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.. _py_water:

2.14 水位検出
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このレッスンでは、Raspberry Pi Pico 2を使用して **水位センサー** を使い、水の有無を検出したり、水位を測定する方法を学びます。このセンサーは、降雨検知、水位監視、液体漏れアラートなどのプロジェクトで広く使用されています。

**水位センサーの仕組み**

水位センサーには、露出した並列のワイヤートレースがあり、水滴や水量を検出できます。水がこれらのトレースに接触すると、センサーはアナログ信号を出力します。センサーに触れる水の量が増えるほど、出力値が高くなり、この値はRaspberry Pi Pico 2のアナログ-デジタルコンバーター（ADC）を使用して読み取ることができます。

|img_water_sensor|

* センサーを完全に水に沈めないでください。水に触れるのは露出したトレース部分のみとしてください。
* 高湿度環境での長時間の使用はプローブの腐食を早める可能性があるため、測定時のみセンサーに電源を供給することを推奨します。

**必要なもの**

このプロジェクトで必要なコンポーネントは以下の通りです。

一式を購入するのが便利です。リンクはこちら：

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - 名前	
        - このキットのアイテム
        - リンク
    *   - Newton Lab Kit	
        - 450+
        - |link_newton_lab_kit|

個別に購入することもできます。以下のリンクからどうぞ。


.. list-table::
    :widths: 5 20 5 20
    :header-rows: 1

    *   - SN
        - コンポーネント	
        - 数量
        - リンク

    *   - 1
        - :ref:`cpn_pico_2`
        - 1
        - |link_pico2_buy|
    *   - 2
        - Micro USBケーブル
        - 1
        - 
    *   - 3
        - :ref:`cpn_breadboard`
        - 1
        - |link_breadboard_buy|
    *   - 4
        - :ref:`cpn_wire`
        - 数本
        - |link_wires_buy|
    *   - 5
        - :ref:`cpn_water_level`
        - 1
        - 


**回路図**

|sch_water|

**配線図**

|wiring_water|


**コードの作成**

水位センサーからアナログ値を読み取り、コンソールに出力するMicroPythonプログラムを作成します。水位センサーが水に触れると、GP28で読み取る値が増加します。

.. note::

    * ``2.14_feel_the_water_level.py`` を ``newton-lab-kit/micropython`` から開くか、コードをThonnyにコピーして「実行」をクリックするか、F5を押してください。
    * 正しいインタープリタを選択していることを確認してください：MicroPython（Raspberry Pi Pico）。COMxx。

.. code-block:: python

    import machine
    import utime

    # GP28に接続されたADCを初期化
    sensor = machine.ADC(28)

    while True:
        # センサーからアナログ値を取得
        value = sensor.read_u16()
        print("Water level reading:", value)
        utime.sleep(0.2)  # コンソールの出力が多くなりすぎないように遅延を挿入


コードを実行したら、水位センサーをゆっくり水に浸して、コンソールに表示される値が変化するのを確認してください。水に触れる面積が増えるほど、表示される値も大きくなります。

**液漏れ検出への応用**

水位センサーは、水漏れを検知するためのデジタルセンサーとしても使用できます。以下の手順で設定できます。

#. 基準値の測定:

   * まず、完全に乾燥した環境で水位センサーの値を測定します。この値をしきい値（基準値）として記録します。
   * その後、この基準値を超えた場合に水に接触したと判断できます。

#. 水漏れ検出コード:

   以下のコードでは、環境に応じたしきい値を設定し、それを超えた場合に水漏れを検出するようにします。

   .. code-block:: python

      import machine
      import utime
  
      # GP28に接続されたADCを初期化
      sensor = machine.ADC(28)
  
      # 乾燥状態での基準値を設定（適宜調整）
      threshold = 30000
  
      while True:
          # センサーからアナログ値を取得
          value = sensor.read_u16()
          
          # しきい値を超えた場合、水漏れがあると判断
          if value > threshold:
              print("Liquid leakage detected!")
          
          utime.sleep(0.2)  # 読みやすくするための遅延


このプログラムは、センサーが設定されたしきい値を超えたときに「Liquid leakage detected!（液漏れ検出！）」と表示します。

**実用的な応用例**

* **水漏れ検知**: 配管の近くにセンサーを配置し、水漏れが発生した場合にアラートを出すことができます。
* **水位監視**: タンクや容器内の水位を監視し、一定の水位に達したら警告やアクションをトリガーできます。
* **降雨検知**: センサーを屋外に設置（適切な保護を施す）し、降雨を検出することができます。

**結論**

水位センサーは、水位の測定や液漏れ検出に役立つシンプルで便利なツールです。Raspberry Pi Pico 2と組み合わせることで、さまざまな用途に応用できる水検出システムを構築できます。