ESP32 C3省電力温度監視システム構築

（DS18B20 + Discord通知 + Ambient + Web設定）

システム概要

本記事では、ESP32（Seeeduino XIAO ESP32C3）を使用した
完全自動・超省電力温度監視システムの構築方法を紹介します。

農業用ハウス、倉庫、冷蔵設備などの遠隔温度監視を目的としたシステムです。

システムの特徴

DS18B20温度センサーによる温度測定
測定時のみセンサーへ給電（省電力設計）
設定温度超過時にDiscordへ自動通知
Ambientへ温度データを自動送信
DeepSleepによる長時間バッテリー駆動
スマホから設定できるWeb設定画面
個体識別用MACアドレス管理

使用機材

マイコン：Seeeduino XIAO ESP32C3
温度センサー：DS18B20 防水タイプ
電源：18650 リチウムイオン電池
抵抗：4.7kΩ（プルアップ）、220Ω（LED）
ケース：防水ケース
その他：LED、設定ボタン

回路構成

回路図

回路のポイント

DS18B20のDATAラインに4.7kΩプルアップ抵抗
センサー電源をGPIOで制御（省電力）
LEDで動作状態表示
設定ボタンでWeb設定モード起動

#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>
#include <Preferences.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <Discord_WebHook.h>
#include <Ambient.h>
#include <esp_sleep.h>
#include <esp_system.h>

#define CONFIG_BUTTON_PIN 10
#define LED_PIN 5

#define SENSOR_POWER_PIN 20
#define ONE_WIRE_PIN 4

Preferences preferences;
WebServer server(80);
WiFiClient client;
Discord_Webhook discord;
Ambient ambient;

OneWire oneWire(ONE_WIRE_PIN);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

// ===== 設定値 =====
String kotaiID = "5";
float thresholdTemp = 28.0;
unsigned long sleepSec = 300;
String WIFI_SSID = "SSID";
String WIFI_PASSWORD = "pass";
String ambientUserKey = "YourUserKey";
String DISCORD_WEBHOOK = "YourWEBHOOK";
bool ENABLE_DISCORD = true;

// 表示＆devKey用（コロン無しMAC）
String MAC_ADDR;

void loadSettings() {
  preferences.begin("config", true);
  kotaiID         = preferences.getString("kotaiID", kotaiID);
  thresholdTemp   = preferences.getFloat("threshold", thresholdTemp);
  sleepSec        = preferences.getULong("sleep", sleepSec);
  WIFI_SSID       = preferences.getString("ssid", WIFI_SSID);
  WIFI_PASSWORD   = preferences.getString("pass", WIFI_PASSWORD);
  ambientUserKey  = preferences.getString("ambient", ambientUserKey);
  DISCORD_WEBHOOK = preferences.getString("discord", DISCORD_WEBHOOK);
  ENABLE_DISCORD  = preferences.getBool("enable_discord", ENABLE_DISCORD);
  preferences.end();
}

void saveSettings() {
  preferences.begin("config", false);
  preferences.putString("kotaiID", kotaiID);
  preferences.putFloat("threshold", thresholdTemp);
  preferences.putULong("sleep", sleepSec);
  preferences.putString("ssid", WIFI_SSID);
  preferences.putString("pass", WIFI_PASSWORD);
  preferences.putString("ambient", ambientUserKey);
  preferences.putString("discord", DISCORD_WEBHOOK);
  preferences.putBool("enable_discord", ENABLE_DISCORD);
  preferences.end();
}

float measureTempC() {
  digitalWrite(SENSOR_POWER_PIN, HIGH);
  delay(80);

  sensors.begin();
  sensors.requestTemperatures();
  delay(750);

  float t = sensors.getTempCByIndex(0);

  digitalWrite(SENSOR_POWER_PIN, LOW);
  return t;
}

bool connectWiFi(uint32_t timeoutMs = 10000) {
  // まれな不安定対策：一度OFF→STA
  WiFi.mode(WIFI_OFF);
  delay(50);
  WiFi.mode(WIFI_STA);

  WiFi.begin(WIFI_SSID.c_str(), WIFI_PASSWORD.c_str());

  uint32_t start = millis();
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && (millis() - start) < timeoutMs) {
    delay(100);
  }
  return (WiFi.status() == WL_CONNECTED);
}

void wifiOff() {
  WiFi.disconnect(false);
  WiFi.mode(WIFI_OFF);
}

void goSleep() {
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(sleepSec * 1000000ULL);
  esp_deep_sleep_start();
}

// ===== 設定画面（MACもコロン無し表示） =====
void handleRoot() {
  String html = "<!DOCTYPE html><html><head><meta charset='UTF-8'>"
                "<meta name='viewport' content='width=device-width, initial-scale=1'>"
                "<style>body{font-family:sans-serif;padding:20px;background:#f9f9f9}"
                "form{background:#fff;padding:20px;border-radius:10px;max-width:600px}"
                ".row{display:flex;align-items:center;margin-bottom:12px}"
                ".row label{width:180px;font-weight:bold}"
                ".row input{width:240px;padding:6px}</style></head><body>";

  html += "<h2>ESP32温度センサー設定</h2><form method='POST' action='/save'>";
  html += "<div class='row'><label>MAC</label><div>" + MAC_ADDR + "</div></div>";
  html += "<div class='row'><label>個体ID</label><input name='id' value='" + kotaiID + "'></div>";
  html += "<div class='row'><label>閾値(℃)</label><input name='threshold' type='number' step='0.1' value='" + String(thresholdTemp) + "'></div>";
  html += "<div class='row'><label>測定間隔(秒)</label><input name='sleep' type='number' value='" + String(sleepSec) + "'></div>";
  html += "<div class='row'><label>WiFi SSID</label><input name='ssid' value='" + WIFI_SSID + "'></div>";
  html += "<div class='row'><label>WiFi PASS</label><input name='pass' type='password' value='" + WIFI_PASSWORD + "'></div>";
  html += "<div class='row'><label>Ambient UserKey</label><input name='ambient' value='" + ambientUserKey + "'></div>";
  html += "<div class='row'><label>Discord Webhook</label><input name='discord' value='" + DISCORD_WEBHOOK + "'></div>";
  html += "<div class='row'><label>Discord有効</label><input name='enable_discord' type='checkbox' value='1'";
  if (ENABLE_DISCORD) html += " checked";
  html += "></div>";
  html += "<input type='submit' value='保存'></form></body></html>";

  server.send(200, "text/html", html);
}

void handleSave() {
  kotaiID        = server.arg("id");
  thresholdTemp  = server.arg("threshold").toFloat();
  sleepSec       = server.arg("sleep").toInt();
  WIFI_SSID      = server.arg("ssid");
  WIFI_PASSWORD  = server.arg("pass");
  ambientUserKey = server.arg("ambient");
  DISCORD_WEBHOOK= server.arg("discord");
  ENABLE_DISCORD = server.hasArg("enable_discord");

  saveSettings();

server.send(200, "text/html; charset=UTF-8",
            "<!DOCTYPE html><html><head><meta charset='UTF-8'>"
            "<meta name='viewport' content='width=device-width, initial-scale=1'>"
            "<style>"
            "body{font-family:sans-serif;text-align:center;padding:40px;}"
            ".msg{font-size:32px;font-weight:bold;}"
            "</style>"
            "</head><body>"
            "<div class='msg'>保存しました。<br>再起動します...</div>"
            "</body></html>");

  delay(500);
  ESP.restart();
}

void startConfigPortal() {
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);

  // 複数台でも混乱しないAP名（MAC末尾）
  String apSsid = "ESP32_Config_" + MAC_ADDR.substring(8); // 例: AABBCCDD
  WiFi.mode(WIFI_AP);
  WiFi.softAP(apSsid.c_str());

  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/save", HTTP_POST, handleSave);
  server.begin();

  Serial.print("設定モード開始 AP SSID: ");
  Serial.println(apSsid);
  Serial.print("IP: ");
  Serial.println(WiFi.softAPIP());

  while (true) {
    server.handleClient();
    delay(10);
  }
}

// ===== メイン =====
void setup() {
  Serial.begin(115200);

  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);

  pinMode(CONFIG_BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
  pinMode(SENSOR_POWER_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(SENSOR_POWER_PIN, LOW);

  // ★ MAC（esp_read_mac / コロン無し）
  uint8_t mac[6];
  esp_read_mac(mac, ESP_MAC_WIFI_STA);
  char macStr[13];
  sprintf(macStr, "%02X%02X%02X%02X%02X%02X",
          mac[0], mac[1], mac[2], mac[3], mac[4], mac[5]);
  MAC_ADDR = String(macStr);

  Serial.print("MAC: ");
  Serial.println(MAC_ADDR);

  loadSettings();

  if (digitalRead(CONFIG_BUTTON_PIN) == LOW) {
    Serial.println("設定ボタン押下 → 設定モードへ");
    startConfigPortal();
  }

  // 温度計測（省電力：センサー電源ONはこの瞬間だけ）
  float temperature = measureTempC();
  Serial.print("計測温度: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(" ℃");

  bool sendToDiscord = false;
  String msg;

  if (temperature == -127.0) {
    msg = "⚠️ DS18B20 read failed. Temp: -127.0°C";
    sendToDiscord = true;
  } else if (temperature > thresholdTemp) {
    msg = "🔥 異常温度: " + String(temperature) + "°C (ID:" + kotaiID + ")";
    sendToDiscord = true;
  }

  // Wi-Fi接続（必要なときだけON）
  Serial.print("WiFi接続: ");
  bool wifiOK = connectWiFi(10000);
  Serial.println(wifiOK ? "OK" : "NG");

  // ★ WiFi詳細表示
  if (wifiOK) {
    Serial.print("IP: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
    Serial.print("RSSI: ");
    Serial.println(WiFi.RSSI());
  }

  if (wifiOK) {
    // Discord
    if (ENABLE_DISCORD && sendToDiscord && DISCORD_WEBHOOK.length() > 0) {
      Serial.print("Discord送信: ");
      Serial.println(msg);
      discord.begin(DISCORD_WEBHOOK);
      discord.send(msg);
    } else {
      Serial.println("Discord送信: なし");
    }

    // Ambient
    if (ambientUserKey.length() > 0) {
      char devKey[32], writeKey[20];

      strncpy(devKey, MAC_ADDR.c_str(), sizeof(devKey) - 1);
      devKey[sizeof(devKey) - 1] = '\0';

      unsigned int channelId;
      Serial.print("Ambient送信: ");

      if (!ambient.getchannel(ambientUserKey.c_str(), devKey, channelId, writeKey, sizeof(writeKey), &client)) {
        Serial.println("NG（チャンネル情報取得失敗）");
        Serial.print("devKey=");
        Serial.println(devKey);
      } else {
        writeKey[sizeof(writeKey) - 1] = '\0';
        for (int i = 0; i < (int)sizeof(writeKey); i++) {
          if (writeKey[i] == '}' || writeKey[i] == '"') writeKey[i] = '\0';
        }

        ambient.begin(channelId, writeKey, &client);
        ambient.set(1, temperature);

        Serial.print("channelId=");
        Serial.println(channelId);
        Serial.print("writeKey=");
        Serial.println(writeKey);

        Serial.println(ambient.send() ? "OK" : "NG（送信失敗）");
      }
    } else {
      Serial.println("Ambient送信: なし（UserKey未設定）");
    }
  }

  wifiOff();
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);

  goSleep();
}

void loop() {}

実機構成

防水ケース内部構成

ESP32基板固定
18650バッテリー内蔵
センサーケーブル引き出し
動作LED確認窓
防水DS18B20温度プローブ
ハウス内や倉庫へ設置可能

動作フロー

起動後、以下の流れで自動動作します。

起動
設定ボタン押下判定
- 押されていれば設定Web画面起動
温度測定（センサー通電）
WiFi接続
異常判定
- 異常あり → Discord通知
- 正常 → 記録のみ
Ambient送信
WiFi OFF
DeepSleep

Web設定画面

設定ボタンを押しながら電源を入れると
ESP32がアクセスポイントとして起動します。

SSID例：

ESP32_Config_XXXXXX

スマホから接続し、以下の設定が可能です。

設定画面

MACアドレス（個体識別）
個体ID
温度閾値
測定間隔
WiFi設定
Ambient UserKey
Discord Webhook
Discord通知ON/OFF

保存完了画面

保存後、自動的に再起動します。

省電力設計

本システムは長期バッテリー駆動を前提に設計しています。

省電力のポイント

WiFiは通信時のみON
センサーは測定時のみ通電
CPUはDeepSleep
平均消費電流は数十μA

18650バッテリーで数ヶ月運用が可能です。

Discord異常通知

以下の場合に自動通知されます。

温度が設定値を超過した場合
センサーエラー発生時

通知例：

Ambientデータ送信

MACアドレスをdevKeyとして使用
個体ごとに自動チャンネル作成
温度データを時系列で記録

活用用途

ビニールハウス温度監視
冷蔵庫温度監視
倉庫温度管理
設備異常検知
農業IoT
食品管理

まとめ

このシステムにより

完全自動温度監視
超省電力運用
遠隔通知
データ記録
Web設定

をすべて実現できます。

農業・設備管理・防災用途など幅広く応用可能なIoT温度監視システムです。

この記事の著者

momo

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1966年訓子府町生まれの訓子府育ち。玉葱や米、メロンを栽培する農家です。一眼レフを本格的に始めたのは2005年。仕事の時でもいつでもカメラを持ち歩く自称農場カメラマン。普段の生活を撮るのが主で、その他ストロボを使っての商品撮影、スタジオ撮影も。愛好家グループで年1回写真展を行っている。農機具の改造や作製、電子工作など、モノづくりが大好きです。

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