Аквариум на Arduino: термометр и автокормушка без риска для рыб

Что контролируем: температура, корм и честность

Тропическому аквариуму нужна стабильность 24-26 °C: суточные качели больше чем на градус — стресс для рыб. Датчик — DS18B20 в герметичной гильзе: цифровой, точность ±0,5 °C, один пин по 1-Wire, и на ту же шину можно повесить второй датчик — у дна и у поверхности. Исполнитель — аквариумный нагреватель 50 Вт (расчёт: 1 Вт на литр, с запасом) через реле-модуль. Кормление — серво SG90: барабан с кормом поворачивается и высыпает порцию, дважды в день по 3-5 секунд работы. Рыбы сыты, вода не мутнеет от лишнего корма.

Гистерезис: почему нельзя просто «ниже 24 — включай»

Если включать нагрев при 24,0 и выключать при 24,1, реле будет щёлкать каждые полминуты: вода вокруг нагревателя прогревается быстрее, чем датчик успевает это увидеть, и регулятор играет в догонялки сам с собой. Решение — гистерезис: включение при 24,0, выключение при 25,0. Реле щёлкает раз в несколько минут, механика живёт годами, а рыбы разницы не замечают: 24-25 — их комфортная зона. Приём уже разобран в уроке про аквариумный термостат — там же история о том, как замерить реальный цикл секундомером.

Скетч: терморегулятор и кормушка без delay()

Оба механизма живут на millis(): терморегулятор опрашивает DS18B20 раз в секунду, кормушка хранит момент последнего кормления. В симуляторе всё видно сразу: ползунок температуры в карточке DS18B20 — единственный источник погоды, реле щёлкает в обе стороны, серво дёргается по расписанию.

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <Servo.h>
 
OneWire oneWire(2);              // DS18B20 на пин D2
DallasTemperature voda(&oneWire);
Servo kormushka;                 // сигнальный провод на D9
 
const byte PIN_RELE = 7;         // реле нагревателя
const float T_ON  = 24.0;        // включаем нагрев ниже
const float T_OFF = 25.0;        // выключаем выше — гистерезис 1 °C
 
const unsigned long PERIOD_KORM = 6UL * 3600UL * 1000UL; // 6 часов
unsigned long tKorm = 0, tPin = 0;
bool nagrev = false;
 
void setup() {
  voda.begin();
  kormushka.attach(9);
  kormushka.write(0);
  pinMode(PIN_RELE, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  if (millis() - tPin > 1000) {       // опрос воды раз в секунду
    tPin = millis();
    voda.requestTemperatures();       // конверсия честно занимает 750 мс
    float t = voda.getTempCByIndex(0);
 
    if (!nagrev && t < T_ON)  { nagrev = true;  digitalWrite(PIN_RELE, HIGH); }
    if ( nagrev && t > T_OFF) { nagrev = false; digitalWrite(PIN_RELE, LOW);  }
 
    Serial.print("t="); Serial.print(t, 1); Serial.print("C ");
    Serial.println(nagrev ? "nagrev ON" : "nagrev OFF");
  }
 
  if (millis() - tKorm > PERIOD_KORM) {   // расписание кормушки
    tKorm = millis();
    kormushka.write(180);                 // высыпать порцию
    delay(3000);                          // единственный delay: 3 с на корм
    kormushka.write(0);
  }
}

Про единственный delay() в скетче — честно: три секунды дважды в день тормозят loop() целиком, и для учебного стенда это не трагедия. Если хотите идеально чисто — выносите возврат серво на millis(), как сделано для нагревателя. Проверка в симуляторе: откройте стенд, добавьте «Термометр DS18B20», «Модуль реле» и «Сервопривод» из палитры «Макетка». Опустите ползунок ниже 24,0 — реле щёлкнет, лампа загорится; поднимите выше 25,0 — выключится. Кормушку не ждите шесть часов: временно поставьте PERIOD_KORM = 60000UL и смотрите порцию каждую минуту.

Что добавляют в аквариумные проекты следом

• Дневная лампа на втором реле: по часам DS3231 свет включается и гаснет сам — растения и рыбы живут по режиму даже в вашу командировку.
• Контроль уровня: тёплая вода испаряется заметно, и датчик уровня предупредит о доливе раньше, чем оголится нагреватель.
• Аварийный писк: зуммер срабатывает, если температура вышла из зоны 23-27 °C — реле могло залипнуть, и лучше узнать это сразу.
• Лог на SD-карту: температура за сутки графиком — видно, как часто щёлкает нагрев и хватает ли гистерезиса в 1 °C.

Расписание и часы: когда millis() перестаёт хватать

Кормить по millis() — значит мерять время с включения платы: мигнул свет, расписание уехало. Второй шаг эволюции аквариума — часы DS3231: кормление по времени суток, дневная лампа по закату, лог температуры на SD. Механика расписания на RTC уже разобрана в уроке про полив по расписанию — меняется исполнитель, логика остаётся. А уровень воды в банке (испарение — норма, но не в вашу пользу) подстрахует датчик уровня воды из палитры.

Частые вопросы