「土壌水分計」と「電流センサー」は、農地と工場の管理において最も実用的な組み合わせです。
ESP32を使ってこれらを接続する場合、**「アナログ入力(ADC)」**の扱いがポイントになります。それぞれの接続と実装の考え方をまとめました。
1. センサー別の接続とプログラムのコツ
【農地用】土壌水分計(アナログ出力タイプ)
安価なものから高精度なものまでありますが、基本は電圧(0V〜3.3V)で水分量を返します。
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接続: センサーの出力ピンを ESP32の
GPIO 32〜35(ADC1群)に接続します。 -
注意点: ESP32のADCは非線形(少し癖がある)なため、正確に測るには
map()関数での補正や、複数回測定して平均を取る処理を入れるのが定石です。 -
腐食対策: 金属棒が露出した安価なタイプはすぐに錆びます。長期利用なら、**「静電容量式」**の防水センサーがおすすめです。
【工場用】電流センサー(非接触クランプタイプ)
設備の稼働状況を知るには、電線を挟むだけの「クランプ式(CTセンサー)」が安全です。
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接続: センサーの出力(交流電圧)を、ESP32が読み取れるようにオフセット回路(抵抗2個とコンデンサ1個)を通して接続します。
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計算: 交流(サイン波)として入ってくるので、プログラム側で実効値(RMS)を計算して電流値(A)に変換します。
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ライブラリ:
EmonLibという有名なライブラリを使えば、Arduinoで簡単に電流値を算出できます。
2. 統合プログラムの構造(子機側)
複数のセンサー値を一つのLoRaパケットにまとめて送る際の、コードの書き方は以下のようになります。
// センサー値を取得して構造体にまとめる例
struct SensorData {
float soilMoisture;
float currentAmps;
int batteryLevel;
} data;
void loop(){
// 1. データ取得
data.soilMoisture = analogRead(32);
data.currentAmps = calcCurrent(); // 電流計算関数(自作またはライブラリ)
// 2. LoRa送信(バイナリで送るとデータ量を節約でき、遠くまで届きやすい)
LoRa.beginPacket();
LoRa.write((uint8_t*)&data, sizeof(data));
LoRa.endPacket();
// 3. 次の計測まで低消費電力モードへ
esp_deep_sleep_start();
}
3. 500m圏内でのシステム運用のヒント
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農地: 土壌水分は1時間に1回の計測でも十分です。ディープスリープを活用すれば、単三電池数本で数ヶ月〜1年動かせます。
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工場: 電流監視は「モーターが回った瞬間」を知りたい場合があるため、5秒〜10秒に1回など、少し頻度を上げた設定にします。
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親機(変換器): 親機側は常にLoRaを待ち受ける必要があるため、ディープスリープはさせず、常にACアダプター等から給電するようにします。
次に準備するもの
まずは、以下のパーツを揃えるところからスタートするのが良さそうです。
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ESP32開発ボード(Heltec WiFi LoRa 32 V3 など、LoRa一体型がおすすめ)×2台
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静電容量式 土壌水分計(「Capacitive Soil Moisture Sensor」で検索)
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クランプ式電流センサー(「SCT-013-000」などが定番)
出典:Google Gemini
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