Disclaimer
Все ниже описанное является плодом воспаленного мозга программиста, отягощенного неуемным и любознательным сыном.
Предисловие
Давно интересовался построением умного дома в доме не очень-то и умном. Так вышло, что эта тема меня заинтересовала еще тогда, когда не было множеств систем управления умными домами, устройств за почти бесценок и т.д.
Первый такой опыт привел к некому MVP в отдельно взятой квартире в виде некого подобия системы управления из набора скриптов на perl (чувствуете дуновение некрофилии?) и россыпи устройств на X10 и ZWave (статьи есть у меня в профиле). Одни тормозные, другие проприетарные и не сказать, чтобы дешевые. Вообще, в целом, в те времена умный дом действительно был дорогой. Нет, не так... ДОРОГОЙ!
Время шло, появлялись новые железки и протоколы, я выучил Java, ну и, конечно, несколько раз изобретал свой велосипед. Одно меня тут спасает - тогда еще не было современных монстров систем управления, таких как HomeAssistant, к примеру.
Долго ли коротко, но в итоге я пришел уже в своей квартире к системе, которая меня на текущий момент полностью устраивает. Центром управления является домашний сервер на Linux, на котором в докере развернуты HomeAssistant, mosquttio, zigbee4mqtt, motioneye, node red и так далее.
Основное кол-во устройств - это различные вариации на zigbee протоколе.
Инкубатор?
В один прекрасный день, сын на youtube увидел ролик, как кто-то с помощью нехитрых приспособлений, мастерит инкубатор, покупает десяток яиц в магазине и получает жизнь.
Идея запала в душу как ему, так (что и греха таить) мне.
Было решено собрать инкубатор для перепелок и поселить дома с десяток этих птиц. Места они занимают немного, а яйцо при этом несут стабильно и часто:
Готовые решения были сразу отброшены. Во-первых, это цена, в целом, не сильно большая, но для проекта "на интерес" и "на один раз" уже существенная. Профессионально заниматься выращиванием птиц в промышленных масштабах нам не нужно, поэтому инкубатор сделает свое дело один раз и, в лучшем случае, отправится доживать свой век в гараж, а то и на помойку (придет жена и скажет все что думает о хламе в квартире). Вторая причина - это конечно же конструкторский интерес. Инкубатор - это совсем несложная техника, задача которой всего лишь обеспечить и поддерживать правильный микроклимат внутри 24x7.
Конструкция
Первым делом нам было нужно соорудить короб. Он должен быть более-менее герметичным, чтобы температура и влажность внутри не уходила от расчетных параметров слишком быстро.
Короб был собран из пары листов пенополистирола 20мм. В целом, ничего сложного. Немного упражнений по геометрии, черчению и с пяток взмахов канцелярским ножом - готово!
Основное, что нам нужно - это соблюсти температурный и влажностный режим. Для повышения температуры можно использовать банальную лампу накаливания. 40 ватт хватит за глаза для среднего размера ящика. Влажность же повышается путем установки внутрь бокса емкости с водой. Настало время задуматься на системой управления. Т.к. у меня уже был достаточно большой опыт с микроконтроллерами - я взял из кучи рассыпухи отладочную плату ESP32 и модуль с 2мя реле на борту. К этому всему так же заказал модуль DHT11, которого мне не хватало для полного счастья.
ESP32 имеет на борту все необходимое для управления другими устройствами и датчиками. Плюс имеет BT и WiFi.
Модуль с реле будет использоваться для управления нагрузкой - одно реле пойдет на лампу нагрева, а на второе подключен аэратор, с помощью которого я могу быстро повысить влажность внутри
DHT11 - хороший, добротный датчик температуры и влажности, с допустимым для нашего дела, уровнем погрешности.
С температурой все более менее понятно - включаем лампу, пока не достигли порогового значения, выключаем до тех пор, пока температура не упадет до нижнего. С влажностью все чуть посложнее.
У меня в квартире очень сухо зимой, влажность крайне низкая - в районе 30%. Это плохо, с этим буду бороться, но сейчас как есть. Соответственно, воздух в инкубатор будет затягиваться так же сухой и влажность внутри нужно повышать принудительно. Одной (двух и более) емкостей с водой тут может быть недостаточно. Поэтому я решил использовать лайфхак - купил простой аэратор для аквариума, который закинул в емкость с водой, а сверху на емкость поставил обычный корпусной кулер от компьютера, который завалялся в запасах. Кулер подключил к БП 9в, что дало ему спокойные обороты. Направляем поток воздуха от емкости на лампу нагрева.
Таким образом достигаются сразу несколько важных вещей - это увлажнение внутри и равномерный прогрев всего внутреннего пространства за счет перемешивания воздуха. Датчик при этом нужно поместить ближе к яйцам в любом случае.
Инкубатор на этапе закладки яиц выглядел вот так:
А причем тут умный дом, спросите вы?
А притом, что я решил не заморачиваться с написанием прошивки для ESP32, а залить туда esphome и подключить сие к моему HomeAssistant. Да, прошивка была бы не самой сложной, но умный дом даст этому инкубатору гораздо больше возможностей, о которых я расскажу далее.
Добавив в HA новое устройство на базе esphome мы можем использовать всю мощь данной системы (избыточную, конечно, в данном деле):
вывод текущих значений температуры и влажности в удобном виде
вывод исторических графиков по данным
управление сценариями через node red
просто потому что могу :)
Если с первыми двумя и последним все понятно, то про node red тут можно раскрыть поподробнее.
В своем умном доме я уже достаточно давно перешел на написание сценариев через node red. Это действительно мощнейшая система, на который можно реализовать, наверное, любой сценарий, который взбредет в голову. Например, вот так выглядит почти все, что нужно для стабильной работы инкубатора:
Перед непосредственно закладкой, инкубатор поработал несколько дней в холостом режиме, где мы убедились, что внутренний микроклимат стабилен и быстро устанавливается после закрытия крышки. Зачем открывать крышку? На большей части срока инкубации, яйца нужно переворачивать 3-4 раза в день. В моем случае, у нас вертикальная закладка, и яйца я наклонял в стороны на 45 градусов по часовой стрелке. Делается это для правильного развития эмбриона внтури.
Перепела имеют короткий инкубационный срок - всего 17 дней. После их вылупления из яйца им по прежнему нужен специальный микроклимат, особенно в первые дни жизни. Для этого используется другое устройство под названием брудер, которое имитирует наседку, которая греет птенцов.
Устройство представляет собой такой же ящик, только с лампой в одном конце, которая постоянно горит. Птицы могут свободно перемещаться по ящику. Если им жарко - отойти от лампы подальше. Если холодно - подойти поближе.
Городить еще один ящик мне не хотелось, поэтому было решено совместить эти два девайса в одном исполнении. Инкубатор был немного доработан:
Как можно видеть - добавилась еще одна лампа, которая и возьмет на себя всю работу наседки. Лампа покрашена в красный цвет, чтобы не травмировать сетчатку птиц ярким светом. Подключена она через простейший диммер, чтобы можно было регулировать свечение и тепло.
На этом фото запечатлен финальный этап вылупления - яйца кладутся на пол на бок, влажность внутри повышается до 70-80%.
Камера позволяет присматривать за птичками в дальнейшем, а сейчас - наблюдать за вылуплением. При этом камера так же подключена к homeassistant через motioneye, где настроен поиск движения. Так мы и узнали, когда первое яйцо начало шевелиться.
Сейчас мы ждем со дня на день наших новых домашних жителей!
