注釈

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2.14 水位検出

このレッスンでは、Raspberry Pi Pico 2 Wを使用して 水センサー で水の存在を検出したり、水位を測定する方法を学びます。このセンサーは、降雨検出、浮き水位の監視、液体漏れ警告などのプロジェクトで広く使用されています。

水センサーの動作原理

水センサーには、一連の露出した平行ワイヤーがあり、水滴を検出したり、水の量を測定することができます。水がこれらのワイヤーに接触すると、センサーはアナログ信号を出力します。センサーに接触する水の量が多くなるほど、出力値が高くなり、その値はRaspberry Pi Pico 2 Wのアナログ・デジタル変換器（ADC）によっ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浸さないでください。露出したワイヤーの部分のみを水に接触させるようにしてください。

  • 電源が入ったままで湿気の多い環境で使用すると、プローブが早く腐食する可能性があるため、読み取り時にのみセンサーの電源を入れることをお勧めします。

  • 水位センサーモジュール

必要なコンポーネント

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

全セットを購入するのが便利なので、こちらのリンクをチェックしてください：

名前

このキットのアイテム

購入リンク

Pico 2 Wスターターキット

450+

Pico 2 W Kit

以下のリンクから、コンポーネントを個別に購入することもできます。

SN

コンポーネント紹介

数量

購入リンク

1

Pico 2 Wの概要

1

2

Micro USBケーブル

1

3

ブレッドボード

1

買う

4

ジャンパーワイヤー

数個

買う

5

水位センサーモジュール

1

回路図

sch_water

配線

wiring_water

コード作成

注釈

  • 2.14_feel_the_water_level.ino ファイルを pico-2w-kit-main/arduino/2.14_feel_the_water_level から開きます。

  • または、このコードを Arduino IDE にコピーします。

  • Raspberry Pi Pico ボードと正しいポートを選択して、「アップロード」をクリックします。

const int waterSensorPin = 28;  // 水センサーがGP28（ADC2）に接続されています

void setup() {
  Serial.begin(115200);  // シリアルモニタの初期化
}

void loop() {
  // 水センサーからアナログ値を読み取る
  int sensorValue = analogRead(waterSensorPin);
  // シリアルモニタにセンサー値を表示
  Serial.print("Water Sensor Value: ");
  Serial.println(sensorValue);
  delay(500);  // 500ミリ秒待ってから再度読み取る
}

コードをアップロードした後、シリアルモニタを開くと、水センサーからのアナログ値を表す数値が表示されるはずです。

  • センサーが乾いているとき、センサー値は低く（0に近い）なります。

  • センサーを水に優しく浸し、センサーのワイヤーがさらに多く水に浸かると、センサー値が増加します。

コードの理解

  1. センサーピンの定義：

    waterSensorPin をGPIO 28に割り当て、アナログ入力に接続します。

    const int waterSensorPin = 28;  // 水センサーがGP28（ADC2）に接続されています

  2. シリアル通信の初期化：

    シリアル通信を開始し、シリアルモニタにメッセージを表示できるようにします。

    Serial.begin(115200);

  3. アナログ値の読み取り：

    waterSensorPin でアナログ電圧を読み取り、0から1023の間の値を返します（10ビットのADC）。

    int sensorValue = analogRead(waterSensorPin);

  4. センサー値の表示：

    センサー値をシリアルモニタに出力します。

    Serial.print("Water Sensor Value: ");
Serial.println(sensorValue);

  5. 遅延の追加：

    次の読み取りまで500ミリ秒待機します。

    delay(500);

水センサーをデジタルセンサーとして使用する

アナログ入力モジュールをデジタルセンサーとして使用するために、閾値値を設定することができます。

  • 閾値を決定する：

    • センサーが乾いているときにセンサー値を読み取ります。

    • この値を基準値として使用します（例：乾いているときの値が約100の場合）。

  • コードの変更：

    const int waterSensorPin = 28;  // 水センサーがGP28（ADC2）に接続されています
const int threshold = 500;      // 閾値を設定

void setup() {
  Serial.begin(115200);  // シリアルモニタの初期化
}

void loop() {
  // 水センサーからアナログ値を読み取る
  int sensorValue = analogRead(waterSensorPin);

  // センサー値が閾値を超えたかどうか確認
  if (sensorValue > threshold) {
    Serial.println("Water Detected!");
  } else {
    Serial.println("No Water Detected.");
  }
  delay(500);  // 500ミリ秒待ってから再度読み取る
}

センサーを水漏れの可能性がある場所に設置します。水がセンサーに接触すると、シリアルモニタに「水が検出されました！」と表示されるはずです。

安全上の注意

  • 短絡を避ける：

    • 接続が確実であり、センサーが露出したワイヤー部分以上に浸水しないことを確認してください。

    • Picoやその他の電子部品が水に接触しないようにしてください。

  • 腐食防止：

    • センサーを長時間水に浸したままで電源を入れたままにしないでください。

    • 使用後はセンサーをしっかり乾燥させ、腐食を防止してください。

さらなる探求

  • 水位アラーム：

    水が検出されたときにブザーやLEDで通知する機能を追加します。

  • 自動ポンプ制御：

    センサーを使用して水位に基づきポンプをオンまたはオフに制御します。

  • データロギング：

    時間の経過とともに水位の変化を記録し、解析します。

結論

このレッスンでは、Raspberry Pi Picoを使用して水センサーで水の存在を検出したり、水位を測定したりする方法を学びました。センサーからのアナログ値を読み取ることで、水位の変化を監視し、プロジェクト内でそれに応じた対応ができるようになります。