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ESP8266でアナログTDSセンサーを使いたい。

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uzurano

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 前提・実現したいこと

Arduinoで使うためのTDSセンサーをESP8266(単体)で使いたい。

※TDSセンサーとは水の中に溶けている不純物の濃度を調べるものです。

 発生している問題・エラーメッセージ

Ardoinoのアナログ入力は0-5Vの入力電圧を0-1023の整数値に変換しているようですが、
ESP8266のアナログ入力の入力電圧は0-1Vなので、センサーの測定結果がおかしくなってしまいます。

 該当のソースコード

/***************************************************
 DFRobot Gravity: Analog TDS Sensor / Meter For Arduino
 <https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Gravity:_Analog_TDS_Sensor_/_Meter_For_Arduino_SKU:_SEN0244>

 Created 2017-8-22
 By Jason <jason.ling@dfrobot.com@dfrobot.com>

 GNU Lesser General Public License.
 See <http://www.gnu.org/licenses/> for details.
 All above must be included in any redistribution

 /***********Notice and Trouble shooting***************
 1. This code is tested on Arduino Uno and Leonardo with Arduino IDE 1.0.5 r2 and 1.8.2.
 2. More details, please click this link: <https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Gravity:_Analog_TDS_Sensor_/_Meter_For_Arduino_SKU:_SEN0244>
 ****************************************************/

#define TdsSensorPin A0
#define VREF 5.0      // analog reference voltage(Volt) of the ADC
#define SCOUNT  30           // sum of sample point
int analogBuffer[SCOUNT];    // store the analog value in the array, read from ADC
int analogBufferTemp[SCOUNT];
int analogBufferIndex = 0,copyIndex = 0;
float averageVoltage = 0,tdsValue = 0,temperature = 25;

void setup()
{
    Serial.begin(115200);
    pinMode(TdsSensorPin,INPUT);
}

void loop()
{
   static unsigned long analogSampleTimepoint = millis();
   if(millis()-analogSampleTimepoint > 40U)     //every 40 milliseconds,read the analog value from the ADC
   {
     analogSampleTimepoint = millis();
     analogBuffer[analogBufferIndex] = analogRead(TdsSensorPin);    //read the analog value and store into the buffer
     analogBufferIndex++;
     if(analogBufferIndex == SCOUNT) 
         analogBufferIndex = 0;
   }   
   static unsigned long printTimepoint = millis();
   if(millis()-printTimepoint > 800U)
   {
      printTimepoint = millis();
      for(copyIndex=0;copyIndex<SCOUNT;copyIndex++)
        analogBufferTemp[copyIndex]= analogBuffer[copyIndex];
      averageVoltage = getMedianNum(analogBufferTemp,SCOUNT) * (float)VREF / 1024.0; // read the analog value more stable by the median filtering algorithm, and convert to voltage value
      float compensationCoefficient=1.0+0.02*(temperature-25.0);    //temperature compensation formula: fFinalResult(25^C) = fFinalResult(current)/(1.0+0.02*(fTP-25.0));
      float compensationVolatge=averageVoltage/compensationCoefficient;  //temperature compensation
      tdsValue=(133.42*compensationVolatge*compensationVolatge*compensationVolatge - 255.86*compensationVolatge*compensationVolatge + 857.39*compensationVolatge)*0.5; //convert voltage value to tds value
      //Serial.print("voltage:");
      //Serial.print(averageVoltage,2);
      //Serial.print("V   ");
      Serial.print("TDS Value:");
      Serial.print(tdsValue,0);
      Serial.println("ppm");
   }
}
int getMedianNum(int bArray[], int iFilterLen) 
{
      int bTab[iFilterLen];
      for (byte i = 0; i<iFilterLen; i++)
      bTab[i] = bArray[i];
      int i, j, bTemp;
      for (j = 0; j < iFilterLen - 1; j++) 
      {
      for (i = 0; i < iFilterLen - j - 1; i++) 
          {
        if (bTab[i] > bTab[i + 1]) 
            {
        bTemp = bTab[i];
            bTab[i] = bTab[i + 1];
        bTab[i + 1] = bTemp;
         }
      }
      }
      if ((iFilterLen & 1) > 0)
    bTemp = bTab[(iFilterLen - 1) / 2];
      else
    bTemp = (bTab[iFilterLen / 2] + bTab[iFilterLen / 2 - 1]) / 2;
      return bTemp;
}

 試したこと

・サンプルコードではアナログ入力ピンはA1となっていましたが、ESP8266のアナログ入力ピンは1つしかなく、A0(TOUT)というピンを使いました。
・センサーの電源を3.3Vにして#define VREF 3.3にして試しました。
・センサーの電源を5.0Vにして#define VREF 5.0にして試しました。

 補足情報(FW/ツールのバージョンなど)

このアナログTDSセンサーを使っています。
https://www.dfrobot.com/product-1662.html

 前提・実現したいこと

ESP8266、チューブモーター、リレースイッチ、Blynkというアプリを使って、スマホから水質のモニタリングや遠隔操作による水質調整をしようとしています。

 発生している問題・エラーメッセージ

使おうとしているアナログTDSセンサーがArduino UNOでは正常に作動するが、そのセンサーをESP8266で使おうとしても数値がおかしくなる。

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[この質問は、センサーの電圧出力(Arduinoのアナログ入力に適している)をESP8266のアナログ入力(Arduinoのものと仕様が異なる)で測定したいというもので、ソフトウェアでは解決しえない。
そのため回答は電気的回路で物理的に解決する方法となっており、teratailの範囲から外れています]

<回答>
0-5Vのレンジを測定できるArduinoのアナログ入力に適したセンサー出力を、0-1Vのレンジを測定できるESP8266のアナログ入力で測定するには、ゲインが1/5の非反転増幅回路を介します。

オペアンプを使った非反転増幅回路の作り方は、以下のページなどを参考にしてください。
オペアンプ回路の基本設計法

アナログ信号を扱いますので、アースの取り方や引き回す線のシールドなどに注意する必要があります。
モーターやリレーといった電磁ノイズ源となりやすい機器と共に使う場合は、ノイズ対策が重要です。

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  • 2018/04/25 12:36

    畑違いですみませんでした。なんかおかしいなとうすうす感じてました。とっても恥ずかしいです!
    ありがとうございました。

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