XKC-Y25-V是由深圳信可成科技有限公司生產的非接觸式液體偵測器，適用於液位偵測。它採用電容感應技術，能透過容器檢測液體，而不直接接觸液體，適合各種密封容器或不能接觸液體的場合，如強酸、強鹼、醫療和食品領域。
只需將偵測器本體貼在容器外側即可偵測液位。XKC-Y25-V上有紅色指示燈，亮起時表示偵測到液體，反之則否。
在水族應用上，尤其是海水缸中，接觸式金屬偵測器並不適用，原因是金屬會因海水腐蝕而影響耐用性，並且金屬離子（例如銅）釋放到水中會對海水缸中的無脊椎動物和珊瑚造成傷害。因此，我在之前的海水缸中使用塑料浮球開關進行水位偵測，類似像這種。
或是這種，這種浮球開關外有個罩子，水面波動造成的影響會比較小。不過好像沒在台灣看過，我是從國外買回來的，有需要的話拿個一寸管跟管帽土砲一下也不是難事。
這次我看到了XKC-Y25-V非接觸式液體偵測器，正好也在使用ESP32，就買了幾個來試玩。
XKC-Y25-V的工作原理是透過電容感應技術，當液體接近時，由於液體的介電係數比空氣高，會改變電場分布，進而影響電容值。當偵測器偵測到電場變化時，便能判斷液體是否到達指定位置。
我買的是PNP型XKC-Y25-V一共有四個腳位，棕線是5-24V的輸入電源、藍線是接地、黃線是OUT而黑線是M。
因不清楚OUT和M的定義，所以先拿三用電錶量一下各個腳位。這裡讓ESP32單純做供電，XKC-Y25-V的棕線接上ESP32的VIN，藍線接上GND，因為ESP32的VIN腳位會提供未經調整，從USB提供的輸入電壓，這個通常是 5V 電源，所以我量得VIN對GND的電壓是4.96V是沒有問題的。那再來看一下M對GND與OUT對GND的訊號
- 若有偵測到液體，XKC-Y25-V本體紅燈亮起，M對GND的電壓大約是4.1V，OUT對GND的電壓大約是4.95V，等同輸入電壓。
- 若沒有偵測到液體，XKC-Y25-V本體紅燈熄滅，M對GND的電壓還是4.1V，OUT對GND的電壓則降到0.3V左右。
這樣看不出來M腳位的功用是什麼，但確定需要接上ESP32上的GPIO會是OUT腳位。
所以這裡總結一下，當PNP型XKC-Y25-V偵測到液體會回報高電位，接近輸入電壓，當沒有偵測到液體會回報低電位，接近0電壓。另一種NPN型則相反，偵測到液體會回報低電位，而沒有偵測到液體會回報高電位。撰寫ESP32的程式時就可以依照這個邏輯去寫。
在接上ESP32的GPIO準備寫程式碼前發現，XKC-Y25-V的工作電壓是5-24V，而ESP32上個ADC最高只到3.3V，這時若OUT腳位輸出超過3.3V的電壓給ESP32的GPIO會有燒毀的可能。但後來發現，XKC-Y25-V如果接3.3V輸入電壓好像也能正常用，且OUT腳位在偵測到液體時輸出的電壓會從5V掉到3.3V，這樣就可以給ESP32正常使用。
把XKC-Y25-V的棕線接上3.3V、藍線接上GND和黃線接上GPIO15，透過Arduino上傳以下程式碼到ESP32上做測試。
#define DATA 15
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(DATA, INPUT);
}
void loop() {
int result = digitalRead(DATA);
Serial.println(result);
delay(1000);
}
因為是使用digitalRead來讀取GPIO腳位電壓值，且ESP32輸入電壓為3.3V，所以偵測到液體時電壓接近3.3V，超過2.3V（3.3V的70%）就會被判斷為1，反之沒偵測到液體時電壓接近0V，低於0.99V（3.3V的30%）就會判定為0。Serial Monitor視窗輸出為
16:33:23.809 -> 0
16:33:24.766 -> 0
16:33:25.805 -> 0
16:33:26.806 -> 1 開始偵測到液體
16:33:27.800 -> 1
16:33:28.766 -> 1
也可以使用analogRead來讀取電壓值，然後自行設定一個閥值（Threshold）和一個判斷式來輸出最後結果。因ESP32使用12位元ADC來進行模擬訊號的轉換，因此其數值範圍是0到4095（2^12-1），0代表0V而4095代表3.3V。
#define DATA 15
int threshold = 2000;
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(DATA, INPUT);
}
void loop() {
int analogValue = analogRead(DATA);
int result = (analogValue > threshold) ? 1 : 0;
Serial.print("Analog Value: ");
Serial.print(analogValue);
Serial.print(" / Result: ");
Serial.println(result);
delay(1000);
}
Serial Monitor視窗輸出為
16:36:00.744 -> Analog Value: 378 / Result: 0
16:36:01.710 -> Analog Value: 304 / Result: 0
16:36:02.735 -> Analog Value: 207 / Result: 0
16:36:03.710 -> Analog Value: 106 / Result: 0
16:36:04.751 -> Analog Value: 4095 / Result: 1 開始偵測到液體
16:36:05.710 -> Analog Value: 4095 / Result: 1
16:36:06.753 -> Analog Value: 4095 / Result: 1
16:36:07.733 -> Analog Value: 4095 / Result: 1
實際裝在魚缸上測試後，卻發現沒有這麼好用，主要有二個問題
- 水面的擾動與缸壁殘留的水會影響XKC-Y25-V對液位的判斷。本來要裝在濾材格、馬達格與補水桶的三個XKC-Y25-V，後來只留了補水桶（已經很難拆下），其他都用傳統的塑料浮球開關取代。
- XKC-Y25-V在沒有偵測到液體時，透過ESP32做digitalRead()會在0跟1之間跳動，改成analogRead()後發現OUT對GND的電壓跳來跳去，偶爾還會跳到4095，也就是3.3V，如下圖所示。而在有偵測到液體時則很穩定。
關於第二個問題，原因不是很清楚，拿三用電錶去量是量不到3.3V的，當然，也有可能是因為取樣數的問題。又或者是我給的工作電壓是3.3V，但我也不能換成5V去測試，不然GPIO如前述會燒掉。
既然這樣，那就用程式去解決，方法是用多個取樣點確認，比如說讀取到三次連續的4095，才判斷為有液體存在，只要出現一個非4095的值，則判斷為液體不存在。這裡用analogRead()來寫
#define DATA 15
int threshold = 2000;
int count = 0;
int result = -1;
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(DATA, INPUT);
}
void loop() {
int analogValue = analogRead(DATA);
//每讀取到一次4095時計數器就+1，反之歸0。
if (analogValue == 4095)
{
count++;
}
else
{
count = 0;
}
//讀取到三次連續的4095，才判斷為有液體存在。
if (count >= 3)
{
result = 1;
}
else
{
result = 0;
}
Serial.print(count);
Serial.print(" / Analog reading: ");
Serial.print(analogValue);
Serial.print(" / Result: ");
Serial.println(result);
delay(1000);
}
Serial Monitor視窗輸出為
16:26:42.082 -> 0 / Analog reading: 439 / Result: 0
16:26:43.096 -> 0 / Analog reading: 499 / Result: 0
16:26:44.120 -> 0 / Analog reading: 471 / Result: 0
16:26:45.082 -> 0 / Analog reading: 535 / Result: 0
16:26:46.124 -> 0 / Analog reading: 555 / Result: 0
16:26:47.100 -> 0 / Analog reading: 528 / Result: 0
16:26:48.123 -> 1 / Analog reading: 4095 / Result: 0
16:26:49.106 -> 2 / Analog reading: 4095 / Result: 0
16:26:50.120 -> 3 / Analog reading: 4095 / Result: 1 連續三次4095後才算有偵測到液體
16:26:51.083 -> 4 / Analog reading: 4095 / Result: 1
16:26:52.126 -> 5 / Analog reading: 4095 / Result: 1
16:26:53.123 -> 6 / Analog reading: 4095 / Result: 1
16:26:54.127 -> 0 / Analog reading: 224 / Result: 0
16:26:55.120 -> 0 / Analog reading: 80 / Result: 0
這段程式可以解決液體偵測不穩定的問題，確保只有連續三次讀取到正確數值時才進行判斷。
