最近、水耕栽培を始めました。水耕栽培は水の管理が大切なのですが、なかなか大変です。
もっと簡単に水を管理したいと思い、今回の方法を考えました。
何をしたいかは本編に記載しています。本記事ではスケッチについて書いています。
本編････ESP32でGoogle sheetとLineに水耕栽培の水温と流量を通知して管理する方法【本篇】
全スケッチ
マイコンボードとしては、XIAO ESP32C3を使用して、Arduino IDEで作りました。
いきなりですが、全スケッチはこのとおりです。
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// LED connected to digital pin 10const int isrPin = D7; // OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); //温度計インタフェース設定DallasTemperature sensors(&oneWire);DeviceAddress Temp_Sensor1 = {0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**}; DeviceAddress Temp_Sensor2 = {0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**};float temp1,temp2,flow1;hw_timer_t * timer = NULL;volatile unsigned long flowperiod;volatile int flowCheck,preflowCheck;volatile int ledCounter =0;const float flowAlarm = 0.7; //流量アラーム値 単位はリットル／分String suion,kion,ryuuryou;const char* ssid = "**********"; //ssidconst char* passwd = "*************"; //ネットワークパスワードWebServer server(80); //スマホ表示用 通信を受けるポート番号80//Google sheetconst String url = "https://script.google.com/macros/s/AKfy******************************************************************************Ng/exec";volatile int gglshtCounter =0;int gglshtPeriod = 20 * 60 ; //20分ごとにgoogle sheet 書き込み// LINE Notify設定String LINE_NOTIFY_TOKEN = "****************************************************";//BLE serverBLEServer *pServer = NULL;BLECharacteristic * pTxCharacteristic;bool deviceConnected = false;bool oldDeviceConnected = false;uint8_t txValue = 0;#define SERVICE_UUID "6be4****-****-****-****-************" // UART service UUID#define CHARACTERISTIC_UUID_RX "6be4****-****-****-****-************"#define CHARACTERISTIC_UUID_TX "6be4****-****-****-****-************"void mySerial(String txdata,bool lineFeed = true){ if(lineFeed)txdata +="\n"; Serial.print(txdata); if (deviceConnected) { pTxCharacteristic->setValue(txdata.c_str()); pTxCharacteristic->notify(); delay(10); }}class MyServerCallbacks: public BLEServerCallbacks { void onConnect(BLEServer* pServer) {deviceConnected = true;}; void onDisconnect(BLEServer* pServer) {deviceConnected = false;}};class MyCallbacks: public BLECharacteristicCallbacks { void onWrite(BLECharacteristic *pCharacteristic) { std::string rxValue = pCharacteristic->getValue(); if (rxValue.length() > 0) { mySerial(rxValue.c_str()); mySerial(suion);mySerial(kion);mySerial(ryuuryou); } }};void IRAM_ATTR onTimer() { //タイマー割込みでカウントアップ ledCounter++; gglshtCounter++;}void ISR_R() { //水量センサ割込みの都度、間隔測定 static unsigned long rapTime1,rapTime2; rapTime2 = millis(); flowperiod = rapTime2 - rapTime1; rapTime1 = rapTime2; flowCheck++;}void setup() { Serial.begin(115200); //シリアルポート設定 bleSetup(); //BLEのセットアップ pinMode(ledPin, OUTPUT); attachInterrupt(isrPin, ISR_R, RISING); sensors.begin(); timer = timerBegin(0, 80, true); timerAttachInterrupt(timer, &onTimer, true); timerAlarmWrite(timer, 1000000, true); //1秒ごとにタイマー割込み timerAlarmEnable(timer); WiFi.begin(ssid, passwd); //アクセスポイント接続のためのIDとパスワードの設定 while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { //接続状態の確認 delay(300); //接続していなければ0.3秒待つ mySerial(".",false); //接続しなかったらシリアルモニタに「.」と表示 } //WiFi通信が可能となったら各種情報を表示する mySerial(""); //改行 mySerial("WiFi Connected"); //接続したらシリアルモニタに「WiFi Connected」と表示 mySerial("IP Address : " +WiFi.localIP().toString()); //IPアドレスをシリアルモニタに表示 //スマホ表示 serverアクセスされたときの処理 server.on("/", handleRoot); //TOPページのアドレスにアクセス処理 server.onNotFound(handleNotFound); //異常アドレスへのアクセス処理 server.begin(); //WebServer起動 configTime( 9*3600, 0, "ntp.nict.jp", "ntp.jst.mfeed.ad.jp"); //現在時刻取得 mesureSensor();}void loop() { delay(100); sensors.requestTemperatures(); server.handleClient(); //ＬＥＤ点滅 センサー測定 if (ledCounter >= 6){ //6秒に1回点滅 digitalWrite(ledPin, LOW); ledCounter =0; mesureSensor(); //センサー測定 }else if (ledCounter >= 5){ digitalWrite(ledPin, HIGH); }else if (flow1 < flowAlarm){ //流量小で毎秒点滅 digitalWrite(ledPin, !digitalRead(ledPin)); } //１時間チェック (時刻補正、Line通知用） static int hourNow,lastDoneHour,minuteNow; time_t t; struct tm *tm; t = time(NULL); tm = localtime(&t); hourNow = tm->tm_hour; minuteNow = tm->tm_min; if(minuteNow > 57) gglshtCounter=0; //時刻補正数分前は、google sheet更新停止 if(hourNow != lastDoneHour){ mySerial("時刻;" +String(hourNow) +"時 oneHourProcess"); oneHourProcess(); lastDoneHour = hourNow; } //google sheet更新 if (gglshtCounter >= gglshtPeriod){ //更新間隔到達で更新 String urlFinal = url + "?waterTemp=" + temp1 + "&airTemp=" + temp2 + "&waterFlow=" + flow1; mySerial(urlFinal); HTTPClient http; http.begin(urlFinal.c_str()); http.setFollowRedirects(HTTPC_STRICT_FOLLOW_REDIRECTS); int httpCode = http.GET(); mySerial("HTTP Status Code: " ,false); mySerial(String(httpCode)); //--------------------------------------------------------------------- //getting response from google sheet String payload; if (httpCode > 0) { payload = http.getString(); mySerial("Payload: "+payload); } //--------------------------------------------------------------------- http.end(); gglshtCounter = 0; } // BLE disconnecting if (!deviceConnected && oldDeviceConnected) { delay(500); // give the bluetooth stack the chance to get things ready pServer->startAdvertising(); // restart advertising mySerial("start advertising"); oldDeviceConnected = deviceConnected; } // BLE connecting if (deviceConnected && !oldDeviceConnected) { delay(500); mySerial(suion);mySerial(kion);mySerial(ryuuryou); oldDeviceConnected = deviceConnected; } }void oneHourProcess(){ //毎時に処理（時計補正、アラーム時にLine通知) configTime( 9*3600, 0, "ntp.nict.jp", "ntp.jst.mfeed.ad.jp"); //時計補正 gglshtCounter = gglshtPeriod; //補正時にgoogle sheet更新 if (flow1 < flowAlarm){ //アラーム時にLine通知 String almText("!!アラーム!! \r\n" + ryuuryou + "\r\n" + suion +" "+ kion + "\r\n" ); mySerial("ToLine:" + almText); sendLine(almText) ; }}void mesureSensor(){ //温度、水量測定 temp1 = sensors.getTempC(Temp_Sensor1); temp2 = sensors.getTempC(Temp_Sensor2); static float flowMinute,preflowMinute,pre2flowMinute; //流量は3回平均 flowMinute=(float)60*1000/flowperiod/553; if (flowCheck == preflowCheck) flowMinute = 0; //センサー停止時は流量ゼロ preflowCheck = flowCheck; flow1 = (pre2flowMinute + preflowMinute + flowMinute)/3 ; pre2flowMinute = preflowMinute; preflowMinute = flowMinute; suion = "水温 : " + String(temp1,2) + "℃" ; kion = "気温 : " + String(temp2,2) + "℃" ; ryuuryou = "流量 : " + String(flow1,2) + "リットル／分";}void handleRoot() { //スマホブラウザ表示 String html; //HTML記述 html = "<!DOCTYPE html>"; html += "<html lang='ja'>"; html += "<head>"; html += "<meta charset=\"utf-8\">"; html += "<title>Flow Status</title>"; html += "</head>"; html += "<body>"; html += "<h1>水耕栽培の状況</h1>"; html += "<p><h2>" +suion + "</h2></p>"; html += "<p><h2>" +kion + "</h2></p>"; html += "<p><h2>" +ryuuryou + "</h2></p>"; html += "</body>"; html += "</html>"; // HTML出力 server.send(200, "text/html", html);}//スマホブラウザ表示 異常アドレスへのアクセス処理void handleNotFound(void) { server.send(404, "text/plain", "Not Found ");}// line通知void sendLine(String body){ HTTPClient httpClient; httpClient.begin(postUrl); httpClient.addHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded"); httpClient.addHeader("Authorization", "Bearer " + LINE_NOTIFY_TOKEN); // POSTしてステータスコードを取得 int status_code = httpClient.POST("message=" + body); mySerial(httpClient.getString()); if (status_code == 200) { mySerial("[SUCCESS]LINE Notify (URL:" + postUrl); } else { mySerial("[SUCCESS]LINE Notify (URL:" +postUrl + ")Code:"+ status_code); } mySerial(""); httpClient.end(); // HTTPClinetを終了する}void bleSetup(){ // Create the BLE Device BLEDevice::init("myESP32_UART"); //スマホなどのBLEターミナルから見えるデバイス名 // Create the BLE Server pServer = BLEDevice::createServer(); pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks()); // Create the BLE Service BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID); // Create a BLE Characteristic pTxCharacteristic = pService->createCharacteristic( CHARACTERISTIC_UUID_TX, BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY ); pTxCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902()); BLECharacteristic * pRxCharacteristic = pService->createCharacteristic( CHARACTERISTIC_UUID_RX, BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE ); pRxCharacteristic->setCallbacks(new MyCallbacks()); // Start the service pService->start(); // Start advertising pServer->getAdvertising()->start(); mySerial("Waiting a client connection to notify...");} |
スケッチのサイズについて
スケッチが大きくなりすぎたため、自分の環境では設定を変更する必要がありました。
Arduino IDEのメニュー ＞ ツール ＞ Pertition Scheme ＞ Huge APP
温度センサー･･･DS18B20を使用した温度プローブ
温度センサーとしては、DS18B20を使用した温度プローブを使いました。
DS18B20は、シリアルインタフェースを持った温度計です。そのインタフェースを使用するため、DallasTemperature.hとOneWire.hをインクルードしてます。
4 5 | #include <DallasTemperature.h> #include <OneWire.h> |
次にピン番号を設定しますが、ひとつのピンに複数のセンサーを接続できるので宣言するのは、ひとつのピンだけになります。
13 | const int ONE_WIRE_BUS = 8; |
続いて、sensorsと宣言した後に、センサー個体ごとに持つ固有のシリアルコードを設定します。なお、購入した温度センサーにはシリアルコードの記載は無かったため、別のスケッチで読みだして、本スケッチに入れました。
17 18 19 20 | OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); //温度計インタフェース設定DallasTemperature sensors(&oneWire);DeviceAddress Temp_Sensor1 = {0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**,0x**};DeviceAddress Temp_Sensor2 = {0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**,0x**}; |
あとは、読み出したいときにセンサーから温度を読み出すだけです。
211 212 | temp1 = sensors.getTempC(Temp_Sensor1);temp2 = sensors.getTempC(Temp_Sensor2); |
流量センサー･･･SEN-HZ21WI G1/2
流量センサーSEN-HZ21WI G1/2 は、パイプの中のスクリュー？のようなものが回転し、回転ごとにパルス出力するものです。
スケッチでは、まず接続するピンを宣言します。
15 | const int isrPin = D7; |
あとは、setupの中で、パルスが来たら割込みが上がるようにして
96 | attachInterrupt(isrPin, ISR_R, RISING); |
割込みで前回割込みとの時間を常に測定します。
83 84 85 86 87 88 89 | void ISR_R() { //水量センサ割込みの都度、間隔測定 static unsigned long rapTime1,rapTime2; rapTime2 = millis(); flowperiod = rapTime2 - rapTime1; rapTime1 = rapTime2; flowCheck++;} |
そして、流量が欲しいときに測定した時間から流量を算出します。ネットで検索したところ、流量１リットルあたり５５３パルス発生するとのこと。当面の目的は、水が流れているか、とまっているかの検出なので、誤差は気にしていません。時間ができたら、実際の流量と比較したいと思います。
213 214 215 216 217 218 | static float flowMinute,preflowMinute,pre2flowMinute; //流量は3回平均flowMinute=(float)60*1000/flowperiod/553;if (flowCheck == preflowCheck) flowMinute = 0; //センサー停止時は流量ゼロpreflowCheck = flowCheck;flow1 = (pre2flowMinute + preflowMinute + flowMinute)/3 ;pre2flowMinute = preflowMinute; preflowMinute = flowMinute; |
続きは後編記事へ。
記事が長くなったので、続きは後編記事としました。
ESP32でGoogle sheetとLineに水耕栽培の水温と流量を通知して管理する方法【スケッチ（後編）】
- Google spreadsheetにデータ保存
- スマホで水の流れていることを確認[ブラウザとwebサーバー]
- 水の流量が減ったらLINEに通知
- マイコンボードの動作状況は、スマホでBluetooth LE経由で確認
本記事のハードでやっていること
ー＞ESP32でGoogle sheetとLineに水耕栽培の水温と流量を通知して管理する方法【本篇】
本記事のハード
ー＞ESP32でGoogle sheetとLineに水耕栽培の水温と流量を通知して管理する方法【ハードウェア】
