Проблема с плохой пропускной способностью при 50 Arduino, подключенных по I2C

У меня есть проблема, и я надеюсь, что кто-нибудь здесь сможет мне помочь.

Я хочу измерить изменения в емкости с течением времени. На каждый датчик емкости используется один Arduino. На Arduino приходится один анод и в общей сложности один общий каход. (См. Рисунок)

С помощью четырех Arduino, соединенных последовательно через соединение I2C master-slave, были получены успешные результаты. При использовании более четырех Arduino все результаты измерений были равны 0, поскольку напряжение на входном выводе больше не измеряется. Затем я понизил опорное напряжение для analogRead. Таким образом, было возможно 10 Ардуино в серии. Однако измеренные значения явно ниже. Тем не менее, абсолютные значения не подлежат измерению, но разницы в мощности достаточно. Наконец, следует использовать 50 Ардуино. Я подумал о следующих возможностях

1. уменьшите опорное напряжение еще больше, но это может еще больше ухудшить результаты измерений, так что отклонение не будет измерено.
2. увеличьте выходное напряжение на Arduino с помощью операционного усилителя, чтобы компенсировать падение напряжения.

Есть ли у кого-нибудь другая идея, как я мог бы продолжить, чтобы получить полезный результат со всеми 50 Arduino? Код, который я использовал, можно найти ниже.

Заранее большое спасибо

Приветствую , Имоджия

Мастер

const int OUT_PIN = A0;
const int IN_PIN = A2;

//Емкость между IN_PIN и Землей
// Паразитная емкость присутствует всегда. Дополнительная емкость может быть добавлена в
// позволяет измерять более высокую емкость.
const float IN_STRAY_CAP_TO_GND = 30.00;
const float IN_EXTRA_CAP_TO_GND = 0.0;
const float IN_CAP_TO_GND  = IN_STRAY_CAP_TO_GND + IN_EXTRA_CAP_TO_GND;
const int MAX_ADC_VALUE = 1023;

#include <Wire.h>

#define nodeMax 10
#define nodeStart 2

union u_capacitance
{
  struct
  {
    float capa_slave;
  };
  byte bytes[10];
};

u_capacitance capacitanceSlave;


void setup()
{
 analogReference(EXTERNAL);
 Wire.begin(); // присоединиться к шине i2c (адрес необязателен для master)

 pinMode(OUT_PIN, OUTPUT);
 pinMode(IN_PIN, OUTPUT);

 Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  //Тестируемый конденсатор между OUT_PIN и IN_PIN
  // Увеличение верхнего края в режиме вывода
  pinMode(IN_PIN, INPUT);
  digitalWrite(OUT_PIN, HIGH);
  int val = analogRead(IN_PIN);

  //Очистить все для следующего измерения
  digitalWrite(OUT_PIN, LOW);
  pinMode(IN_PIN, OUTPUT);
  //digitalWrite(IN_PIN, НИЗКИЙ);

  // Вычислить и распечатать результат

  float capacitance = (float)val * IN_CAP_TO_GND / (float)(MAX_ADC_VALUE - val);

  Serial.print(capacitance, 2);
  Serial.print(",");
  Serial.print(val);
  Serial.print(",");

  delay(10);

  for( int node = nodeStart; node <= nodeMax; node++){
    Wire.requestFrom(node, sizeof(capacitanceSlave));
    
    for (unsigned int i = 0; i < sizeof(capacitanceSlave); i++){
      capacitanceSlave.bytes[i] = Wire.read();
      }
    Serial.print(capacitanceSlave.capa_slave);
    Serial.print(",");

    delay(10);
  }
  Serial.println();
  delay(50);
}

Подчинение

const int OUT_PIN = A0;
const int IN_PIN = A2;

//Емкость между IN_PIN и Землей
// Паразитная емкость присутствует всегда. Дополнительная емкость может быть добавлена в
// позволяет измерять более высокую емкость.
const float IN_STRAY_CAP_TO_GND = 30.00;
const float IN_EXTRA_CAP_TO_GND = 0.0;
const float IN_CAP_TO_GND  = IN_STRAY_CAP_TO_GND + IN_EXTRA_CAP_TO_GND;
const int MAX_ADC_VALUE = 1023;

#include <Wire.h>

#define node 10

union u_capacitance
{
  struct
  {
    float capa_slave;
  };
  byte bytes[10];
};

u_capacitance capacitanceSlave;

void setup()
{
  analogReference(EXTERNAL);
  Wire.begin(node);                // соединение шины i2c с адресным узлом
  Wire.onRequest(requestEvent); // зарегистрировать событие
  Serial.begin(9600);           // запустить последовательный для вывода

  pinMode(OUT_PIN, OUTPUT);
  pinMode(IN_PIN, OUTPUT);
}

void loop()
{
}

// функция, которая выполняется всякий раз, когда данные поступают от ведущего
// эта функция зарегистрирована как событие, см. раздел setup()
void requestEvent()
{
  //Тестируемый конденсатор между OUT_PIN и IN_PIN
  // Увеличение верхнего края в режиме вывода
  pinMode(IN_PIN, INPUT);
  digitalWrite(OUT_PIN, HIGH);
  int val = analogRead(IN_PIN);

  //Очистить все для следующего измерения
  digitalWrite(OUT_PIN, LOW);
  pinMode(IN_PIN, OUTPUT);
  //digitalWrite(IN_PIN, НИЗКИЙ);

  // Вычислить и распечатать результат

  float capacitance = (float)val * IN_CAP_TO_GND / (float)(MAX_ADC_VALUE - val);

  capacitanceSlave.capa_slave = capacitance;
  
  Wire.write(capacitanceSlave.bytes, sizeof(capacitanceSlave));
  //Serial.println(емкость, 3);
}