Arduino- und ESP32-Boards sind an sich schon nützlich, aber sie werden viel interessanter, wenn man einen Sensor anschließt.
Ein Sensor ermöglicht es Ihrem Projekt, etwas Reales zu messen. Temperatur, Bewegung, Entfernung, Stromaufnahme, Lichtstärke, Position, Luftqualität. Ohne Sensor kann ein Board nur den Code ausführen, den Sie ihm gegeben haben. Mit einem Sensor kann es auf das reagieren, was um ihn herum geschieht.
Deshalb ist ein Sensor in der Regel das zweite, was Sie verdrahten, direkt nach der LED. Dieser Leitfaden behandelt zwölf wissenswerte Sensortypen, wofür jeder einzelne ist und wie Sie den richtigen für Ihr Projekt auswählen.
Was sind Arduino- und ESP32-Sensoren?
Ein Sensor ist eine Komponente, die etwas misst und es in Daten umwandelt, die Ihr Board lesen kann. Diese Daten sind entweder ein einfaches Ein- oder Aus-Signal, wie z.B. Bewegung erkannt oder nicht, oder ein Wert, wie 23 °C, 45 % relative Luftfeuchtigkeit oder 12 cm.
Wie der Sensor diese Daten sendet, ist beim Verdrahten wichtiger als der Sensor selbst:
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Analog. Eine Spannung, die Sie mit
analogRead()auslesen. Fotowiderstände, Bodensonden, Potentiometer. - Digital. Ein High- oder Low-Pin. PIR-Bewegungssensoren, Neigungsschalter, Reed-Schalter.
- I2C. Zwei Drähte, viele Geräte, jedes mit eigener Adresse. Die meisten modernen Breakouts verwenden es. Unser Leitfaden zu was I2C ist erklärt, wie die Adressierung funktioniert.
- SPI. Schneller, vier Drähte, ein Chip Select pro Gerät. Wird von Displays und einigen Hochgeschwindigkeitssensoren verwendet.
- UART. Zwei Drähte, keine Adressierung, ein Strom von Bytes. GPS-Module kommunizieren fast immer auf diese Weise.
- One-Wire. Strom, Masse und eine einzelne Datenleitung. Der DS18B20 Temperatursensor ist das klassische Beispiel.
Arduino- und ESP32-Boards lesen die meisten der gleichen Sensoren. Die Unterschiede, die Leute verwirren, sind die Logikspannung, 5 V auf einem ATmega328-Board gegenüber 3,3 V auf einem ESP32, und die Bibliotheksunterstützung für den spezifischen Chip. Überprüfen Sie beides vor dem Kauf.
Alle Soldered Breakouts haben einen Qwiic-Anschluss, so dass ein I2C-Sensor ein vierpoliges Kabel statt vier Jumperkabeln und einer Pull-up-Entscheidung ist. Das Qwiic-Ökosystem ist lesenswert, wenn Sie es noch nicht verwendet haben.
Beste Sensoren für Arduino- und ESP32-Projekte
1. Temperatursensor
Der einfachste Sensor für den Einstieg und einer der nützlichsten. Wetterstationen, Thermostate, Aquarienmonitore, Kühlschrankalarme, Pflanzenprojekte, Außenknoten.
Der DS18B20 misst -55 bis +125 °C über eine einzige Datenleitung und ist im für Innenräume relevanten Bereich auf ±0,5 °C genau. Die wasserdichte Version packt den Chip in eine Edelstahlsonde an einem Kabel, was Sie für Wasser, Erde oder alles, was draußen montiert ist, benötigen.
Gute Projektideen:
- Digitalthermometer
- Wetterstation
- Pflanzenmonitor
- Aquarium-Temperaturmonitor
- Gefrierschrank- oder Kühlschrankalarm
- Raumsensor für Smart Home
2. Feuchtigkeitssensor
Feuchtigkeitssensoren messen die Feuchtigkeit in der Luft. Innenraumklimaüberwachung, Wetterstationen, Gewächshäuser, Badezimmer, Keller und jede Smart-Home-Regel, die von Feuchtigkeit abhängt.
Wenn Sie nur die Temperatur benötigen, reicht ein spezieller Temperatursensor aus. Wenn Sie den Raumkomfort verstehen möchten, benötigen Sie beides, denn 22 °C bei 30 % Luftfeuchtigkeit und 22 °C bei 70 % sind sehr unterschiedliche Räume. Der SHTC3 liefert Ihnen beides über I2C in einem kleinen Breakout. Der DHT22 ist das ältere dreipolige Teil, langsamer zu lesen, aber aus vielen Tutorial-Codes bekannt.
Gute Projektideen:
- Raumkomfort-Monitor
- Gewächshaus-Monitor
- Badezimmer-Lüftungsauslöser
- Innenraumklima-Dashboard
- Wetterstation
3. Entfernungssensor
Distanzsensoren messen, wie weit ein Objekt entfernt ist. Robotik, Hinderniserkennung, Parkassistenten, Tankfüllstandüberwachung, interaktive Installationen.
Der HC-SR04 sendet einen Ultraschallimpuls und misst die Echozeit. Er deckt etwa 2 cm bis 400 cm ab und benötigt einen 10 µs langen Triggerimpuls, um eine Messung zu starten. Er ist preiswert, arbeitet mit 5 V und sein Strahl ist ein breiter Kegel, so dass er eher das nächste Objekt vor sich als einen präzisen Punkt erfasst. Für schmale Strahlen und kurze Reichweiten ist ein Time-of-Flight-Sensor das bessere Bauteil. Unser Leitfaden zu Arten von Distanzsensoren vergleicht diese.
Gute Projektideen:
- Garagen-Parkassistent
- Roboter-Hindernisvermeidung
- Wassertankfüllstandsanzeige
- Objektzähler
- Automatischer Spender
- Mülleimerfüllstandsanzeige
4. Bewegungssensor
Ein PIR-Sensor erfasst die Wärmesignatur einer Person oder eines Tieres, das sich in seinem Sichtfeld bewegt. Alarme, automatische Lichter, Anwesenheitserkennung, Klassenraumprojekte.
Ein Bewegungssensor ist die richtige Wahl, wenn Ihr Projekt nicht wissen muss, wo sich etwas befindet, sondern nur, dass sich etwas bewegt hat. Geben Sie ihm 30 bis 60 Sekunden Zeit, sich nach dem Einschalten zu stabilisieren, sonst ist Ihre erste Messung ein Fehlalarm.
Gute Projektideen:
- Bewegungsalarm
- Flurlichtauslöser
- Raumbelegungssensor
- Briefkasten- oder Tür-Aktivitätsdetektor
- Sicherheitsbenachrichtigung
- Kameraauslöser
Die Qwiic-Version meldet über I2C anstelle eines digitalen Pins, was Ihnen einen Pin und ein Kabel an einem bereits beschäftigten Board spart.
Für eine vernetzte Version koppeln Sie es mit einem ESP32-Board und veröffentlichen das Ergebnis in Home Assistant oder MQTT. Wir haben einen vollständigen Aufbau eines Wi-Fi-Bewegungswarnsystems, wenn Sie den Code wünschen.
5. Strom- und Spannungssensor
Strom- und Spannungssensoren sagen Ihnen, wie viel Strom etwas verbraucht. Energiemonitore, Batterietracker, Solarüberwachung, Power-Dashboards.
Der INA219 misst die Busspannung und den Strom durch einen Shunt-Widerstand und meldet beides über I2C zusammen mit der berechneten Leistung in Milliwatt. High-Side-Sensing bedeutet, dass er zwischen der Versorgung und der Last sitzt, sodass Ihre Last einen stabilen Ground behält.
Gute Projektideen:
- Batteriespannungsmonitor
- Solarpanel-Monitor
- Energieverbrauchs-Dashboard
- USB-Leistungsmonitor
- Stromverbrauchsprotokollierer
- Geräteleistungsverfolger
Leistungsdaten sind nur nützlich, wenn man sie sehen kann. Ein großes E-Paper-Panel zeigt die Zahlen den ganzen Tag an, ohne selbst einen nennenswerten Stromverbrauch zu verursachen.
6. Lichtsensor
Ein Lichtsensor misst die Helligkeit. Automatische Beleuchtung, Tag- und Nacht-Erkennung, Pflanzenprojekte, Solarüberwachung, Display-Autodimung.
Ein einfaches Fotowiderstands-Board ist ein analoger Wert und nichts weiter, was es zu einem guten ersten Sensor macht. Es vermittelt die Idee, von der jedes spätere Projekt abhängt: Ihr Code kann sich je nach Umgebung unterschiedlich verhalten. Der APDS-9960 geht weiter und liest Lichtstärke, Farbe, Nähe und Handgesten über I2C.
Gute Projektideen:
- automatisches Nachtlicht
- Pflanzenlichtmonitor
- Fensterhelligkeits-Tracker
- Solarbelichtungslogger
- Display-Auto-Dimming
- Klassenraum-Lichtstärkenmonitor
7. Bodenfeuchtesensor
Bodenfeuchtesensoren zeigen an, ob der Boden trocken, nass oder dazwischen ist. Pflanzen- und Gartenprojekte, Gewächshäuser, Bewässerung.
Verwenden Sie eine kapazitive Sonde anstelle einer blanken Widerstandssonde. Eine Widerstandssonde leitet Strom durch den Boden und korrodiert innerhalb von Wochen. Eine kapazitive Sonde misst durch eine isolierte Oberfläche, sodass sie länger hält.
Gute Projektideen:
- smarter Pflanzenmonitor
- Gieß-Erinnerung
- Gewächshaus-Dashboard
- Biologieprojekt für den Unterricht
- Bewässerungs-Auslöser
8. Echtzeit-Uhr-Modul
Ein RTC ist kein Sensor, aber eines der nützlichsten Module, die man besitzen kann. Es hält die Zeit auch bei Resets und Stromausfällen genau.
Wenn Ihr Projekt etwas über die Zeit protokolliert, ist die Uhr genauso wichtig wie der Sensor. Das Lesen von millis() driftet um Minuten pro Tag und beginnt nach jedem Stromausfall bei Null, sodass ein darauf aufgebautes Protokoll keine brauchbaren Zeitstempel hat. Der PCF85063A läuft mit einer Backup-Zelle, hält die Zeit, während das Board ausgesteckt ist, und kommuniziert über I2C.
Gute Projektideen:
- Digitaluhr
- Sensordatenlogger
- Geplantes Bewässerungssystem
- Klassenraum-Timer
- E-Paper Kalender
9. GPS- und GNSS-Modul
Ein GNSS-Modul teilt Ihrem Projekt mit, wo es sich befindet. Outdoor-Tracking, Robotik, Fahrzeuge, Wetterballons, Wanderwerkzeuge, tragbare Sensorknoten.
Das L86-M33 hat die Antenne im Modul integriert und streamt Position, Geschwindigkeit und Zeit als NMEA-Sätze über UART, sodass das Auslesen eher ein Parsen von Text als das Ansteuern eines Busses ist. Geben Sie ihm freie Sicht auf den Himmel und erwarten Sie, dass die erste Ortung im Freien von Kaltstart aus ein bis zwei Minuten dauert. Wenn das Modul in einem Gehäuse oder einem Fahrzeug untergebracht werden muss, fügen Sie eine externe aktive Antenne hinzu.
Gute Projektideen:
- GPS-Tracker
- Outdoor-Datenlogger
- Wetterstation mit Standort
- Wanderdisplay
- Fahrzeug-Tracker
- Mobiler Sensorknoten
10. Berührungssensor
Berührungssensoren erkennen einen Finger auf oder in der Nähe einer Oberfläche. Tasten, Bedienfelder, interaktive Projekte, Smart-Home-Schnittstellen.
Berührung ist sinnvoll, wenn Sie eine Eingabe ohne mechanische Taste wünschen, entweder weil die Taste verschleißen würde oder weil die Oberfläche wie eine Oberfläche aussehen soll. Es funktioniert am besten bei Display-Projekten, bei denen der Leser tippt, um auszuwählen, zurückzusetzen oder Ansichten zu wechseln. Inkplate 6FLICK und Inkplate 4TEMPERA verfügen beide über einen Touchscreen über dem E-Paper, sodass Display und Eingabe ein Teil sind.
Gute Projektideen:
- Touch-Lampe
- Touch-Menü
- Smart-Home-Bedienfeld
- Interaktive Kunst
- Versteckter Berührungsschalter
11. Geräuschsensor
Schallsensoren erfassen Geräusche, Klatschen, laute Ereignisse oder eine Pegeländerung. Alarme, Geräuschmonitore, musikreaktive Projekte, Sprachauslöser.
Ein MEMS-Mikrofon an I2S liefert Ihnen einen digitalen Audiostrom anstelle einer einzelnen Lautstärkezahl, was Sie für alles benötigen, was über einen Klatschdetektor hinausgeht. Für die Pegelmessung ist nur ein gleitender Durchschnitt erforderlich. Für Frequenzbalken ist eine FFT erforderlich.
Gute Projektideen:
- Klatschschalter
- Klassenraum-Geräuschmesser
- Geräuschgesteuerter Alarm
- Musikvisualizer
- Babyzimmer-Alarm
- Klangreaktives LED-Projekt
12. Luftqualitätssensor
Luftqualitätssensoren messen, was sich in der Luft befindet, anstatt wie warm sie ist. Häuser, Büros, Klassenzimmer, Werkstätten, Innenraumklima-Dashboards.
Luftqualität ist der natürliche Schritt nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Statt zu wissen, ob ein Raum warm ist, finden Sie heraus, ob die Luft darin abgestanden ist. Hier gibt es zwei verschiedene Aufgaben: Der BME688 liest flüchtige organische Verbindungen neben Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck, was gut für einen allgemeinen Luftindex ist. Der SCD43 misst echtes CO₂ in ppm, was die Zahl ist, die Ihnen sagt, dass ein Raum belüftet werden muss.
Gute Projektideen:
- Innenraumluftqualitätsmonitor
- Erinnerung an die Belüftung im Klassenzimmer
- Werkstatt-Luftmonitor
- Smart-Home-Lüftungsauslöser
- E-Paper Luftqualitäts-Dashboard
Beide benötigen eine Aufwärmphase und, für den Gassensor, eine gewisse Grundkalibrierung, bevor die Messwerte viel aussagen. Planen Sie einen Tag Betriebszeit ein, bevor Sie den Zahlen vertrauen.
Arduino vs. ESP32 für Sensorprojekte
| Funktion | Arduino-kompatibles Board | ESP32 |
|---|---|---|
| Am besten geeignet für | Elektronik lernen, einfache Sensorprojekte, Klassenraum-Aufbauten | IoT, drahtlose Sensoren, Smart Home, vernetzte Dashboards |
| Konnektivität | Benötigt ein zusätzliches Modul | Wi-Fi und Bluetooth integriert |
| Logikspannung | Üblicherweise 5 V | 3,3 V |
| Programmierung | Arduino IDE | Arduino IDE, MicroPython, ESPHome |
| Schwierigkeitsgrad für Anfänger | Sehr anfängerfreundlich | Etwas fortgeschrittener, aber immer noch zugänglich |
| Typische Projekte | Alarme, Zähler, einfache Roboter, Einzel-Sensor-Aufbauten | Wetterstationen, Home Assistant Sensoren, MQTT-Geräte |
Wenn Sie lernen möchten, wie Sensoren funktionieren, ist ein Arduino-kompatibles Board der einfachere Ausgangspunkt. Wenn der Sensor seine Daten irgendwohin senden muss, an Home Assistant, an einen MQTT-Broker oder an ein Web-Dashboard, ist ESP32 die bessere Wahl. Achten Sie auf die Logikspannung, wenn Sie ein Projekt zwischen den beiden verschieben: Ein 5-V-Sensorausgang an einem 3,3-V-ESP32-Pin benötigt einen Teiler oder einen Pegelwandler.
So wählen Sie den richtigen Sensor für Ihr Projekt aus
Beginnen Sie mit der Frage, die Ihr Projekt beantworten soll. Ist es heiß oder kalt? Ist jemand im Raum? Wie weit ist das entfernt? Ist die Pflanze trocken? Wie viel Strom zieht dieses Ding? Sobald die Frage klar ist, wählt sich der Sensor von selbst.
| Projektziel | Sensortyp |
|---|---|
| Raum- oder Außentemperatur messen | Temperatursensor |
| Wetterstation bauen | Temperatur- und Feuchtigkeitssensor |
| Bewegung erkennen | PIR-Bewegungssensor |
| Entfernung messen | Ultraschall- oder Time-of-Flight-Sensor |
| Energieverbrauch verfolgen | Strom- und Spannungssensor |
| Pflanzen überwachen | Bodenfeuchtesensor |
| Uhr oder Datenlogger bauen | RTC-Modul |
| Standort verfolgen | GPS- oder GNSS-Modul |
| Touch-Steuerungen erstellen | Touchsensor oder Touchscreen |
| Auf Geräusche reagieren | Mikrofon oder Geräuschsensor |
| Raumklima überwachen | Luftqualitäts- oder CO₂-Sensor |
Arduino, ESP32 oder Raspberry Pi für Sensorprojekte?
Verwenden Sie ein Arduino-kompatibles Board, wenn:
- Sie Elektronik lernen
- das Projekt eigenständig und ohne Netzwerk läuft
- Sie eine einfache Verkabelung und einfachen Code wünschen
- Sie für ein Klassenzimmer bauen
Verwenden Sie einen ESP32, wenn:
- Sie Wi-Fi oder Bluetooth benötigen
- Sie MQTT oder Home Assistant wünschen
- Sie Smart-Home-Sensoren bauen
- das Projekt mit Batterie läuft und zwischen den Messungen schläft
Verwenden Sie einen Raspberry Pi, wenn:
- Sie Linux benötigen
- Sie Daten von vielen Sensoren gleichzeitig sammeln
- Sie eine Datenbank, ein Dashboard oder einen lokalen Server wünschen
- Sie Computer Vision oder On-Device AI wünschen
Arduino vs Raspberry Pi vs ESP32 geht detaillierter auf die Kompromisse ein, und Raspberry Pi Projektideen behandelt, wofür der Pi gut ist.
Beste Sensorprojekte für Anfänger
- Digitales Thermometer
- Wetterstation
- Smarter Pflanzenmonitor
- Garagenparkassistent
- Bewegungsalarm
- Smart-Home-Raumsensor
- Energiemonitor
- GPS-Tracker
- Klassenzimmer-Lärmmonitor
- E-Paper-Sensor-Dashboard
Arbeiten Sie die Liste in der Reihenfolge ab, und jedes Projekt fügt dem vorherigen eine Idee hinzu. Unsere ESP32-Projekte für Anfänger Zusammenfassung enthält Verkabelung und Code für einige davon, und MINT-Projekte für Kinder behandelt die Klassenzimmer-Versionen.
Das Dashboard ist das, was alles zusammenhält. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftqualität, Bewegung, Stromverbrauch und Pflanzenstatus auf einem einzigen Bildschirm. E-Paper eignet sich dafür, weil die Zahlen ohne Hintergrundbeleuchtung und Blendung lesbar bleiben und das Panel nur Strom verbraucht, wenn sich das Bild ändert. Beginnen Sie mit was ein E-Paper-Display ist und E-Paper-Displays für Home Assistant Dashboards, wenn das Ihre Einrichtung ist.
Warum Soldered ein guter Startpunkt für Sensorprojekte ist
Sensorprojekte sind der Weg, um vom Verdrahten von Komponenten zur Lösung eines tatsächlichen Problems zu gelangen. Sobald Ihr Board Temperatur lesen, Bewegung erfassen, Entfernungen messen, Strom verfolgen oder die Zeit wissen kann, ist es keine Demo mehr, sondern wird zu einer Wetterstation, einem Pflanzenmonitor, einem Energie-Tracker, einem Alarm oder einem stets eingeschalteten Dashboard.
Soldered verkauft die Boards, Sensoren, Displays und Kits für all das, die so gebaut sind, dass sie zusammenarbeiten. Jedes Breakout verfügt über einen Qwiic-Anschluss und eine gepflegte Arduino-Bibliothek, sodass ein I2C-Sensor ein Kabel und ein Beispiel-Sketch ist, anstatt ein Nachmittag des Datenblattlesens. Beginnen Sie mit einem Temperatur- oder Entfernungssensor, fügen Sie ein ESP32-Board hinzu, wenn die Daten irgendwohin gesendet werden müssen, bringen Sie es auf eine Inkplate, wenn jemand es lesen muss, und wechseln Sie zu einem Raspberry Pi, wenn das Projekt über einen Mikrocontroller hinauswächst.
Häufig gestellte Fragen
Was sind die besten Sensoren für Arduino und ESP32?
Die nützlichsten sind Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren, Entfernungssensoren, Bewegungssensoren, Strom- und Spannungssensoren, Bodenfeuchtigkeitssensoren, Lichtsensoren, GPS-Module, RTC-Module, Berührungssensoren, Mikrofone und Luftqualitätssensoren. Welcher am besten ist, hängt davon ab, was Sie messen müssen.
Können Arduino und ESP32 dieselben Sensoren verwenden?
In der Regel ja. Überprüfen Sie zuerst drei Dinge: die Logikspannung, da ESP32-Pins 3,3 V haben und viele Arduino-Boards mit 5 V arbeiten; das Kommunikationsprotokoll; und ob die Bibliothek Ihr Board unterstützt.
Welcher Sensor ist am besten für Anfänger?
Temperatur-, Entfernungs-, Bewegungs- und Lichtsensoren. Sie sind einfach zu verdrahten, leicht zu verstehen und liefern beim ersten Lauf ein sichtbares Ergebnis.
Welche Sensoren sind am besten für ESP32-Projekte geeignet?
Alles, dessen Messwerte Sie irgendwohin senden möchten. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Bewegung, Entfernung, Strom, Bodenfeuchtigkeit, Luftqualität und Licht funktionieren alle gut, und der ESP32 überträgt sie über Wi-Fi an MQTT, Home Assistant oder ein Web-Dashboard.
Welche Sensoren sind am besten für Arduino-Projekte geeignet?
Temperatursensoren, Ultraschall-Distanzsensoren, PIR-Bewegungssensoren, Lichtsensoren, Bodenfeuchtigkeitssonden, Taster und Schalter. Sie lehren Eingaben, Ausgaben und Timing, ohne ein Netzwerk zu benötigen.
Welchen Sensor sollte ich für eine Wetterstation verwenden?
Temperatur und Luftfeuchtigkeit für einen ersten Aufbau. Fügen Sie Druck, Licht, Regen oder Wind hinzu, wenn das Projekt wächst. Ein Kombinationssensor wie der SHTC3 oder BME688 deckt mehrere Messwerte von einer I2C-Adresse ab.
Welchen Sensor sollte ich für ein Smart-Home-Projekt verwenden?
Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Bewegung, Tür- und Fensterkontakte, Luftqualität, Strom und Licht. Verwenden Sie ein ESP32-Board, damit die Messwerte Home Assistant oder einen MQTT-Broker erreichen.
Welchen Sensor sollte ich für die Entfernungsmessung verwenden?
Einen Ultraschallsensor wie den HC-SR04 für Parkassistenten, Hinderniserkennung, Tankfüllstände und einfache Robotik. Einen Time-of-Flight-Sensor für präzise Nahbereichsarbeiten oder einen schmalen Strahl.
Müssen Sensoren kalibriert werden?
Einige ja. Temperatur- und Entfernungssensoren sind ab Werk genau. Luftqualität-, Bodenfeuchtigkeits- und Stromsensoren benötigen in der Regel eine Basislinienmessung in Ihrer Einrichtung, bevor die Zahlen eine Bedeutung haben.
Kann ich Sensordaten auf einem E-Paper-Display anzeigen?
Ja, und das passt gut. E-Paper bleibt bei Tageslicht lesbar, benötigt keine Hintergrundbeleuchtung und verbraucht nur Strom, wenn sich das Bild ändert, was gut zu einem Dashboard passt, das sich ein paar Mal pro Stunde aktualisiert. Wetterstationen, Energiemonitore, Pflanzen-Dashboards und Raumstatusanzeigen funktionieren alle gut damit.
Wie viele Sensoren kann ich an ein Board anschließen?
An I2C so viele, wie Sie freie Adressen haben, was in der Praxis Dutzende sind. Die Grenze, auf die Sie zuerst stoßen, sind normalerweise zwei Sensoren mit derselben festen Adresse, was einen Multiplexer oder ein Teil mit einer konfigurierbaren Adresse erfordert.
