Метеостанция DHT22 + LCD: минимум и максимум за сутки

Дача встретила меня утром инеем на траве, и первый вопрос семьи был не «сколько сейчас», а «а ночью-то сколько было?». Термометр за окном честно показывал текущие шесть градусов, но ночную историю он не хранит: что было в три часа ночи, мы уже не узнаем никогда. Я тогда повесил у двери блокнот и приучил себя переписывать показания утром и вечером — хватило на две недели. Следующим ходом был ноутбук с монитором порта: лог честный, но ноутбук занимает подоконник, шумит и не переживёт дачную зиму. Покупной метеобуд с памятью я тогда не нашёл дешевле половины зарплаты, а задача-то была про два числа.

Ответ в итоге уместился в два числа на экране: минимум и максимум за сутки. Скетч держит переменные minT и maxT, обновляет их при каждом чтении датчика и рисует второй строкой LCD 16x2 — текущая температура и влажность сверху, вехи суток снизу. Приехал вечером, глянул на экран и узнал, что ночью было плюс два, а днём в теплице под тридцать. Никакого журнала и никакой связи: два числа живут в ОЗУ платы и живут ровно до кнопки сброса.

Здесь соберу этот прибор целиком: скетч с экраном и кнопкой, разбор ловушки, на которой спотыкается почти каждый второй первый вариант, и куда двигать проект дальше — от полночного сброса по часам до энергонезависимой памяти. Экранную панель мы уже поднимали в уроке про термогигрометр на LCD, а таймер опроса — знакомый по millis вместо delay. Нового тут немного, но именно новая мелочь — инициализация минимума — стоит новичкам целых вечеров.

Логика вех — сравнение после каждого чтения. Прочитали температуру: если она ниже минимума, минимум обновить; если выше максимума, обновить максимум. Две переменные, два if — и вехи едут за воздухом весь день. На DHT22 с его шагом в десятые доли они ползут плавно, и по их поведению видно характер помещения: в комнате с батареей максимум прилипает к вечеру, в теплице прыгает к полудню, как только солнце выходит из-за тучи.

Ловушка прячется в инициализации. Первая версия скетча почти всегда выглядит невинно: float minT = 0.0 и float maxT = 0.0 — и вот тут прибор ломается молча. В отапливаемой комнате воздух теплее нуля всегда, значит сравнение t < minT не срабатывает ни разу за всю жизнь устройства: минимум прилипает к нулю и сидит там вечно, а рядом с ним горит честно работающий максимум. Экран при этом выглядит правдоподобно, и это маскирует поломку хуже любой тишины — ищешь обрыв в линии, а не ноль в переменной.

Лечение — стартовать вехи с текущего показания, а не с нуля. При первом удавшемся чтении присваиваем minT и maxT прочитанное значение, и дальше сравнения живут своей жизнью. Тот же механизм стоит за кнопкой сброса: нажали — обеим переменным присваивается то, что датчик видит прямо сейчас, и сутки отсчитываются заново. Сбрасывать в ноль нельзя: вы тем самым воспроизводите ту же ловушку руками, и через полминуты минимум снова мёртв.

Вехи полезны и как диагност, не только как справка для семьи. Минимум, который за ночь уполз на два градуса ниже обычного, — это приоткрытая форточка или щель в окне; максимум, прыгнувший на градус за пару минут, — это штора, закрытая поверх батареи и греющая теперь занавеску. Смотрите не столько на сами числа, сколько на их поведение: плавные вехи говорят о спокойном помещении, дёрганые выдают сквозняк — и всё это видно без единой строки журнала, прямо на второй строке экрана.

Обратите внимание, куда попадает сброс: не в отдельную ветку с нулями, а в ту же точку, где вехи стартуют впервые. Это не экономия строк, а защита от второго входа в ту же ловушку: кнопка, присваивающая minT ноль, через мгновение возвращает прибор в состояние сломанной первой версии. Один и тот же код обслуживает и первый запуск, и сброс, потому что по смыслу это одно событие: «начни отсчёт суток от того, что вижу сейчас». Проверьте себя прямо на макетке: подержите кнопку — строка сброса в Serial обязана появиться ровно один раз за удержание, иначе у вас не фронт, а уровень.

Кнопка обрабатывается по фронту через переменную lastBtn, как мы привыкли с уроков про кнопки: без этого сброс срабатывал бы десятки раз за одно удержание. Полночный сброс по часам устроен так же, только вместо фронта кнопки — условие «час равен нулю, минута равна нулю, а флага „сегодня уже сбрасывал“ нет». Часы для этого берутся не с millis — тот считает от включения платы, — а с RTC: как выставить время модулю, мы разбирали в уроке про установку времени RTC. Без флага ловушка четвёртая: весь нулевой час сброс срабатывал бы каждую секунду, и минимум ночи стирался бы на рассвете.

Про десятичные знаки на экране: одна цифра после точки — потолок, который имеет смысл показывать. Паспорт DHT22 — ±0,5 °C и ±2-5 % по влажности, и вторая десятая в таком числе — не точность, а шум сенсора, оформленный как данные. Хвостовые пробелы после чисел — привычка из экранного урока этого раздела: print пишет поверх и не стирает, и без них за уехавшим максимумом остаётся хвост старой цифры. На DHT11 тот же скетч живёт без правок, только вехи шагают целыми градусами, и минимум может «зависнуть» на час — это шаг сенсора, а не баг.

Строка на экране обязана помещаться в шестнадцать символов, и минус в этом смысле всё портит: max26.0 занимает восемь позиций, а max-12.5 — девять. Формат с прижатыми к числам метками min и max держит обе крайности: в парнике с минусом за стеклом строка не съезжает, и хвостовой пробел всё равно остаётся в запасе. Если вехи по влажности вам нужнее, чем по температуре, меняйте колонки местами смело — формат одинаковый, экран подмены не заметит.

Первое развитие — вторая пара вех по влажности: переменные те же, экран уже рисует две строки, а суточный минимум влажности для подвала или теплицы порой говорит больше, чем температура. Второе — журнал вместо одного экрана: вехи — предельный случай сжатия истории, последние часы целиком можно держать в ОЗУ, мы собирали такой журнал на кольцевом массиве, а полный лог на карту с метками времени — тема следующего урока про логгер с RTC.

И сверка с реальностью. Вехи, как и любые показания DHT22, живут в вилке ±0,5 °C: если минимум вызвал в семье спор «было ли ночью минус два или минус один», сверьте прибор с эталонным термометром по методике калибровки. Для бытовых вопросов — «замёрзнет ли рассада», «закрывать ли форточку» — этой точности хватает с запасом: окно между «всё хорошо» и «пора действовать» обычно два-три градуса, на порядок шире паспортной погрешности. Собранный целиком прибор с экраном, вехами и реле стоит в итоговом проекте раздела.

И последняя роскошь двух чисел на стене: их читают домочадцы без всякой инструкции. Блокнот у двери требовал дисциплины, монитор порта — компьютера, а экран с вехами работает как термометр в поликлинике: подошёл, посмотрел, понял. За месяц прибор на кухне не пришлось объяснять ни разу: спросили один раз, что значит строка min, и на этом вопросы кончились. Такую приборную простоту я теперь закладываю в дачный проект с самого начала, а не после первого сезона страданий.