用ESP32做水位检测？从引脚图开始，手把手教你搭建稳定系统
你有没有遇到过这样的场景：家里的水箱快空了却没人知道，结果热水器干烧；农田灌溉靠人工看水位，一不小心就漫灌浪费；工厂冷却塔液位异常，等发现时已经停机维修……这些看似琐碎的问题，其实都可以通过一个低成本、高可靠的智能水位监测系统来解决。
而今天我们要讲的主角——ESP32，正是实现这一目标的理想选择。它不仅价格便宜（不到30元就能搞定核心模块），还自带Wi-Fi和蓝牙，配合其丰富的GPIO资源和ADC功能，完全可以独立完成“感知—处理—通信”全链路任务。
但问题是：怎么才能让这个小芯片真正“读懂”水位？
关键就在于——你得先搞懂它的引脚图。
别再瞎接了！ESP32哪些引脚能读模拟信号？
很多初学者在做水位检测时，第一反应就是随便找个引脚把传感器连上去，结果发现读数跳变、不准甚至程序崩溃。原因很简单：不是所有引脚都支持模拟输入。
我们常说的“esp32引脚图”，其实就是一张告诉你“每个针脚能干什么”的地图。比如哪个是数字IO、哪个能当I²C用、哪个可以读电压……如果你不看这张图，等于闭着眼开车。
ESP32的ADC通道到底有哪些？
ESP32有两个ADC模块：ADC1 和 ADC2，但它们的能力并不对等：
| 模块 | 支持引脚 | 特点 |
|---|---|---|
| ADC1 | GPIO32–39 | 全部可用，不受Wi-Fi干扰 |
| ADC2 | GPIO0, 2, 4, 12–15, 25–27 | 启用Wi-Fi后部分通道失效 |
🔥重点提醒：如果你想一边采集水位数据一边上传到手机APP或云平台，那必须开启Wi-Fi。这时候如果用了ADC2的引脚（比如GPIO12、13），你会发现读数忽高忽低，甚至直接卡死！
所以，强烈建议优先使用ADC1通道中的引脚，尤其是这几个：
-GPIO34
-GPIO35
-GPIO36
-GPIO39
为什么选它们？因为这四个引脚只能做输入，没有输出功能，也就不会被误配置成其他用途导致冲突。而且它们都在ADC1上，完全避开Wi-Fi干扰陷阱。
水位传感器怎么接？别烧了你的ESP32！
市面上最常见的水位传感器有两种：一种是电阻式探针型，另一种是静压式变送器。今天我们先讲最便宜也最常用的——模拟输出型电阻式水位传感器。
这类传感器看起来像一根带多个金属片的杆子，随着水位上升，更多电极被浸湿，内部等效电阻下降，从而输出一个连续变化的电压信号（通常是0~3V）。
听起来很完美，对吧？但问题来了：
❗ESP32的ADC最大只能承受3.3V！一旦超过，轻则读数错误，重则永久损坏芯片！
有些传感器标称工作电压5V，输出也是接近5V的模拟信号。如果你直接把它接到ESP32的GPIO34上……恭喜你，可能下一秒就要换板子了。
正确连接方式（附电路图说明）
| 传感器引脚 | 接到ESP32哪里 | 注意事项 |
|---|---|---|
| VCC | 3.3V | 必须用3.3V供电，不能接5V！ |
| GND | GND | 共地，确保参考一致 |
| SIG | GPIO34 | 中间加滤波电容更稳 |
📌安全提示：
如果你非要用5V供电的传感器，请务必加一个分压电路！例如使用两个电阻（如10kΩ + 4.7kΩ）组成分压网络，将5V信号降到约3.2V以内再接入ADC引脚。
另外，在SIG信号线和GND之间并联一个0.1μF陶瓷电容，可以有效滤除高频噪声，让你的数据更平滑。
代码怎么写？别只会analogRead()！
你以为读个ADC值就是一行analogRead()完事？Too young.
实际应用中你会发现：同样的水位，每次读出来的数值都不一样，上下波动几十甚至上百个单位。这是因为水体导电性不稳定、电源纹波、电磁干扰等多种因素叠加造成的。
所以我们需要做两件事：硬件去噪 + 软件滤波。
基础采样代码（入门版）
const int WATER_SENSOR_PIN = 34; void setup() { Serial.begin(115200); } void loop() { int adcValue = analogRead(WATER_SENSOR_PIN); float voltage = adcValue * (3.3 / 4095.0); float levelPercent = (adcValue / 4095.0) * 100; Serial.printf("ADC: %d | %.2fV | %.1f%%\n", adcValue, voltage, levelPercent); delay(1000); }这段代码能跑通，但数据抖动明显。怎么办？
加一道“软件滤镜”：平均值滤波
我们可以连续采样多次，取平均值，显著降低随机噪声的影响。
#define SENSOR_PIN 34 #define SAMPLE_COUNT 16 int readWaterLevelFiltered() { long total = 0; for (int i = 0; i < SAMPLE_COUNT; i++) { total += analogRead(SENSOR_PIN); delay(2); // 给ADC一点恢复时间 } return total / SAMPLE_COUNT; }这样处理之后，你会发现输出曲线变得非常平滑，基本不会再出现“水没动，数值狂跳”的尴尬情况。
💡 进阶技巧：还可以用滑动窗口中值滤波或卡尔曼滤波进一步提升稳定性，特别适合水面波动较大的环境（比如水泵运行时的水箱）。
实际应用场景怎么做？不只是读个数那么简单
一个真正有用的水位检测系统，绝不仅仅是把数据显示在串口监视器里。它应该能自动判断状态、发出警报、远程通知。
典型工作流程设计
- 上电初始化ADC和Wi-Fi
- 每隔1秒采样一次水位（进入深度睡眠前唤醒）
- 将ADC值转换为实际水位高度（需标定“空”和“满”两点）
- 判断是否低于下限或高于上限
- 如果异常：
- 点亮LED报警
- 触发继电器关闭水泵
- 通过MQTT发送告警消息到手机APP - 正常情况下每分钟上传一次数据到云端
如何标定水位范围？
假设你测得：
- 水箱为空时：ADC值 ≈ 500
- 水箱为满时：ADC值 ≈ 3800
那么当前水位百分比就可以这样计算：
float waterLevel = (float)(adcValue - 500) / (3800 - 500) * 100; waterLevel = constrain(waterLevel, 0, 100); // 限制在0~100%这个过程叫做线性映射，是工业控制中最基础但也最关键的一步。
避坑指南：老手才懂的几个细节
1. 电极腐蚀怎么办？
长期通直流电会导致金属探头电解氧化，寿命大幅缩短。解决方案：
- 使用交流激励（交替反转供电极性）
- 或采用间歇供电：只在采样瞬间给传感器上电，其余时间断开
可以用一个MOSFET控制VCC通断，由ESP32的一个普通GPIO驱动。
2. 水面波动误触发？
水波晃动会让ADC值来回震荡，导致系统频繁报警。加入迟滞比较机制（Hysteresis）可解决：
if (waterLevel < 10 && !lowAlarm) { lowAlarm = true; sendAlert("水位过低！"); } else if (waterLevel > 15 && lowAlarm) { lowAlarm = false; // 必须回升到15%才解除警报 }这样就不会因为±2%的小波动反复报警。
3. 多点监测怎么做？
想同时监控多个水箱？没问题！ESP32有8个ADC1通道可用，你可以接多个传感器轮流采样。
注意：每次切换通道会有短暂建立时间，建议每个通道采样前延时几毫秒。
总结一下：成功的水位系统靠什么？
很多人失败的原因，不是技术复杂，而是忽略了最基本的几点：
✅看清esp32引脚图：只用ADC1引脚，远离Wi-Fi干扰雷区
✅保护ADC输入：绝不超压，必要时加分压和滤波电容
✅软件要滤波：原始ADC值太“毛”，必须加工才能用
✅做好标定：空满两点校准是准确测量的前提
✅考虑长期可靠性：防腐蚀、防误报、低功耗设计缺一不可
这套方案不仅可以用于家庭用水箱、鱼缸、热水器，稍加改造还能用在农业蓄水池、工业冷却塔、城市排水井等场景。加上OTA升级和LoRa远传，甚至能构建覆盖整个园区的无线水位监控网络。
而这一切的起点，就是你手里那份看似枯燥的“esp32引脚图”。
下次接线前，不妨多花五分钟看看它——也许就能帮你省下一百块钱的 replacement cost 😄
如果你正在尝试做一个类似的项目，欢迎留言交流！我可以分享具体的PCB布局建议、低功耗休眠代码模板，或者推荐几款真正耐用的防水型水位传感器。
