XIAO土壌水分センサーの使用開始

はじめに

XIAO土壌水分センサーは、XIAO ESP32-C6を搭載したコンパクトで低消費電力の環境モニターです。単三電池1本で動作し、長時間の稼働とリアルタイムの土壌状態更新を提供します。精密な土壌監視のための事前校正済み適応型土壌水分センシング機能を備えています。また、正確で応答性の高いデータのための動的監視間隔とインスタント読み取りを可能にします。Home Assistantと完全に互換性があり、スマートガーデニングと精密農業に最適です—効率的で信頼性が高く、持続可能な植物ケアのために作られています。

特徴

1.3段階土壌水分監視

🌿 正常: 土壌水分が最適、水やりは不要です。
🌤 ほぼ乾燥: 水分が減少中、まもなく水やりの準備をしてください。
🌵 乾燥: 危険なほど低い、すぐに水やりしてください。

デフォルトしきい値:

60% → 緑から黄色への移行。
20% → 黄色から赤への移行。

2.Home Assistantとのプラグアンドプレイ
ESPHomeがプリロードされており、Home Assistantとすぐに動作し、スマートホームダッシュボードから直接監視と自動化が可能です。

3.適応型監視とインスタント読み取り

水分レベルに応じてチェック間隔を自動調整（8時間 → 1時間 → 15分）。
ボタンを1回押すといつでもインスタント水分読み取りが可能。

4.簡単校正（オプション）
ボタンを3回短押しして、特定の土壌に対する迅速な再校正：乾燥読み取り + 湿潤読み取り → システムが自動調整。

3回短押し → 校正モードに入る:
- 赤色LED点滅 → 10秒以内に、センサーを完全に乾燥した土壌に挿入。
- 赤色LEDの点滅が止まるまで待ち、その後3秒待つ。
- 緑色LED点滅 → 10秒以内に、センサーを完全に湿った土壌に挿入。
- 緑色LEDの点滅が止まるまで待ち、その後3秒待つ。
- 校正結果:
  - 緑色の2回短い点滅 → 成功。
  - 赤色の2回短い点滅 → 失敗（乾燥/湿潤読み取りが入れ替わった可能性）。

注意: 校正中、センサーが迅速に挿入されない場合、初期読み取りが不安定になる可能性があります。システムは複数のサンプルを取得し、フィルタリングを適用し、信頼性の高い校正のために読み取り値を平均化します。

ハードウェア概要

はじめに

このセクションでは、XIAO土壌水分センサーを初めて設定する方法をガイドします。

必要な材料

この記事のチュートリアル内容を始める前に、以下のハードウェアを準備する必要があります。

XIAO土壌水分センサー	Home Assistant Green

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Home Assistant Greenは、あなたの家を自動化する最も簡単でプライバシーに重点を置いた方法です。簡単なセットアップを提供し、すべてのスマートデバイスを1つのシステムで制御でき、すべてのデータはデフォルトでローカルに保存されます。このボードは繁栄しているHome Assistantエコシステムの恩恵を受け、オープンソースによって毎月改善されます。

このチュートリアルではHome Assistant GreenをHome Assistantホストとして使用することをお勧めしますが、Supervisorを搭載した任意のHome Assistantホストを使用することもできます。

Home Assistantをインストール

Seeed Studio製品の一部にHome Assistantをインストールする方法も書いていますので、参考にしてください。

Seeed Studio製品を使用していない場合は、公式Home Assistantウェブサイトで他の製品にHome Assistantをインストールする方法を確認して学習することもできます。

Home Assistantインストール

ステップ1. ESPHomeをインストール

すでにESPHomeをインストールしている場合は、このステップをスキップできます。

Settings -> Add-ons -> ADD-ON STOREに移動します

ESPHomeを検索してクリックします。INSTALLとSTARTをクリックします。

tip

アドオンストアでESPHomeが見つからない場合は、アドオンをサポートするHome Assistantインストール（Home Assistant OSまたは監視付きインストールなど）を使用していることを確認してください。他のインストールタイプ（Home Assistant Containerなど）の場合、Dockerを使用してESPHome Device Builderを独立して実行する必要がある場合があります。詳細については公式ESPHomeドキュメントを参照してください。

その後、ESPHome Builderがサイドバーに表示されます。

ステップ2: 土壌水分センサーの準備

デフォルトでは、あなたのデバイス（XIAO ESP32C6）にはXIAO土壌水分センサー用のファームウェアが事前にフラッシュされています。ただし、デフォルトファームウェアを変更またはアップグレードする必要がある場合は、以下のリソースセクションで工場出荷時のYAML設定ファイルが利用できます。必要に応じてロジックをカスタマイズし、Home Assistant経由でフラッシュできます。

tip

正確な読み取りを確保するため、使用前にセンサーの簡単なキャリブレーションを実行してください。

ステップ3: ネットワーク設定

アクセスポイントを有効化:
- 初回電源投入時、モジュールはWi-Fiネットワーク（SSID: Xiao-Soil-Moisture-Monitor）を作成します。
設定へのアクセス:
- 電話またはPCを使用してネットワークに接続します。
- ブラウザを開いてhttp://192.168.4.1に移動します。
- ホームWi-FiネットワークのSSIDとパスワードを入力します。

Home Assistant統合:
- ホームネットワークに接続されると、モジュールはHome AssistantのSettings -> Devices & Servicesで発見可能になります。

この方法で、モジュールをHome Assistantネットワークに接続し、Home Assistantに発見させることができます。

ステップ4: モジュールデバイスを追加

自動発見:
- ESPHomeがHome Assistantにインストールされていることを確認します。
- Settings -> Devices & Services -> Integrationsに移動してデバイスを探します。
手動設定:
- 自動的に発見されない場合は、IPアドレスを指定してデバイスを手動で追加します。

デバイスを追加した後、Home Assistant概要ページにSolid_sensorという名前の新しいセンサーカードが表示され、バッテリー測定値と現在の土壌水分状態の両方が表示されます。

これで土壌センサーが稼働しています。植物の監視を楽しんでください！

高度な使用方法

Home Assistantを通じて直接、元のファームウェアロジックを変更し、土壌センサーのカスタマイズ版をフラッシュできます。

ステップ1. ESPHomeをインストール

上記のステップ1のインストールガイドを参照してください。

ステップ2. 新しいデバイスを追加

ESPHomeに移動し、NEW DEVICEをクリックします。

お好みのデバイス名を付けて、NEXTをクリックします。

新しいデバイスを作成した後、EDITをクリックします。

ステップ3. ファームウェアをインストール

こちらがファクトリーファームウェアです：

Download the Library

こちらがHome Assistant用のすぐに使えるESPHome YAML設定です：

完全なコードをプレビューするにはここをクリック

esphome:
  name: soil-moisture-monitor
  friendly_name: XIAO Soil Moisture Monitor
  platformio_options:
    platform: https://github.com/mnowak32/platform-espressif32.git#boards/seeed_xiao_esp32c6
  on_boot: 
    then:
      # - output.turn_off: gpio_3_output
      - output.turn_on: gpio_14_output
      - light.turn_on:
          id: pwm_led
          brightness: 68%  # Set 68% duty cycle
      - if:
          condition:
            lambda: 'return id(wifi_net_status) == 0;'
          then:
            - logger.log: "The device has not been set to the network"
            - deep_sleep.prevent: deep_sleep_control
          else:
            - logger.log: "The device has been networked"
      - delay: 1s
      - script.execute: check_moisture_once

esp32:
  board: seeed_xiao_esp32c6
  variant: ESP32C6
  flash_size: 4MB    
  framework:
    type: esp-idf
    version: "5.2.1"
    platform_version: 6.6.0
    sdkconfig_options:
      CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHSIZE_4MB: y

# LED Yellow D10 18
# LED RED D9  20
# LED Green D8 19
# button D2  2

# Battery D0 0
# PWM out D3 21
# Soil sensor D1  1

output:
  - platform: gpio
    pin: GPIO18
    id: yellow_led_output

  - platform: gpio
    pin: GPIO19
    id: green_led_output

  - platform: gpio
    pin: GPIO20
    id: red_led_output

  - platform: ledc
    pin: GPIO21  
    id: pwm_output
    frequency: 200kHz  # Set the frequency to 200kHz

  - platform: gpio
    pin: GPIO14
    id: gpio_14_output

light:
  - platform: binary
    id: yellow_led
    output: yellow_led_output

  - platform: binary
    id: green_led
    output: green_led_output

  - platform: binary
    id: red_led
    output: red_led_output

  - platform: monochromatic
    output: pwm_output
    id: pwm_led
    name: "200kHz PWM"
    internal: true
    default_transition_length: 0s

script:
  - id: red_led_blink
    mode: restart
    then:
      - repeat:
          count: 10
          then:
            - light.turn_on: red_led
            - delay: 500ms
            - light.turn_off: red_led
            - delay: 500ms

  - id: green_led_blink
    mode: restart
    then:
      - repeat:
          count: 10
          then:
            - light.turn_on: green_led
            - delay: 500ms
            - light.turn_off: green_led
            - delay: 500ms

  - id: fast_blink_green
    then:
      - repeat:
          count: 5
          then:
            - light.turn_on: green_led
            - delay: 200ms
            - light.turn_off: green_led
            - delay: 200ms

  - id: fast_blink_red
    then:
      - repeat:
          count: 5
          then:
            - light.turn_on: red_led
            - delay: 200ms
            - light.turn_off: red_led
            - delay: 200ms

  - id: red_led_blink_3_times
    then:
      - repeat:
          count: 1
          then:
            - light.turn_on: red_led
            - delay: 1000ms
            - light.turn_off: red_led
            - delay: 100ms
  - id: yellow_led_blink_3_times
    then:
      - repeat:
          count: 1
          then:
            - light.turn_on: yellow_led
            - delay: 1000ms
            - light.turn_off: yellow_led
            - delay: 100ms

  - id: green_led_blink_3_times
    then:
      - repeat:
          count: 1
          then:
            - light.turn_on: green_led
            - delay: 1000ms
            - light.turn_off: green_led
            - delay: 100ms

  - id: do_calibration
    then:
      - deep_sleep.prevent: deep_sleep_control
      - logger.log: "Starting calibration"
      - script.execute: red_led_blink
      - delay: 10s
      - script.stop: red_led_blink
      - lambda: |-
          float sum = 0;
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
            id(soil_sensor).update();
            sum += id(soil_sensor).state;
            delay(200);
          }
          id(dry_value) = sum / 10.0;
          ESP_LOGI("calibration", "Dry value: %f", id(dry_value));

      - delay: 3s

      - script.execute: green_led_blink
      - delay: 10s
      - script.stop: green_led_blink
      - lambda: |-
          float sum = 0;
          for (int i = 0; i < 10; i++) {
            id(soil_sensor).update();
            sum += id(soil_sensor).state;
            delay(200);
          }
          id(wet_value) = sum / 10.0;
          ESP_LOGI("calibration", "Wet value: %f", id(wet_value));

      - delay: 3s

      - lambda: |-
          if (id(dry_value) > id(wet_value)) {
            ESP_LOGI("calibration", "Calibration success");
            id(fast_blink_green).execute();
          } else {
            ESP_LOGW("calibration", "Calibration failed");
            id(fast_blink_red).execute();
          }

      - delay: 3s
      - script.execute: check_moisture_once
      - delay: 3s
      - deep_sleep.enter: deep_sleep_control

  - id: check_moisture_once
    then:
      - lambda: |-
          for(int i = 0; i < 10; i++){
            id(soil_sensor).update();
            delay(200);
          }
          float moisture = id(soil_sensor).state;
          ESP_LOGI("moisture_check", "Moisture reading: %f", moisture);
          float Diff = id(dry_value) - id(wet_value);
          ESP_LOGI("moisture_check", "Diff is: %f", Diff);
          ESP_LOGI("moisture_check", "ref_dry Diff is: %f",id(dry_value) - Diff * id(ref_dry));
          ESP_LOGI("moisture_check", "ref_wet Diff is: %f",id(dry_value) - Diff * id(ref_wet));
          if (moisture >= (id(dry_value) - Diff * id(ref_dry))) {  // The drier -> the higher the voltage
            id(red_led_blink_3_times).execute();
            id(deep_sleep_control).set_sleep_duration(900000);
          } else if(moisture >  (id(dry_value) - Diff * id(ref_wet)) && moisture < (id(dry_value) - Diff * id(ref_dry))){
            id(yellow_led_blink_3_times).execute();
            id(deep_sleep_control).set_sleep_duration(3600000);
          }else{
            // moisture >  (id(dry_value) - Diff * id(ref_wet))
            id(green_led_blink_3_times).execute();
            id(deep_sleep_control).set_sleep_duration(28800000);
          }

globals:
  - id: button_press_count
    type: int
    restore_value: no
    initial_value: '0'
  - id: dry_value
    type: float
    restore_value: yes
    initial_value: '2.75'
  - id: wet_value
    type: float
    restore_value: yes
    initial_value: '1.2'
  - id: wifi_net_status
    type: int
    restore_value: yes
    initial_value: "0"
  - id: ref_dry
    type: float
    restore_value: no
    initial_value: "0.23"
  - id: ref_wet
    type: float
    restore_value: no
    initial_value: "0.58"

binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin:
      number: GPIO2
      mode: INPUT_PULLUP
      allow_other_uses: true
    id: my_button
    on_press:
      - lambda: |-
          id(button_press_count)++;
      - delay: 1s  # Delay 1 second to see if the button is pressed 3 times in a row
      - lambda: |-
          if (id(button_press_count) == 3) {
            id(button_press_count) = 0;
            id(do_calibration).execute();  // Trigger calibration process
          } else if (id(button_press_count) == 1) {
            id(button_press_count) = 0;
            id(check_moisture_once).execute();  // Perform an ADC decision
          } else {
            id(button_press_count) = 0;
          }

deep_sleep:
  id: deep_sleep_control
  run_duration: 120s  
  sleep_duration: 180min  
  wakeup_pin: 
    number: GPIO2 
    inverted: true
    allow_other_uses: true
    mode: INPUT_PULLUP


external_components:
  - source: github://pr#7942
    components: [ "adc" ]

  - source:
      type: git
      url: https://github.com/ackPeng/esphome.git
      ref: api
    components: [ api ]
    refresh: 0s

sensor:
  - platform: adc
    id: soil_sensor
    pin: GPIO1
    name: "Soil moisture measurement"
    update_interval: 4s
    internal: true
    attenuation: 12db


  - platform: adc
    pin: GPIO0
    name: "Battery measurement"
    attenuation: 12db
    filters:                     # When the battery drops below 1V, it is dead.
      - lambda: |-
          if (x < 1.0) {
            return 0.0;
          } else {
            return ((x - 1.0) / (1.5 - 1.0)) * 100.0;
          } 
    unit_of_measurement: "%"
    update_interval: 5s
    force_update: True

  - platform: wifi_signal
    name: "wifi singnal strength"
    update_interval: 10s
    
text_sensor:
  - platform: template
    name: "Soil Moisture Status"
    id: soil_status
    lambda: |-
      float value = id(soil_sensor).state;
      float Diff = id(dry_value) - id(wet_value);
      if (value >= (id(dry_value) - Diff * id(ref_dry))) {
        return {"Dry"};
      } else if (value > (id(dry_value) - Diff * id(ref_wet)) && value < (id(dry_value) - Diff * id(ref_dry))) {
        return {"Almost Dry"};
      } else {
        return {"Normal Moisture"};
      }
    update_interval: never  # 不让自动触发上报，我们自己控制

interval:
  - interval: 5s
    then:
      - text_sensor.template.publish:
          id: soil_status
          state: !lambda |-
            return "";
      - delay: 10ms
      - text_sensor.template.publish:
          id: soil_status
          state: !lambda |-
            float value = id(soil_sensor).state;
            float Diff = id(dry_value) - id(wet_value);
            if (value >= (id(dry_value) - Diff * id(ref_dry))) {
              id(deep_sleep_control).set_sleep_duration(900000);
              return "Dry";
            } else if (value > (id(dry_value) - Diff * id(ref_wet)) && value < (id(dry_value) - Diff * id(ref_dry))) {
              id(deep_sleep_control).set_sleep_duration(3600000);
              return "Almost Dry";
            } else {
              id(deep_sleep_control).set_sleep_duration(28800000);
              return "Normal Moisture";
            }  

# Enable logging
logger:

improv_serial:

# Enable Home Assistant API
api:
  # encryption:
    # key: "YVjz+1l5zHXeyXFVinhaJkqh8RnG0gUVjaWniPEzCj4="

ota:
  - platform: esphome
    password: "dcad8df988971d761bc72a30d7878a40"

wifi:
  # ssid: "my68k"
  # password: "1143590135"
  on_connect:
    then:
      - if:
          condition:
            lambda: 'return id(wifi_net_status) == 0;'
          then:
            - logger.log: "The device has not been configured yet, but now it is successfully configured"
            - globals.set:
                id: wifi_net_status
                value: '1'
            - delay: 5s
            - deep_sleep.allow: deep_sleep_control
          else:
            - logger.log: "The device has been networked"

  on_disconnect:
    then:
      - globals.set:
          id: wifi_net_status
          value: '0'
  # Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
  ap:
    ssid: "Xiao-Soil-Moisture-Monitor"
    password: ""

captive_portal:

以下は、YAML設定で使用される主要な機能とロジックの概要です。

on_boot – デバイス起動時の動作を定義します。

入力パラメータ: なし。
動作: GPIO 14をオンにし、PWM LED輝度を設定し、Wi-Fiステータスをチェックし、最初の水分チェックをトリガーします。

scripts (red_led_blink, green_led_blink, fast_blink_green, fast_blink_red, etc.) – 事前定義されたLED点滅パターン。

入力パラメータ: なし。
動作: ステータスやキャリブレーション手順を示すために、様々なパターンでLEDを点滅させます。

do_calibration – 乾燥土壌と湿潤土壌のキャリブレーションプロセスを実行します。

入力パラメータ: なし。
動作: 赤色LEDを点滅させ、乾燥読み取り値を待機；その後緑色LEDを点滅させ、湿潤読み取り値を待機；平均値を保存し、成功または失敗を確認します。

check_moisture_once – 土壌水分レベルを読み取り、評価します。

入力パラメータ: なし。
動作: 複数のADC読み取り値を取得し、平均化し、キャリブレーションされた閾値と比較し、水分状態を決定し、それに応じてLEDとディープスリープ設定をトリガーします。

binary_sensor (GPIO2) – 物理ボタン押下ロジックを処理します。

入力パラメータ: なし。
動作: ボタン押下回数をカウント；シングル押下で水分チェックをトリガー、トリプル押下でキャリブレーションをトリガーします。

globals – システム状態とキャリブレーションデータを保存します。

変数:
- button_press_count: ボタン押下回数を追跡。
- dry_value, wet_value: キャリブレーションされた乾燥/湿潤ADC値を保存。
- wifi_net_status: Wi-Fi接続状態を追跡。
- ref_dry, ref_wet: 閾値計算用の参照スケーリング係数。

deep_sleep – 省電力スリープサイクルを管理します。

入力パラメータ: なし。
動作: 120秒間実行し、その後最大180分間スリープ；ボタン押下または間隔でウェイクアップします。

sensor (ADC) – 土壌センサーとバッテリーからアナログ値を読み取ります。

入力パラメータ: なし。
動作: 土壌水分とバッテリー電圧を測定；バッテリーはパーセンテージ表示にスケーリングされます。

text_sensor – 人間が読める土壌水分ステータスを公開します。

入力パラメータ: なし。
動作: Home Assistantで「Dry」、「Almost Dry」、または「Normal Moisture」を表示します。

wifi + api + ota – ネットワーク接続、Home Assistant統合、およびオーバーザエア・ファームウェア更新を管理します。

入力パラメータ: Wi-Fi SSIDとパスワード。
動作: デバイスをネットワークに接続し、APIを公開し、リモート更新を有効にします。

INSTALLをクリックしてコードをデバイスにインストールすると、以下の画像が表示されます。

Install through browser
Install through host
Install through Wi-Fi

tip

Home Assistantホスト（Raspberry PI/Green/Yellow等）が遠くにある場合は、この方法をお勧めします。手元にあるコンピューターでインストールできます。

まず、Manual downloadをクリックしてコンパイル済みファームウェアをダウンロードする必要があります。

ファームウェアをePaperパネルにアップロードするこのウェブサイトを開きます。

ESPHomeに戻ってファームウェアをダウンロードします。

Factory formatを選択します。

USBケーブルを使用してePaperパネルをコンピューターに接続し、CONNECTをクリックします。

usbmodemxxx（WindowsではCOMxxx）を選択し、connectをクリックします。

INSTALLをクリックし、先ほどダウンロードしたファームウェアを選択します。

ファームウェアがまもなくフラッシュされます～

tip

これは最も簡単な方法ですが、初回プログラムインストール時には、まず左側の方法を使用してePaperパネルにプログラムをアップロードする必要があります。その後、wifiでアップロードできます。また、この方法が機能するためには、YAML設定に有効な暗号化キーを持つ適切に設定されたotaとapiセクションが含まれていることを確認してください。

この方法では、ePaperパネルを何にも接続する必要がなく、オンラインであることを確認するだけです。

オプションをクリックすると、ファームウェアが自動的にePaperパネルにインストールされます。

しばらく待つと、以下の画像のようなフィードバックが表示されます。失敗した場合は、信号が弱いことが原因の可能性があります。デバイスをルーターに近づけてください。

リセット

ファームウェアを再フラッシュする必要がある場合は、以下のリンクを使用してデフォルトファームウェアを復元できます：
https://gadgets.seeed.cc/

まず、デバイスをコンピューターに接続してください。
次に、ページでXIAO Soil Moisture Monitorを見つけてConnectをクリックし、再フラッシュを進めてください。

リソース

[PDF] XIAO Soil Moisture Sensor SCH
[Kicad] XIAO Soil Moisture Sensor PCB
[Yaml] XIAO Soil Moisture Sensor HA Yaml
[Bin] XIAO Soil Moisture Sensor HA Factory Bin
[LINK] XIAO Soil Moisture Sensor 3D file Printtables
[LINK] XIAO Soil Moisture Sensor 3D file Thingiverse

技術サポート & 製品ディスカッション

私たちの製品をお選びいただき、ありがとうございます！私たちは、お客様の製品体験が可能な限りスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供しています。異なる好みやニーズに対応するため、複数のコミュニケーションチャンネルを提供しています。

はじめに​

特徴​

ハードウェア概要​

はじめに​

必要な材料​

ステップ1. ESPHomeをインストール​

ステップ2: 土壌水分センサーの準備​

ステップ3: ネットワーク設定​

ステップ4: モジュールデバイスを追加​

高度な使用方法​

ステップ1. ESPHomeをインストール​

ステップ2. 新しいデバイスを追加​

ステップ3. ファームウェアをインストール​

リセット​

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