Итоговый проект: кормушка с расписанием

Мой кот выработал простой протокол: в 05:40 он открывает лапой дверь спальни и до подъёма не отстаёт. Будильник, поставленный на 05:35, только приучил нас обоих. Поэтому первая автоматическая кормушка собралась из того, что было под рукой: контейнер, моторчик со шнеком из проволоки и честное убеждение, что «кручу три секунды — сыплется порция». У моторчика нет обратной связи, и моя три секунды однажды превратилась в полную миску на полу: кормушка отдала всё, что имела. Вторая версия строилась уже на серво с заслонкой — и на расписании, а не на надежде.

Серво в этой роли сильнее моторчика одним свойством: она знает свой угол и держит его, сколько бы её ни просили. Три секунды открытия — это три секунды, а не «сколько завезёт напряжение»; порция перестала зависеть от заряда батареек и вязкости кормы. Именно эта предсказуемость и делает серво правильным приводом для дозатора: уроки всего раздела сходятся в этом проекте — от первых углов до поведения под нагрузкой.

Этот урок — итоговый по разделу: он собирает в один стенд почти всё, что мы прошли. Серво перекрывает щель по углу, как в уроке про серво-переключатель с двумя положениями, кнопка даёт ручную выдачу по фронту, светодиод показывает, что выдача идёт, а Serial печатает расписание и события. Полный скетч занимает пятьдесят строк, механика — один вечер с контейнером из хозяйственного магазина.

Конструкция без изысков: контейнер горлышком вниз, в щель шириной 20–25 мм сыплется корма, щель перекрывает рычаг серво — заслонка. Закрыто — 20°, открыто — 100°, и это не случайные числа: от крайних упоров я намеренно отступаю на 15–20°, чтобы серво не билась в механический ограничитель каждые 20 мс. Урок про облизанные шестерни обошёлся мне дороже, чем стоила бы эта привычка сразу. Порция здесь задаётся временем открытия: при корме с гранулой 4–6 мм три секунды открытой заслонки — это 12–15 гранул; для крупной кормы щель придётся расширить, и тогда SG90 может не хватить усилия на подпоре — берите MG90S с металлическими шестернями.

Питание скромное: одна SG90 с лёгкой заслонкой съедает 100–250 мА только в момент старта, всё остальное время стоит. USB-порт такое вывозит — это тот редкий случай, когда внешнее питание не обязательно; но если контейнер большой и заслонку подпирает столб кормы, ток при открытии уходит к 600–700 мА, и раз в неделю плата может перезагрузиться на выдаче. Я ставлю электролит 470 мкФ у серво и сплю спокойно. И проверьте узел без корма: сухая заслонка должна открываться в ту же секунду, когда загорелся светодиод, — пауза между ними означает просевшее питание.

Про воронку тоже два слова, потому что там живёт второй тупик. Корма в контейнере слёживается и нависает над щелью мостиком, особенно если в доме влажно: заслонка открывается, а сыпаться нечему. Лечится геометрией: стенки горловины под углом не круче 45° к вертикали, щель без уступов, и — мой любимый приём — вторая щель малого диаметра в паре сантиметров от первой, воздух через неё проходит и мостик ломает. Первую версию я испытывал не кормом, а гречкой из магазина: она суше и сыпучее, и если гречка проходит через сто циклов без застреваний, корма тем более. И держите контейнер съёмным: кормушка, которую нельзя разобрать без отвёртки, промывается ровно до первого раза, потом в ней живут запахи, против которых у кормы нет аргументов.

Теперь расписание. В симуляторе часы я собираю из millis(): каждая 600 мс виртуального времени — одна минута суток, день ужимается до наблюдаемого. В реальной кормушке millis()-часы живут ровно до первой потери питания: контроллер не знает, сколько сейчас времени, и «расписание от включения» уедет. Взрослое решение — модуль часов DS3231 с батарейкой: как подключать и ставить время — в уроке RTC DS3231: настоящее время, а аппаратные будильники этого модуля умеют будить сам Arduino: RTC-будильник. Время кормлений стоит хранить в EEPROM, чтобы оно пережило перезагрузку, а менять удобно командами из Serial — разбор чтения чисел в уроке про parseInt.

Обратите внимание на окно срабатывания в условии: minSut >= raskl[i] и minSut < raskl[i] + 10. Оно нужно потому, что цикл проверяет время раз в 200 мс и теоретически может проскочить точную минуту; окно в десять минут со флагом syto[i] гарантирует одно срабатывание на слот, даже если скетч был занят три секунды выдачей соседнего кормления. В моих прогонах окно ни разу не понадобилось — но одна подвисшая выдача стоила бы пропущенного кормления, поэтому живу спокойнее с ним, чем без него.

Кнопка ручной выдачи висит на D2 с INPUT_PULLUP и срабатывает по фронту — переходу 1→0, а не по уровню: loop у нас пробегает десятки тысяч раз в секунду, и без отслеживания фронта одно нажатие превратилось бы в десяток порций. Механика фронта и подтяжки разобрана в уроке про кнопку и digitalRead. Светодиод на D12 горит, пока заслонка открыта, — с ним видно выдачу из другого конца комнаты, а заодно он честно покажет и подвисание: если светодиод не гаснет дольше трёх секунд, значит delay() в цикле кормления не отработал и стоит смотреть Serial.

Насчёт delay() внутри выдачи — честная оговорка: здесь он допустим. Кормушка в момент выдачи не делает ничего другого, три секунды блокировки loop никому не мешают. Если захотите повесить на тот же цикл опрос датчиков или дисплей — переводите на millis() по методичке millis вместо delay.

Практичная мелочь: кнопку я выношу на длинном проводе прямо к месту кормления — двойные провода макетки до прихожей не дотягиваются, а затяжка по пину «на всякий случай» превращает ручную выдачу в лотерею. Светодиод же, наоборот, оставляю на плате: он дублирует состояние заслонки для отладки, когда самой кормушки перед глазами нет.

Первый апгрейд — контроль остатка: ультразвуковой дальномер над столбом кормы покажет, когда пора досыпать; распиновка и pulseIn — в уроке про HC-SR04. Второй — журнал кормлений на карте памяти: дата, время, размер порции — библиотека SD пишет CSV без труда, если захотите следить за аппетитом по неделям. Третий — Serial-меню для правки расписания без перепрошивки: две команды «время кормления» и «показать расписание», а сохранение — в EEPROM. Есть и четвёртый путь для перфекционистов — тензодатчик с HX711 под поддоном и порция в граммах, но мне не понадобился: три секунды заслонки дают разброс плюс-минус две гранулы, кота это устроило. Втроём основные апгрейды превращают поделку из набора в прибор, который не стыдно оставить в квартире на неделю одну с котом — я проверял, именно в таком составе моя вторая кормушка и дожила до переезда в прихожую на постоянку.