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製造現場や実験室において、「離れた場所からリアルタイムで温度を監視したい」「高価な有線ロガーではなく、Wi-Fiを使って手軽にデータ収集を自動化したい」というニーズが高まっています。
本記事では、低価格で高性能なマイコン「ESP32」と「熱電対」を組み合わせ、Wi-Fi経由で温度を測定・送信するシステムの仕組みと技術的ポイントを解説します。
ESP32はWi-FiおよびBluetoothモジュールを内蔵しているため、追加の通信ボードなしでWebサーバー機能やクラウド(MQTT / HTTP)へのデータ送信が可能です。
半導体センサーでは測定できない高熱(数百度?1000℃以上)や、炉内・化学反応プラントなどの過酷な環境下でも、熱電対(Kタイプなど)であれば正確な測定が行えます。
専用の大型データロガーやPLCを導入するのに比べ、ESP32を活用したシステムは極めて安価に構築でき、手のひらサイズのコンパクトな筐体に収めることができます。
基本的なシステム構成は非常にシンプルで、主に以下のパーツを組み合わせて構築します。
MAX31855アンプを使用して、ESP32で熱電対の温度を読み取り、Wi-Fi経由でコンソールやWebへ出力するプログラムの基本骨子です。
#include <WiFi.h> #include <SPI.h> #include <Adafruit_MAX31855.h> // Wi-Fi設定 const char* ssid = "YOUR_SSID"; const char* password = "YOUR_PASSWORD"; // SPIピン設定 (MAX31855) const int MAXCS = 5; Adafruit_MAX31855 thermocouple(MAXCS); void setup() { Serial.begin(115200); while (!Serial) delay(1); // Wi-Fi接続 WiFi.begin(ssid, password); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } Serial.println("\nWiFi connected."); // 熱電対初期化 if (!thermocouple.begin()) { Serial.println("MAX31855が見つかりません。配線を確認してください。"); while (1) delay(10); } } void loop() { // 内部温度(冷接点)と熱電対温度の取得 double c = thermocouple.readCelsius(); if (isnan(c)) { Serial.println("温度読み取りエラー!"); } else { Serial.print("測定温度: "); Serial.print(c); Serial.println(" ℃"); // ここにMQTTやHTTP POSTでサーバーへデータを飛ばす処理を記述します } delay(2000); // 2秒ごとに測定 }
マイコンを使ったDIYや試作レベルであれば比較的簡単に構築できますが、実際の工場や研究現場で「24時間365日止まらずに安定稼働させる」ためには、以下のような専門的な対策が不可欠です。
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