Контроль теплицы: влажность воздуха и полив

Август, теплица три на шесть из поликарбоната, томаты на второй кисти. Листья скрутились в трубочки, на нижней стороне завёлся паутинный клещ, бытовой гигрометр показал 35 % — в закрытой теплице при 32 °C воздух высох до состояния пустыни. Я собрал туман: насос, шланг, форсунка-распылитель через реле, датчик DHT22 с порогом ровно 60 %. К вечеру первого дня насос щёлкал каждые две-три минуты, а к третьему я понял, что построил вечный двигатель для реле.

Разгадка оказалась влажной: форсунка распыляет воду в метре от датчика, капли оседают на его решётке, показания взлетают к 80 %, потом сенсор высыхает — и проваливается обратно ниже порога. Термостат с одним порогом каждый раз принимал новое решение, а мокрый сенсор каждый раз был неправ по-своему. Та история стоит двух правил, которые мы здесь и построим: коридор вместо порога — прием из гаражного урока про гистерезис, и пауза после каждого сеанса.

Сразу договоримся о словах. DHT22 меряет влажность воздуха, а не почвы: для земли существует отдельный ёмкостный датчик, и там другая логика с другими порогами. Наш полив — туман в воздух: он поднимает влажность и заодно охлаждает, испарение съедает два-три градуса в жару, когда по индексу жары растениям и без того тяжело. Двойная выгода одним насосом.

Ёмкостный сенсор влажности внутри DHT22 реагирует на увлажнение быстро, за секунды, а на высыхание медленно: плёнка воды на решётке держит завышенные показания минуты. У моего экземпляра после выключения тумана показания возвращаются к реальному воздуху за 60–90 секунд в тёплой теплице и до двух-трёх минут в прохладной. Всё это время датчик отвечает «влажно» по инерции, хотя воздух вокруг уже сухой.

Обратная сторона — быстрое увлажнение: после старта насоса показания взлетают раньше, чем влага реально разошлась по объёму. У форсунки влажно, у дальнего конца теплицы сухо, а датчик сидит где-то посередине и телеграфирует усреднённое. Поэтому решения принимаются не по одному опросу, а по коридору: ниже 60 % включаем, выше 75 % выключаем, и между границами насос не трогаем, сколько бы ни прыгал сенсор.

Ширина коридора здесь не изящество, а выживание: 15 % влажности — это заведомо больше, чем качели мокрого сенсора и погрешность DHT22 вместе взятые. Частота опроса при этом остаётся честной, раз в две секунды: ускорять опрос ради «быстрее среагируем» бессмысленно — интервал опроса ограничен самим сенсором, а не скетчем.

Два таймера делают насос безопасным. Лимит сеанса — 30 секунд: если за полминуты непрерывного тумана влажность не вышла из коридора, значит кончилась вода, забилась форсунка или соскочил шланг, и молотить насос вхолостую не нужно — скетч выключает его сам и печатает limit=1. У моей форсунки 60 миллилитров в минуту, сеанс укладывается в 30 миллилитров: бочка на двести литров превращается в сотни сеансов, а лимит ловит пустую бочку раньше, чем насос сварится на сухом ходу.

Пауза после сеанса — две минуты тишины, в течение которых включаться нельзя: сенсор высыхает, воздух выравнивается, и следующее решение принимается по настоящему воздуху, а не по капле на решётке. Оба таймера построены на millis без единого delay: насос и датчик должны жить одновременно, а блокирующая пауза превратила бы скетч в оглупевший опросник — механика разобрана в уроке про millis вместо delay.

Светодиод на пине 12 — третий участник, самый дешёвый: горит, когда влажность ниже 60, то есть предупреждает раньше насоса. Между «светодиод загорелся» и «реле щёлкнуло» лежит пауза или лимит — то самое окно, за которое я успеваю посмотреть, не кончилась ли вода, пока беда ещё не случилась.

Состояний у автоматики три, и все лежат в четырёх переменных: pump — реле сейчас включено, resting — идёт пауза, pumpStart и restStart — метки, когда началось то или другое. Логика включения лаконична до скучности: воздух сухой, насос выключен, пауза кончилась — включаем. Всё остальное время скетч только проверяет таймеры и границы — ни одного delay на всю петлю.

Выключение срабатывает по двум причинам, и скетч различает их честно: влажность перевалила за 75 — обычное выключение по коридору; истёк лимит в 30 секунд — аварийное, с печатью limit=1. После любого выключения начинается пауза, и это принципиально: даже нормальный сеанс оставляет капли на сенсоре, пауза — единственный способ не принимать решения по мокрым показаниям. Печать h=, t=, pump=, rest= позволяет за минуту наблюдения понять, в какой фазе живёт теплица.

Полив по влажности воздуха — последняя линия обороны, а не первая. Ночью влажность растёт сама: растения дышат, земля испаряет, плёнка холодеет и собирает конденсат — без единого включения насоса у меня на утро 85–90 %. Это задача не для тумана, а для вентиляции: приоткрытая форточка на ночь делает больше, чем любой насос. А считать, где именно ляжет роса на плёнку, умеет урок про точку росы — по той же паре t и h, которую уже читает наш скетч.

Мой порядок действий в теплице такой: мульча держит почву, вентиляция держит верхнюю границу, туман держит нижнюю. Автоматика двери и форточки — следующий этап, там уже нужны привод и собственная логика. И честная оговорка про цифры: коридор 60–75 % — компромисс для смешанной теплицы; томаты предпочли бы верхнюю границу пониже, огурцы — повыше. Измерьте свою теплицу неделю и подвиньте границы — скетч для этого менять не придётся, только константы.

Три урока подряд сложились в одну систему отсчёта: гараж дал коридор, инкубатор — предохранители, теплица — таймеры и уважение к мокрому сенсору. Дальше по этой тропе лежат почвенный датчик и автоматика форточек, а если подключение самого датчика вдруг было пропущено, вернитесь к первому уроку раздела — там распиновка, подтяжка и первые данные.

И про привычку напоследок: любые пороги здесь — стартовая разметка. Моя теплица каждый август корректирует коридор на пару процентов: то жара, то рассада выросла и дышит иначе. Прибор, который пересчитывают под сезон правкой одной строки констант, — нормальный прибор; прибор, который каждый сезон пересобирают, — повод пересмотреть конструкцию.