Итоговый проект: автономный климат-контроль комнаты

Обогреватель-ветерок на даче грел комнату волнами: биметаллический термостат внутри щёлкал около 24, отпускал воздух до 19 и снова врубался на полную. К утру в комнате жили две климатические зоны, а я записывал показания настенного градусника от руки, пытаясь понять закономерность. Потом я собрал на Arduino автономный контроллер — и через неделю просто выкинул родной термостат: единственным, кто принимает решения, стало моё реле.

Проект собирает весь раздел в один корпус: DHT22 смотрит воздух, реле включает обогреватель, зуммер кричит о сырости, светодиод издалека показывает режим. Ничего внешнего: без компьютера, без интернета, без экрана — Serial нужен только на этапе настройки, в рабочем режиме он печатает журнал в пустоту, и это нормально. В уроке пройдём от техзадания до готового скетча и стенда в тренажёре, а в конце — куда добавить экран, лог и сеть, когда железо обкатается.

Каждое решение контроллера — про состояние, а не про импульс. Цель — 22 °C, рабочая полоса — два градуса: ниже 21,0 реле включает обогреватель, выше 23,0 отпускает, внутри полосы ничего не трогает. Это тот самый гистерезис термостата, и ширина полосы выбрана не с потолка: она вчетверо шире погрешности DHT22, иначе реле щёлкало бы на каждой десятой доле и дожило бы до месяца.

Второй контур — аварии. Влажность 65 % и выше в моей местности — предвестник конденсата на окнах и плесени в углу, поэтому зуммер подключается, но только если сырость держится два опроса подряд: одиночный скачок от чайника сирену не будит. Перегрев 27 °C — сигнал, что обогреватель не слушается: реле глушится принудительно, мимо всех режимов. Светодиод и Serial — телеметрия: режим видно с дивана и в журнале. Всё, что не попало в таблицу ниже, скетч делает сам и молча — это и есть автономность.

Распиновка совпадает с макеткой тренажёра: DHT22 на D2, модуль реле на D7, активный зуммер на D8, светодиод с резистором 220 Ом на D12. Реле берите модулем с оптронной развязкой и клеммниками: силовая часть 220 В живёт в клеммах, а не на макетке — шаги подключения разобраны в уроке про реле-модуль и нагрузку 220 В. Светодиод здесь не украшение: пока реле гудит где-то в кладовке, огонёк на стенде показывает, что обогрев работает прямо сейчас.

Бюджет тока скромный: катушка реле берёт около 70 мА, зуммер 20–30, DHT22 — единицы миллиампер. Сумма укладывается в USB-порт, но я всё равно кормил плату от телефонной зарядки — мы уже считали бюджет тока проекта, и правило простое: силовая нагрузка питается отдельно, плате достаётся только логика. Землю платы и реле соединяйте в одной точке: без общей земли модуль щёлкает вприсядку, а в Serial лезут призраки.

Скелет скетча — три переменные состояния. heater хранит положение реле, mode — имя режима для Serial, streak считает опросы с сырой влажностью подряд. Переменных всего три, но каждая отвечает за своё: таким скетчем через полгода будете пользоваться вы сами, не заглядывая в комментарии. Порядок проверок важен: перегрев главнее сырости, сырость главнее комфорта, поэтому аварийная ветка проверяется первой и перекрывает остальные. Внутри спокойной ветки живут два порога гистерезиса — и только они трогают реле: второго digitalWrite на пине D7 во всём скетче нет, а это и есть дисциплина состояния.

Счётчик streak — антидребезг по-крупному: та же мысль, что с кнопками, только вместо миллисекунд — два опроса по две секунды. Зуммер пищит не постоянно, а коротким сигналом tone(8, 1000, 200) раз в цикл: непрерывная сирена выматывает, короткий писк слышен и не бесит. Опрос сидит на millis с интервалом 2000 — тот же планировщик задач, что мы разбирали в уроке про планировщик на millis: между опросами loop свободен, и в него позже ляжет экран. Четыре ветки с переходами — младший брат светофора из урока про конечный автомат: те же правила, та же дисциплина.

Первую неделю контроллер жил без доработок, и Serial-журнал был судьёй: по нему видно, что порог 21,0 срабатывает около шести вечера, полоса держит воздух в 22 с размахом в градус, а аварии сырости случаются только после готовки. Моя полоса 21–23 лежит внутри зон комфорта, которые мы брали в уроке про индикацию комфорта светодиодами. Если журнал показывает чаще трёх-четырёх переключений реле в час — расширяйте полосу, а не частоту опроса: двух секунд для воздуха хватает с запасом, у интервала опроса есть свой предел.

Следующие ступени садятся без переделки ядра: пороги — в EEPROM, чтобы переживали отключение света; кадр данных — строкой CSV на SD-карту; режим и показания — на LCD с меню; когда надоест ходить на дачу — ESP32 с MQTT опубликует mode= и t= в брокер. Каждое направление разобрано в своём разделе, и всем им нужно одно и то же — свободный loop между опросами, а не какие-то новые пороги. Место для них освободил именно таймер на millis: delay(2000) похоронил бы экран и сеть ещё на старте.