Elektronik Grundlagen

• Spannung $U$ in V (Volt), 0V (GND, Ground) 3.3V auf dem ESP32 (plus 5V (VIN) vom USB). (Analogie: Wasserdruck, Höhenunterschied)
• Strom $I$ in A (Ampère), max 10-20mA auf den Pins (Analogie: Wasserfluss (Liter pro Sekunde))
• Widerstand $R$ in $\Omega$ (Ohm). Z.B. typischer Vorwiderstand für LED: $R$=220$\Omega$. (Analogie: Rohrdicke (grosser Widerstand ist dünnes Rohr)).

Es gilt: $$U = R \cdot I \qquad R = \frac{U}{I} \qquad I = \frac{U}{R}$$

Beispiele:

• Strom bei 3.3V über 220$\Omega$ Widerstand: $0.015A = 15mA$. Also gerade noch ok für ESP32.
• Strom bei 3.3V über 50k$\Omega$ Widerstand (typischer Pullup/Pulldown-Widerstand): $0.00007 A = 0.07mA$.

• Widerstände addieren sich.
• Spannung wird aufgeteilt → Potentiometer, Messen variabler Widerstände (z.B. Photowiderstand).

Beispiele:

• U=3.3V, R1=220$\Omega$, R2=1k$\Omega$. Dann ist der Strom durch beide Widerstände $I=U/(R1+R2)$. Die Spannung über R2 ist U2=R2*I2 = R2*I = R2/(R1+R2)*U = 2.7V$.
• Ein Photoresistor hat einen Widerstand von 250$\Omega$ bei Vollicht bis 50k$\Omega$ bei Dunkelheit. Dieser wird in Serie mit einem 10k$\Omega$ Widerstand geschaltet und mit 3.3V versorgt. In welchem Bereich variiert die Spannung zwischen den beiden Widerständen?

Bauteile: ESP32, Photoresistor, 10k$\Omega$ Widerstand, 3 m-m-Kabel.

photoresistor.ino

#define APIN 34
 
void setup() {
  Serial.begin(115200);
}
 
void loop() {
  int value = analogRead(APIN);
  Serial.printf("value = %d\n", value);
  delay(100);
}

Mehr zu den ADC (analog-digital-converter) des ESP32: https://randomnerdtutorials.com/esp32-adc-analog-read-arduino-ide/

Erweitern Sie den Test-Sketch, dass folgende Ausgabe in folgendem Stil produziert wird, wobei U die Spannung über dem 10k$\Omega$ Widerstand, I der Strom durch die Widerstände und R der aktuelle Widerstand des Photowiderstands ist:

986 ergibt U=0.79V, I=0.08mA, R=31541
2559 ergibt U=2.06V, I=0.21mA, R=6006