Инкубатор: поворот лотка по таймеру и тревога по температуре

Мой первый выводок сходил с ума по одной причине: лоток надо крутить, и не один раз. Режим, по которому я работаю с куриными яйцами, выглядит так: с первого по одиннадцатый день держим 37,9 °C и крутим лоток каждые три часа, с двенадцатого температуру опускаем до 37,3 °C, а за три дня до вывода повороты кончаются — зародыш готовится проклюнуться сам. Пропущенный поворот стоит дороже, чем кажется: зародыш прилипает к скорлупе, и два пропущенных за выводок съедают половину выводка. Будильник на телефоне решал задачу наполовину: я просыпался, шёл в тёмную кухню крутить лоток и в четыре утра проклинал всё, что не придумали мотор.

Автоматика этой главы распадается на две независимые половины, и это осознанное решение. Поворот лотка — задача расписания: таймер на millis, серво, три секунды работы раз в три часа. Температура — задача контроля: DS3231 умеет отдавать температуру собственного кристалла методом getTemperature(), и хоть это не термометр воздуха, вторая, независимая линия контроля стоит своего места в приборе. Зуммер на пине D8 объявляет выход за коридор, а журнал в Serial помнит каждый поворот и каждую тревогу с меткой времени.

Честность сразу: кристалл DS3231 мерит температуру собственного корпуса с допуском ±3 °C и сам себя подогревает, поэтому основным термостатом инкубатора он быть не может — там DHT22 или DS18B20, как в уроке про инкубаторный термостат. Но как вторая линия — «а жив ли вообще контроль температуры» — кристалл работает отлично: если в ящике, где термостат держит 38, чип показывает пятнадцать, случился не дрейф датчика, а смерть термостата или обрыв его питания. Разбор самого метода с замерами я делал в уроке про термометр DS3231 — там же про нагрев кристалла после включения.

Интервал в три часа — это 10 800 000 миллисекунд, и тут обязателен unsigned long: int умирает на 32 767, а беззнаковая арифметика сравнения millis() - lastPovorot >= INTERVAL спокойно переживает переполнение счётчика на 49,7 суток. Инкубатор с его тремя неделями непрерывной работы до потолка не доберётся, но привычка писать интервалы беззнаково спасает полугодовые приборы, и переплачивать за неё нечем. Отсчёт я привязываю к millis, а не к меткам RTC: таймер не умеет пропускать поворот при перескоке времени и не зависит от того, что кто-то поправил часы в чипе посреди выводка. У DS3231 есть и настоящие будильники, и первое желание — крутить лоток по будильнику чипа; я отказался: будильники требуют проверки регистров или провода SQW, выигрыша против millis-таймера при питании от сети нет, а код делается хрупче — после перезагрузки флаг будильника читается заново, и поворот уезжает.

Сам поворот я делаю туда-обратно: чётный поворот уводит лоток в девяносто градусов, нечётный возвращает в ноль. Причина приземлённая — привод через рычаг, и одностороннее вращение за три недели накрутило бы провод, а вместе с ним поставило бы лоток на упор. Ход разбит на шаги по пять градусов с паузой двадцать миллисекунд: SG90 на полном ходу дёргает рычаг так, что звенит корпус ящика, а пошагово движение выходит тихим и плавным — та же механика, что в плавном ходе серво из раздела про серво, только с расписанием вместо ручки.

Питание серво — отдельная строка бюджета, и у меня она с историей: в покое SG90 ест около десяти миллиампер, под нагрузкой рвётся к 100-250 мА, а старт с грузом лотка подскакивает выше. На пине 5 В платы это выглядит как просадка в момент каждого третьего поворота — контроллер перезагружается посреди выводка и забывает счётчик. Правило то же, что с насосом в теплице: серво от своего блока, земля общая, конденсатор у разъёма — вся механика с числами собрана в уроке про внешнее питание серво.

Прогон: на старте чип симулятора холодный — 23,5 °C против яичного коридора, и тревога включается честно, зуммер стрекочет импульсами по 150 миллисекунд каждые две секунды, журнал печатает строку ТРЕВОГА с числами. Именно так на плате выглядит смерть термостата, и этот звук я слышал дважды — оба раза он спас кладку. Командой C23 24 сузьте коридор к показаниям чипа: тревога погаснет, журнал начнёт жить в штатном ритме, а команда V назначит поворот немедленно — рог серво уйдёт в девяносто шагами по пять градусов, счётчик в журнале подрастёт, обратный ход случится на следующем интервале. I20 ужмёт интервал до двадцати секунд и покажет оба направления подряд.

На плате числа возвращаются к яичным: интервал 10 800 000 мс, коридор 37,2-38,2 с запасом на кристалл. Первый прогон я делаю с ужатым INTERVAL — десять секунд вместо трёх часов, и весь цикл поворотов туда-обратно виден за минуту, вместе с журналом и тревогой, если нарочно накрыть модуль ладонью и погреть кристалл. Заодно проверяется питание: если серво при ручном повороте роняет монитор — блок ещё не готов, и закладывать яйца в прибор без пройденного теста я не берусь. Родственный сюжет — серво, которое живёт по меткам времени RTC, собран в уроке про кормушку на серво: там по часам выезжает порция корма, и после него разница между «каждые три часа» и «в 09:00 по расписанию» видна как на ладони.

Гистерезис тревоги — обязательная деталь, а не украшение: показания, гуляющие ровно по границе коридора, без него превращают зуммер в стрекот на весь вечер. Схема простая: вошли за границу — тревога включилась, выход только когда показания вернулись внутрь на три десятых градуса, и зуммер замолкает. Звук я делаю импульсным: 150 миллисекунд каждые две секунды слышно из другой комнаты, но не бьёт по голове в той же. Флаг тревоги с возвратом и повторным срабатыванием — механика из урока про будильник с зуммером, там же про то, как гасить повторные звонки.

Журнал раз в минуту — дешёвая страховка, которая окупилась дважды: строка со временем, температурой и счётчиком поворотов показывает и ритм, и историю. По журналу я увидел, что один выводок крутился честно, а во втором пауза в поворотах совпала с провалом температуры — это оказался отошедший провод термостата, и журнал назвал время. Механику журнала с метками и форматами я раскладывал в уроке про журнал в Serial. Одна ловушка живёт в самом счётчике: он лежит в оперативке, и перезагрузка обнуляет его вместе с чётностью — скетч после сброса считает поворот с нуля и может «повернуть» лоток, который уже стоит на девяноста. Лечение — ячейка EEPROM со счётчиком: шесть поворотов в сутки против ста тысяч циклов записи, бюджет я считал в уроке про износ EEPROM.

Иерархия в приборе простая и проговорённая: основной термостат держит температуру, скетч урока следит за ритмом поворотов и подстраховывает по температуре кристалла. Кристалл заметит падение на десятки градусов, но не полградуса — поэтому коридор тревоги на нём я расширил с 37,8 до 38,2: ловить тут нужно катастрофы, а не дрожание десятых, и за это решение я готов отвечать. Попытка сделать из DS3231 единственный термостат инкубатора — путь к испорченной кладке: допуск ±3 °C шире всей яичной вилки, и это не лечится никакой калибровкой скетчем.

Дни выводка в скетче считаются одной строкой, если в день закладки записать якорь: разность unixtime текущего и якорного, делённая на 86 400 секунд, даёт номер дня, и таблица режимов превращается в массив условий. Якорь я держу в EEPROM рядом со счётчиком поворотов: закладка яиц, кнопка, запись текущего unixtime — с этой секунды прибор знает возраст кладки и сам останавливает повороты на восемнадцатый день. Сутки — 86 400 секунд, и число это живёт только в unsigned long: в int оно не влезает, как и вообще всё, что связано с unixtime. Проверка занимает минуту: печатаете разность для якоря трёхдневной давности, результат обязан выйти ровно в трёх сутках — если вышло мусорное число, где-то остался int.