通过ESP32的ADC引脚检测电池电压(并通过均值滤波与软件校准)

文章介绍了如何使用ESP32的ADC功能来检测电池电压,包括均值滤波、软件校准方法,以及注意事项如ADC2的警告。示例代码适用于ESP32C3和其他兼容型号,但ESP32S2不支持软件校准。为了降低噪声,建议使用旁路电容,并提供了基准电压输出到GPIO的函数以进行手动校准。电压精度可达±0.01V,附有实验图片和相关官方文档链接。
最近有个项目需要用到ESP32的ADC做一下电池电量检测,网上关于这方面的资料写得很模糊,于是自己整理了一下。代码注释写的很详细了,基本能解决你搜这个问题所想要解决的问题,以下是代码简介:

[GitHub地址]

通过ESP32的ADC引脚检测电池电压(并通过均值滤波与软件校准)


注意,若要使用ADC2请留意该警告

  • 本示例芯片型号:ESP32C3(兼容ESP32其它型号芯片【ESP32S2不支持软件校准】,但需要根据idf编程指南ADC部分修改衰减值对应的输入电压范围)
  • 可以通过设置电池最大与最小电压(最小电压需要大于保护板断电电压)换算电池电量百分比,还可以通过设置分压电阻阻值等等灵活检测不同电压(不局限于电池)
  • 使用前请adc接地读取偏差值,设置
<think>好的,我需要回答用户关于如何使用ESP32进行电流和电压检测的问题。首先,我得回顾一下用户提供的引用资料,看看里面有没有相关的电路设计和方法。根据引用[2]和[4],用户提到了ESP32ADC功能以及电压电流传感器的使用。引用[3]和[4]详细说明了ESP8266和ESP32ADC引脚参数,特别是电压检测模块如何ADC配合使用。 首先,电压检测部分。ESP32ADC引脚支持0-1V的输入,如引用[3]和[4]所述,所以需要使用分压电路将高电压降到这个范围。例如,如果测5V,可以用电阻分压让输出电压在1V以内。可能需要计算合适的电阻值,比如R1=39kΩ和R2=10kΩ的分压比例,这样输入5V时输出为1V,适合ADC读取。 然后是电流检测。通常使用电流互感器或者霍尔传感器,比如引用[1]中提到的TA1005M交流电流互感器。对于直流,可能需要分流电阻和运放来测量压降。例如,使用0.1Ω的分流电阻,当电流为1A时,压降是0.1V,再通过运放放大到适合ADC的范围,比如放大10倍得到1V,这样ESP32就可以读取了。 接下来是电路设计。需要将电压和电流传感器正确连接到ESP32ADC引脚注意接地和噪声问题。可能需要在电路中加入滤波电容,比如0.1μF的陶瓷电容,减少干扰。同时,代码部分需要配置ADC的参数,比如设置衰减值,校准,以及进行多次采样取平均以提高精度。 此外,用户提供的引用中提到继电器控制电路和无线模块,可能用户还希望将检测到的数据通过Wi-Fi或蓝牙传输,这部分可以引用[2]中的设计,使用ESP32的无线功能进行数据传输。 最后,需要确保整个系统的供电稳定,如引用[2]提到的使用扩展板供电,避免电压不足影响ADC的准确性。 在总结时,我需要分步骤解释电压和电流检测的方法,包括电路设计和代码示例,同时引用相关的资料来支持每个步骤的正确性。还要注意用户可能遇到的常见问题,比如分压电阻的选择、运放电路的搭建以及ADC校准的重要性。最后生成相关问题,帮助用户进一步深入学习。</think>### ESP32电流和电压检测方法及电路设计 #### 一、电压检测方法 1. **基本原理** ESP32ADC引脚输入范围为$0\text{V}-1\text{V}$(ADC_ATTEN_DB_0模式)[^3][^4]。若需检测更高电压(如$0-5\text{V}$),需通过分压电路将电压缩小至ADC可接受范围。例如: $$ V_{out} = V_{in} \times \frac{R2}{R1 + R2} $$ 当$R1=39\text{k}\Omega$、$R2=10\text{k}\Omega$时,$5\text{V}$输入对应$1\text{V}$输出,满足ESP32ADC要求[^3]。 2. **电路设计** - **分压电阻**:选择高精度电阻(误差≤1%),联$0.1\mu\text{F}$陶瓷电容滤波[^3]。 - **保护电路**:在ADC引脚前串联$100\Omega$电阻,防止过压损坏芯片。 - **示例电路**: ``` Vin → R1(39kΩ) → R2(10kΩ) → GND ADC引脚连接R2两端 ``` #### 二、电流检测方法 1. **交流电流检测** - **互感器方案**:使用TA1005M等交流电流互感器,输出信号经整流滤波后接入ADC[^1]。 - **计算公式**: $$ I_{load} = \frac{V_{ADC} \times 比例系数}{互感器变比} $$ 例如:互感器变比$1000:1$,输出$0-1\text{V}$对应$0-5\text{A}$。 2. **直流电流检测** - **分流电阻方案**:在负载回路中串联小阻值电阻(如$0.1\Omega$),测量其压降。 - **放大电路**:使用运放(如INA219)将微伏级信号放大至$0-1\text{V}$范围[^2]。 - **计算式**: $$ I = \frac{V_{ADC}}{R_{shunt} \times 增益} $$ #### 三、ESP32代码实现 ```cpp #include <driver/adc.h> void setup() { Serial.begin(115200); adc1_config_width(ADC_WIDTH_BIT_12); // 12位分辨率 adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_6, ADC_ATTEN_DB_0); // GPIO34,对应ADC1_CH6 } void loop() { int raw = adc1_get_voltage(ADC1_CHANNEL_6); float voltage = (raw / 4095.0) * 1.0; // 转换为实际电压(单位:V) Serial.printf("ADC值: %d, 电压: %.2fV\n", raw, voltage); delay(1000); } ``` #### 四、注意事项 1. **ADC非线性校准**:ESP32ADC在$0.15\text{V}$以下和$0.85\text{V}$以上存在非线性,建议通过查表法或多项式拟合校准。 2. **抗干扰设计** - 使用屏蔽线连接传感器 - 在电源端增加$10\mu\text{F}$电解电容 - 软件端采用滑动平均滤波(如取10次采样均值) 3. **安全隔离**:检测高压时需使用光耦或隔离放大器,确保ESP32高压电路电气隔离[^1]。
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