温度計測機能について
温度計測機能は、アクア用コンピュータシステムの重要な機能の一つとなるでしょう。
理由は、アクア系で気になる計測値の一つだからです。
通常、ヒーターの制御はサーモスタット制御であったり、あるいはオートヒーターを使用しています。
これも内部には温度計測機能が入っています。（「何度」を知っているかどうかは別として）
あと、水槽用クーラーにも当然温度計測機能があります。あるいはFANを用いた気化熱タイプの冷却の場合、逆サーモスタットっていうことで、温度計測機能があります。
さらに、水温を可視化するためにも、温度計測機能があります。
先日レビューしたこの水温計は、水温計測以外に、最低、最高温度も記録します。
温度計センサー
この温度センサーですが、前回の記事で「アナログタイプ」と「デジタルタイプ」という風にお話しました。試しに、秋月電子通商さんのところで、使いやすそうな温度センサー２つをピックアップしてみました。
- DSB18B20+
- LM35DZ
上がデジタルタイプで、下がアナログタイプです。
とりあえず、センサーの絵を表示してみました。
はい、どっちも同じように見えます。見えるから困りますが、実は違います。
で、簡単な使い方です。一番簡単な使い方は、マイコンから操作するのが楽なんですが、この記事を読んだ後に、マイコン触るの大変そーって思うと、アレなので、手っ取り早くできる Arduino を使って、違いを見てみます。
Arduino って何？
まぁ、百聞は一見に如かず、ってことで、こんなのです。これは、マイコンボードですが、パソコンとUSBケーブル１本があれば、お試しできます。
詳しくは「Arduino 入門」とかで 検索すると沢山出てきます。必要であれば記事書きます。
温度センサーの使い方の例
で、この Arudino ですが、ここにケーブルを指していくだけでいいです。
手っ取り早いのが、アナログタイプです。このアナログタイプは、真ん中の線に、温度に合わせた電圧がでています。
こんな感じでつなげます。手っ取り早くやりたい人は、10KΩの抵抗をとっても大丈夫でしょう。ただ、安定した温度計測をする場合には、必要でしょう。（センサーの出力が低インピーダンスなので）
で、マイコン側にプログラムを書きます。（注意：センサーを使ったテストをしていません。机上の調査だけです）
void setup(){
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
int a0;
a0=analogRead(0); //温度計測
Serial.print(" analog 0 =");
Serial.println(a0,DEC);
delay(500);//500m秒
}
こんな感じです。これで 0.5秒ごとに温度センサーの電圧を計測してパソコン側に表示してくれます。
表示されるのは 0～1023 の値で 1023 で 5V です。
で、25度の時に 3.2～3.4V なので、654～695 くらいの値がでてくれています。これから温度を逆算すればいいのです。
しかし、このタイプだと、色々な外因で温度がずれます。先ほど 25度の時 3.2～3.4V といったのは、その他の条件で流れる電流の量が変わるからです。
自分でこの調整をしたいかっていうと、あまりしたくありません。
次にデジタルタイプを見てみます。
つなぎ方は、こんな感じです。
で、デジタルの場合、色々と面倒です。デジタルってのは、ONかOFF、1か0しか扱えません。
それで温度を表すので、0と1が12こくらい並んでやってきます。例えば「0000 0001 1001 0001」って具合に。この並びで来たら 25.0625度ってことです。
で、しかも、最初に「計測してね」っていうお願いも出さないといけません。例えば「01000100」を送るみたいに。
これを、先ほどのプログラム風に書くと
void loop(){
//例えば「01000100」を送る場合
0を送る
ちょっと待つ
1を送る
ちょっと待つ
0を送る
ちょっと待つ
…
//温度データが来たので
データを読む
ちょっと待つ
データを読む
ちょっと待つ
… 12回繰り返す
}みたいに書いていかないといけません。先ほどa0=analogRead(0); //温度計測だけで済んだのが、デジタルだと大変なんです。
じゃ、なんで最初からアナログ使わないの？ってなるけど、苦労に見合うメリットがあるからです。
まず、面倒なことをやめちゃいましょう。
まず、先駆者の方が、上記のデータの送受信ライブラリを公開してくれています
http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_OneWire.html
で、これを使うと、こんな感じになります。（注意：センサーを使ったテストをしていません。机上の調査だけです）
#include <OneWire.h>なんか、ややこしくなっていますが、これで最後の ondo に 温度が入っています。
OneWire ds(4);
void setup(void) {
Serial.begin(9600);
ds.reset();
ds.skip();
ds.write(0x4E);
ds.write(0x00);
ds.write(0x00);
ds.write(0x7F);
}
void loop(void) {
byte i;
byte data[12];
float ondo;
ds.reset();
ds.skip();
ds.write(0x44,1); //温度計測のお願い
delay(1000); //センサーが温度計測するまで 0.75秒かかるので 1秒(1000m秒)待つ
ds.reset();
ds.skip();
ds.write(0xBE); // 温度データを読む
for ( i = 0; i < 9; i++) {// 受信して
data[i] = ds.read();
}
if (OneWire::crc8(data,8) != data[8]) {//通信にノイズが乗ってないかチェックして
Serial.println("CRC is not valid!");
return;
}
// convert the data to actual temperature
int raw = (data[1] <<8) | data[0];
ondo = (float)raw / 16.0 ;
Serial.print(" ondo = ");
Serial.println(ondo);
}
デジタルだと何が嬉しいの？
さて、アクア用コンピュータで温度計は何個欲しいですか？水槽用、気温用、サンプ用、あるいは、メイン水槽用、サブ水槽用……
はい、センサーが沢山欲しくなります。
先ほどの、アナログの場合、a0を使いましたが、これ A0～A5までしかありません。つまり合計６本しか使用できないのです。しかも、これを使いきると他のセンサーが使えなくなります。
デジタルの場合、センサーを増やす場合…こんな感じになります。
センサーを増やして、１つめと同じ場所に接続するだけでいいのです。
しかも、このセンサー、64ビット(実質48ビット)のIDを持って区別できます。48bitってことは、単純に13桁以上の数字になります。日本人全員がこのセンサーを４つ持ったって、識別できるので大丈夫です（＾＾；
つまり、何個もの温度データを同時に管理できます。
で、ここまで、Arduino を使って、センサーの区別をしてきましたが、今回はArduino は使いません。
センサーは使いますよ。
防水センサー
さて、アマゾンに売っていた防水センサーは、これです。もう、ほとんどが配線されているので、Arduino を使うだけなら、ほとんど「線を指すだけ」になります。あ、抵抗１本必要ですので、ちょっと姑息なことをしないといけませんが。
ちなみに、Amazonには、以下のようなセットもあります。
ブレッドボードっていう、配線用のボードとその簡易配線ができるので、何も気にせず
ハンダごても持たず、挑戦できます。
便利なのよなかになったもんだ（笑）
余談
そういえば、昔、イベントでスピーカーしました。
その資料があったので、適当にボカシを入れてスクリーンショットとってみました。
50ページくらいありました。Arduino の入門イベントでした。
見たい方おられましたら、コメントください。
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