メインのマイコンは、手持ちのESP-WROOM-32が使う
理想的なシステムは水道直結の給水系だが、室内 or ベランダとなると施工が厳しいので、一定期間分の水がためられるバケツのようなもの（図では水瓶）を用意し、1週間に一度バケツに給水という感じにする。チャンスがあれば、屋外で水道直結の系を実現してみたいが、今回はお預け。
水瓶自体の水切れがわかるように、水位センサも付けることになるだろう

まとめ

植物の自動水やり器の構想を検討し、大まかなシステム構成が描けた。次回から、設計していく。

2020-08-16

ESP-WROOM-32 起動直後におけるGPIO出力レベルが、ポートごとに異なることについて調べてみた

技術メモ#Arduino 技術メモ#ESP32

概要

ESP-WROOM-32で、起動直後におけるGPIO出力レベルがポートごとに異なることを確認し、対処方法について考察した。

背景と目的

先日、ArduinoでESP-WROOM-32をいじっていたところ、GPIOの起動直後における出力レベルがGPIOポートごとに異なるようにみえる現象に遭遇した。具体的には、以下に示すように、ポートの入出力方向の設定後→出力レベルを設定すると、実際に出力されるまでの間HIGHが出力されるポートと、LOWが出力されるポートがあるように見えた。ポートごとの違いが本当にあるのか、チェックしてみる。

void setup () {
    pinMode(GPIO_NUM, OUTPUT);
    digitalWrite(GPIO_NUM, HIGH);
}

詳細

1. 環境

Arudino IDE 1.8.12
Arduino-esp バージョン調べ忘れた、2020/05/31時点での最新と思われる
ESP-WROOM-32 DevKit-C

2.方法

今回は、現象の確認が主な実施事項なので、あまり細かいところに立ち入らず、以下のように、2つのGPIOポートに対して入出力設定と出力レベル設定を行ったときに、出力レベルがどう遷移するか、オシロスコープによって波形を観測する。時間関係が分かりやすいように、2つのポート間に100msecの時間差をつけて観測しやすくしておく。ここで、

IO5: 常に、もう一方に対して100msec後にHIGHを出力する
他のIO: IO5に先行する
IO34,35,36,39は入力専用なので除く
負荷は何もつけない

void setup () {
    pinMode(他, OUTPUT);
    pinMode(5, OUTPUT);

    digitalWrite(他, HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(5, HIGH);
}

3. 結果

以下の通り、起動後0.5秒間の出力レベルが、GPIOポートによって異なるということが、明らかになった。 青はIO5の出力、赤はもう一方のGPIOの出力である。横軸0秒の時点でリセットボタンを押し、約0.2秒後にリセットボタンを離し、ESP32が再起動させている。その時点から約0.5秒後、IO5がいったんLOWに落ち、0.1秒後にHIGHになることから、LOWに落ちた時点でpinModeが実行されている。

IO5,4,15: HIGHが出力される
IO0: HIGHが出力される(リセット中)
それ以外: LOWが出力される

なお、リセット前の出力レベルに依存しないか確かめるため、LOWを出力した状態でリセットし、起動後LOWを出力する場合についても調べた(赤=IO15)が、以下のように依存しないことが分かった。

f:id:dekuo-03:20200816003205p:plain

4.考察

Arduino-esp32特有の現象なのか、ESP-IDFでも同じなのかといったところは確認できていないが、ひとまず、ポート設定前の挙動を気にせず、ハードウェアを組むと思わぬ動きをするということが予想できる。実際、私はIO5を出力に設定したプログラムで、起動後勝手にHIGH出力がされて意図しない動きになってしまって困った。対処方法としては、より望ましいレベルが出力されるポートを選択するべきということだ。具体的には、起動直後LOWであってほしい場合には、IO5,15,4は避けるといった感じに。また、ポートに接続される負荷によって出力電圧が変わる。以下は、10kΩの負荷がGNDとの間にぶら下がっている場合だが、0.7V程度までしか上がらない。細かいことはわからないが出力インピーダンスが大きい状態になっているようだ。負荷を利用してLOWになるようにする手もあるだろう。

f:id:dekuo-03:20200816005409p:plain

まとめと今後の課題

ESP-WROOM-32で、起動直後におけるGPIO出力レベルがポートごとに異なることを確認できた。ハード/ソフトを組む際に参考にしたい。

2020-08-08

小型ポンプを試す

技術メモ技術メモ#デバイス

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概要

自動水やり用の小型ポンプを試し、動作を確認した。

背景と目的

およそ1年数か月前、こちらの記事で、自動水やりシステムを作りたいと書いた直後、リモート水位センサのシステムの製作により、中断してしまっていたのだが、ようやくまた作りたいと思うようになった。そこで、それに向けて、システム要素を集めて動作を確認しながら、システム構築に進んでいきたい。まずは、水やりのためのポンプを試す。

詳細

1.ポンプの調達

ポンプは、Amazonで物色していて見つけた以下のモノを使用する。

https://www.amazon.co.jp/gp/product/B07VKSTF78/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o00_s00?ie=UTF8&psc=1www.amazon.co.jp

3-5V程度で動作するポンプと、それを駆動するリレーモジュール、そして土壌水分センサも付いてくるという素晴らしいセットがたったの1000数百円ということで、非常にお買い得に見えるが、当たりはずれがあるのか、使い方がわからないのか、レビューには動くだの、動かないだの書いてあるので、ちゃんと動くのかは少し心配。

2.接続

接続は、システムの電源として想定するリチウムイオン電池を用いた以下の構成。リレーの1次側と2次側は、今回は共通の電源で動かす想定なので、共通のGND、共通のVCCにつないだ。リレーモジュール基板は、全く説明書がないため、この接続にたどり着くまで、少し格闘してしまったが、どうにか正しい配線方法がわかった。ポイントは、IN端子をGNDに落とすと、リレーが動きノーマリーOPEN端子がCOMと導通するというところ。IN端子をふつうはHIGHにしたいところだが、どうやら逆論理らしい。このくらいは、Amazonの商品ページに書いてほしい。このあたりが、レビューで動かないと言っている人たちがハマってしまっている部分なのではないだろうか。

3.動作確認

手持ちのリチウムイオン電池を使って動かしてみたところ、非常にうまく水をくみ上げてくれた。こんな小型ポンプでも、園芸用の鉢程度であれば、全然問題ないと思う。100L/Hの能力があるとのことなので、1分で約1.6L。普段私が水をやっている植物たちも、1日あたり1.6Lはあげていないので、計算上は数10秒動かせば十分な量を上げることができるだろう。

小型ポンプを動かしてみた

ところで、Amazonの商品ページの説明には、水に浸けない状態で使うなと書いてあるが、水につけなくても当然ながら動く。見た感じ、モータの軸についている羽が回っているだけなので、空気中で動かしたからといって何か問題があるとは思えない。

まとめと今後の課題

小型ポンプの動作を確認できた。自動水やり器の構成要素として使えそうだ。

工作と競馬2

電子工作、プログラミング、木工といった工作の記録記事、競馬に関する考察記事を掲載するブログ

ソーラー発電式自動水やり器を作る(1) --- 構想検討 ---

概要

背景と目的

詳細

1.やりたいこと

2.システム要素

2.1 水やりを電気的に行うには

2.2 湿り気を判定するには

2.3 ソーラーパネルで電力を賄うには

2.4 実績をスマホ通知するには

2.5 温度や湿度の計測

3. システム構成

まとめ

ESP-WROOM-32 起動直後におけるGPIO出力レベルが、ポートごとに異なることについて調べてみた

概要

背景と目的

詳細

1. 環境

2.方法

3. 結果

4.考察

まとめと今後の課題

小型ポンプを試す

概要

背景と目的

詳細

1.ポンプの調達

2.接続

3.動作確認

まとめと今後の課題