【ESP32教學】第十四篇：水位感測器應用類比讀取與 RGB LED 水位警報燈實作

2026-10-01
發佈由管理員

31 3 月

一、實驗說明：監測水位變化與液體洩漏警報！

在智慧農業、自動化澆水、集水坑監測或是居家防漏水警報等 IoT 物聯網專題中，水位感測器（Water Level Sensor / 雨滴感測器） 是非常實用且便宜易用的模組。此款感測器不僅可以偵測水滴（雨水），也能用來測量水位高度、監測集水坑狀態或液體洩漏狀況。

本實驗米羅將帶大家使用 ESP32 開發板 搭配水位感測器與 RGB LED，透過類比訊號讀取水位高度變化，並結合前一篇學到的 RGB LED 混色控制，打造一套具備「高、中、低」三段水位警報指示的物聯網監測系統！

二、實驗材料準備清單

本篇實作 ESP32 水位感測器警報專案所需的硬體元件如下：

ESP32 開發板
麵包板 (Breadboard)
水位感測器 (Water Level Sensor)
RGB LED 模組
杜邦跳線若干
USB 傳輸線

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三、核心知識：水位感測器工作原理與腳位定義

1. 水位感測器（Water Level Sensor）的工作原理

水位感測器表面印有平行鋪設的導電線路。當感測器浸入水中時，水作為導體會改變這些線路之間的電阻值。浸入水中的深度越深（接觸面積越大），導電性越好，輸出的類比電壓也會隨之改變。

2. ESP32 與感測器及 RGB LED 接線對照表

水位感測器的訊號腳位需連接至 ESP32 的 ADC（類比數位轉換器） 腳位。請依照下表進行電路接線：

S (信號)：Pin 是一個類比輸出，需要連接到ESP32上的一個類比輸入腳位。

+ (VCC)：為感測器供電。建議使用 3.3V – 5V 為傳感器供電。請注意，類比輸出將根據為感測器提供的電壓而變化。

– (接地)：接地連接。

四、實作實驗程式碼：讀取水位與 RGB 警報燈控制

請將以下程式碼複製到 Arduino IDE 中並上傳至 ESP32 開發板：

1. 範例程式碼

▼注意：假如使用下列程式碼發生編譯錯誤，則表示您目前安裝的ESP32函式庫較為新版，請務必將「#include <analogWrite.h>」這一行移除並重新編譯，則可編譯成功並正常運行。

#include <analogWrite.h> 

int redPin = 15;     // R 紅色LED控制腳 連接到ESP32的 GPIO15
int greenPin = 17;   // G 綠色LED控制腳 連接到ESP32的 GPIO17
int bluePin = 16;    // B 藍色LED控制腳 連接到ESP32的 GPIO16 
int water_sensor=36; // 水位感測器Ｓ信號腳 連接到ESP32的 GPIO36 

void setup()    
{   
  pinMode(redPin, OUTPUT);     //設置redPin對應的腳GPIO15為輸出
  pinMode(greenPin, OUTPUT);   //設置greenPin對應的腳GPIO17為輸出
  pinMode(bluePin, OUTPUT);    //設置bluePin對應的腳GPIO16為輸出
  pinMode(water_sensor,INPUT); //設置water_sensor對應的腳GPIO36為輸入
}    
      
void loop()  
{    
  int val=analogRead(water_sensor); //從水位感測器讀出類比數值 
  if (val>2500){ 
      color(255, 0, 0); //當水位值>2500：红色亮
   }else if (val>800){
      color(255,255,0); //當水位值介於2500～800：黄色亮
   }else{
      color(0,255, 0);  //當水位值小於800：綠色亮   
   }
} 

//顏色控制函數
void color (unsigned char red, unsigned char green, unsigned char blue)
{    
        analogWrite(redPin, red);   
        analogWrite(greenPin,green); 
        analogWrite(bluePin, blue); 
}

2. 燒錄與操作測試

點擊 Arduino IDE 的 「上傳 (Upload)」 按鈕。
開啟 「序列埠監控視窗 (Serial Monitor)」（鮑率設為 9600）。
將水位感測器逐步放入水中測試高低水位變化，觀察數值與 RGB LED 的燈號切換：
- 高水位 (數值 > 2500)： RGB LED 亮紅色發出警報。
- 中水位 (數值 800 ~ 2500)： RGB LED 亮黃色作為提示。
- 低水位 (數值 < 800)： RGB LED 亮綠色代表安全或乾旱狀態。

五、初學者常見卡關問題與排錯指南（Troubleshooting）

1. 點擊上傳編譯時，出現 `#include <analogWrite.h>` 的 fatal error 錯誤？

解決方案： 代表您目前電腦中的 ESP32 開發板函式庫版本較新，新版的核心已自帶 analogWrite() 函式。請直接刪除或註解掉程式碼第一行 #include <analogWrite.h> 即可順利通過編譯。

2. 感測器沒碰到水，序列埠讀值卻一直很高或跳動劇烈？

電源與接地檢查： 請確認感測器的 + 與 - 針腳是否有確實接在 3.3V (或 5V) 與 GND 上。
腳位選擇問題： 建議優先使用 GPIO 36 (ADC1)。若誤用 ADC2 通道腳位，當 ESP32 啟動 Wi-Fi 時會導致 ADC2 讀數失真或無法運作。

3. 感測器放入水中，但 RGB LED 切換的顏色不對？

腳位接法確認： 請重新檢查 RGB LED 的 R、G、B 控制腳位是否與程式定義一致（GPIO 15 接綠、GPIO 16 接藍、GPIO 17 接紅）。
水質影響導電度： 不同品質的水（純淨水、自來水、雨水）導電度有所不同。您可以透過序列埠監控視窗觀測實際讀到的數值，手動修改程式碼中的 2500 與 800 閾值判斷條件。