Полив по расписанию: RTC + реле по часам

Полив в моей теплице начинался честно: одно условие «включи насос в 7:30» в loop(). Потом появились вечерний полив, отдельный слот для рассады и законное желание сдвигать всё это хоть иногда — и скетч превратился в кашу из if-ов с магическими числами: чтобы сдвинуть утро на полчаса, я правил три места и забывал четвёртое. Расписание — это данные, а не код: массив слотов «час, минута, длительность», и правка интервала становится изменением одного числа в одной строке.

Здесь разберу именно эту машинерию: как держать слоты в массиве, почему проверка делается окном по минутам, а не равенством одной секунды, и зачем нужен флаг «уже полил в этом окне» — без него реле в пределах минуты щёлкает десятки раз. Границу «точный момент против окна» я подробно считал в уроке про срабатывание в 18:30, а годовое расписание с днями недели собрал в уроке про расписание на неделю — здесь суточные слоты и длительность в секундах.

Почвы и датчиков влажности здесь не будет: гейт «поливать, только если сухо» — отдельная история, она разобрана в уроке про автополив с датчиком почвы. Чистая хронометрия — полшага до той связки, и лучше, когда каждая ступень работает сама по себе.

Слот — три числа: час, минута, длительность в секундах. Три параллельных массива читаются проще двумерной таблицы: CHAS[3], MINUT[3], DLIT[3] — утро в 7:30 на девяносто секунд, вечер в 19:00 на две минуты, третий слот в запасе. Длительность я меряю секундами, а не «минутами полива»: капельной ленте важен объём, и перебор на полминуты за сезон выливается в литры, а литры — в топь у третьего ряда.

Окно — это минута слота: условие now.hour() == CHAS[i] && now.minute() == MINUT[i] истинно все шестьдесят секунд, пока идут секунды этой минуты. Отсюда два следствия. Первое: если в проходе цикла открыть реле и тут же закрыть, оно щёлкнет столько раз, сколько проходов уложится в минуту — при delay(1000) до шестидесяти. Второе: закрывать надо не по выходу из минуты, а по таймеру длительности на millis, иначе полив обрежется через секунду после старта.

Флаг polyto[i] гасит повторы: в первый проход внутри окна он разрешает открытие и тут же становится истинным, а сбрасывается только когда минута кончилась. Цикл обязан просыпаться чаще раза в минуту — мой потолок delay 250-500 мс; вешаете на loop тяжёлые задачи — держите неблокирующий стиль из урока про millis вместо delay: длинная пауза — это минута, которую можно проскочить целиком, и слот промолчит.

Прогоните сценарий: T1 ставит слот на следующую минуту, S показывает текущее время, день недели и список тестовых слотов. Когда окно откроется, реле щёлкнет, LED дублирует состояние, и через пять секунд реле отпустит — на плате те же пять секунд превращаются в DLIT из массива, девяносто или сто двадцать секунд. Смотрите в мониторе на пары строк: старт одна строка, стоп одна строка; если увидите «старт, старт» — флаг потерялся, и именно это будет щёлкать реле в теплице.

Исполнителя выбирают до скетча. Реле с насосом — вариант для ёмкости: насос качает из бочки, и его ток определяет питание. Серво-краник — вариант для водопровода: серво поворачивает шаровой кран, насос не нужен вовсе, вода идёт под давлением; эта механика с расписанием уже собрана в уроке про кормушку на серво, только вместо корма — вода. Третий путь — соленоидный клапан: тихий и надёжный, но требует своих двенадцать вольт и не любит частые щелчки без протока.

Числа, на которые я опираюсь при сборке: типовой погружной насос на 5 В тянет 100-200 мА на ходу и заметно больше в момент старта; катушка реле-модуля съедает свои 70-90 мА постоянно. Сумма выходит за пределы порта USB, поэтому насос я питаю от отдельного блока, а не от пина 5 В платы: просадка при старте мотора перезагружает плату. Я собрал такую «перезагрузку в момент полива» и неделю искал её в скетче, пока не догадался смотреть на осциллограф питания.

Правила сборки короткие: земля насосного блока и платы соединяется в одну точку — реле без общего GND не поймёт управляющий сигнал; провод управления идёт с пина D7 на вход реле-модуля, и у части модулей логика инверсная — проверьте на светодиоде модуля до подключения насоса. И не берите ток насоса «с запасом от платы»: у пина 5 В при USB-питании лимит около половины ампера на всё сразу, катушка реле уже забрала свою долю.

Отдельно про старт. На ходу насос тянет свои 100-200 мА, но ротор в первый миг стоит, противо-ЭДС нулевая, и ток ограничивает только сопротивление обмотки: потребление подпрыгивает в два-три раза на долю секунды. Реле этот бросок переживает спокойно, а вот просадка на плате — нет: если насос сидел на её 5 В, плата уходит в перезагрузку именно в этот момент. Отсюда мой порядок включения: сначала питание на насосную половину, потом на плату — стартовый бросок случается до того, как скетч начал следить за окнами. Проверка после сборки честная: ручной запуск реле не должен ронять Serial-монитор и мигать диодом платы.

Флаг polyto[] живёт в оперативке, а просадка питания в момент старта насоса — самая вероятная перезагрузка в жизни этого прибора, и случается она ровно внутри окна: плата взлетает заново, флаги обнулены, окно ещё открыто — и реле включает полив второй раз. Двухминутный полив превращается в четырёхминутный, а топь у третьего ряда — в норму. У меня это случилось дважды за один сезон, пока флаг не переехал в EEPROM: при открытии слота пишу единицу в свою ячейку, при закрытии ноль, в setup читаю обратно. Ресурс записи я считал в уроке про износ ячеек EEPROM: два слота в сутки — 730 записей в год, ячейка на сто тысяч циклов переживёт и вас, особенно если писать через update — он не трогает байт, если значение уже стоит.

Восстановление после сбоя требует одного решения: что делать, если плата проснулась внутри окна с EEPROM-флагом «полито». Я пропускаю слот — полив в три ночи после сбоя чаще вреден, и расписание догоняет себя за сутки. Обратный случай, когда плата проснулась до сдвига, флага ещё нет: скетч откроет окно заново и отыграет полную длительность, поэтому суммарный полив за ночь выходит двойным — EEPROM-флаг как раз и стоит между этими двумя историями. И в setup обязателен digitalWrite(RELAY, LOW) до всякой логики: после сброса пины всплывают, и реле-модуль с инверсной логикой может открыть насос на время загрузки — я видел, как это заливает подоконник.

Вторая ловушка — арифметика длительности. DLIT хранится в секундах, и умножение на 1000 обязано идти беззнаковым длинным: 120 секунд — это 120 000 миллисекунд, а int на Arduino Uno держит максимум 32 767; дальше число едет в минус, и реле закрывается сразу либо через случайный интервал. В скетче выше стоит (unsigned long)DLIT * 1000UL, и суффикс UL там не украшение, а страховка. Правило простое: всё, что умножается на 1000 и попадает в сравнение с millis, живёт в unsigned long — до 49,7 суток, потом счётчик переполнится, и у соседей по сайту есть отдельный урок про этот потолок.

И связка с переводом часов, потому что расписание живёт по локальному времени чипа. Весной при правиле 02:00-03:00 час перехода не существует: слот, назначенный на 02:30, раз в год молчит, и это честная плата за автоматику. Осенью час повторяется, но двойного полива не случится — EEPROM-флаг не обнуляется сам по себе, перезагрузки не было. Окна перехода, защита от двойного сдвига и час, который идёт дважды, — вся тема соседнего урока про перевод часов.