausschalten, Kommunikationsfehler und sichere Ausgangszustände, bevor Sie das System mit echten Geräten verbinden.

Fazit

Der Eletechsup ES32G15 kombiniert die Programmierbarkeit des ESP32 mit Temperatureingängen, analogen Strom- und Spannungseingängen/ausgängen, digitalen Eingängen, Relaisausgängen und RS485-Kommunikation.

Seine Hardware macht ihn zu einer nützlichen Grundlage für Entwickler, die an WLAN-Überwachung, Smart-Home-Steuerung, Datenerfassung und kompakter Automatisierung im SPS-Stil arbeiten.

Open-Source-Projekte wie das ESPHome-Beispiel für den ES32A08 zeigen, wie ESP32-Erweiterungshardware in ein breiteres Hausautomatisierungs-Ökosystem integriert werden kann. Obwohl das Repository den ES32G15 nicht direkt unterstützt, bietet es eine Referenz für Entwickler, die ihre eigene Konfiguration erstellen und validieren möchten.

Entdecken Sie den Eletechsup ES32G15:

https://eletechsup.com/products/es32g15-esp32-devkitc-smart-home-expansion-board-ntc

Verwandte GitHub-Referenz:

https://github.com/makstech/esphome-es32a08-expansion-board-example

Das GitHub-Repository ist ein unabhängiges Community-Projekt für den ES32A08 und keine offizielle ES32G15-Integration. Software-Konfigurationen und Anwendungsfunktionen für den ES32G15 müssen für die tatsächliche Hardware entwickelt oder angepasst und verifiziert werden.