🌱 Капельный полив на ESP32

Автономная система капельного полива для дачного участка: 8 независимых каналов, автополив по влажности почвы, учёт расхода воды и контроль засора фильтра. Управление — полностью через Telegram-бота, без облаков и сторонних приложений (библиотеки Alex Gyver).

📑 Оглавление

• Возможности
• Состав системы
  • Компоненты
  • Схема подключения
  • Распиновка ESP32
• Установка
• Первый запуск
• Руководство пользователя
  • Команды бота
  • Роли пользователей
  • Структура меню
  • Статус системы
  • Типовые сценарии
• Как работает автоматика
• Данные на SD-карте
• Справочник по пунктам меню
• Обновление прошивки (OTA)
• Лицензия

Возможности

• 🌿 8 независимых каналов: клапан + ёмкостный датчик влажности почвы на каждый
• 🤖 Управление через Telegram — настройка, статус, отчёты, до 8 пользователей с ролями
• 💧 Автополив по влажности с гистерезисом; режимы «всегда ВКЛ», «всегда ВЫКЛ», «авто», «парник»
• 🔧 Авто-калибровка границ датчиков: диапазон сам расширяется под реальные условия, разовые выбросы отфильтровываются
• 🌙 Погодные блокировки: ночь и дождь (настраиваются)
• 📟 Датчик потока: расход за сессию и накопленный итог, текущая скорость в статусе
• 🧽 Контроль засора фильтра: тревога в Telegram при падении потока ниже порога
• 💪 Нагнетательный насос: пусковой режим + удержание по числу открытых клапанов
• 🗑️ Пролив дренажа после простоя, 🚰 заливка бака на ночь
• 📊 Журналы CSV на SD-карте, графики и отчёты прямо в чате
• 📤 OTA-обновление прошивки файлом через Telegram

Состав системы

Компоненты

Компонент	Назначение
ESP32 (DevKit)	контроллер
SD-карта, модуль 3.3 В	конфигурация, журналы CSV, отчёты
Кнопка (подтянута к земле)	сброс настроек
Датчик освещённости (дискретный)	определение дня/ночи
Датчик дождя (дискретный)	блокировка полива в дождь
Датчик потока YF-S201 (~450 имп/л)	учёт расхода и контроль фильтра, ставится на общую магистраль
DS3231 (I2C)	часы реального времени, синхронизация с NTP
PCF8574 (I2C, адрес 0x20)	расширитель портов для 8 клапанов
Релейный модуль, 8 каналов	управление клапанами полива
Реле ×3	нагнетательный насос, налив ёмкости, пролив дренажа
74HC4051	аналоговый мультиплексор датчиков влажности
Ёмкостные датчики влажности ×8	по одному на канал

Схема подключения

Распиновка ESP32

GPIO	Подключение	GPIO	Подключение
2	встроенный светодиод (индикация)	18	SD-карта · SCK
4	датчик освещённости	19	SD-карта · MISO
5	SD-карта · CS	21	I2C · SDA (DS3231, PCF8574)
12	74HC4051 · S0	22	I2C · SCL (DS3231, PCF8574)
13	74HC4051 · S1	23	SD-карта · MOSI
14	74HC4051 · S2	25	реле пролива дренажа
15	датчик дождя	26	реле нагнетательного насоса
16	кнопка сброса настроек	27	датчик потока YF-S201
17	реле налива ёмкости	33	АЦП — сигнал мультиплексора

Установка

Потребуется: Wi-Fi сеть с выходом в интернет и созданный Telegram-бот (инструкция по созданию бота).

1. Соберите схему
2. Скачайте исходники репозитория
3. Токен бота можно задать двумя способами (начиная с v1.8.0):
   • ничего не делать — при первом запуске устройство само попросит токен на странице настройки WiFi и сохранит его в EEPROM (так работают готовые бинарники из релизов);
   • вшить в прошивку — скопировать secrets.example.h в secrets.h и вписать токен (файл не коммитится в git).
4. Прошейте ESP32 (Arduino IDE или arduino-cli, плата esp32)

⚠️ У бота в @BotFather пропишите список команд:

reset - сброс состояния
control - управление поливом
status - текущий статус
pause - остановка статусных сообщений
continue - продолжение получения сообщений

Первый запуск

1. Настройка Wi-Fi. При первом старте устройство поднимает собственную Wi-Fi точку. Подключитесь к ней — откроется страница настройки: выберите домашнюю сеть, введите пароль и токен бота (если он не вшит в прошивку). После сохранения устройство перезагрузится.

   🔐 Токен хранится в EEPROM. Если он уже сохранён, поле «Токен» можно оставить пустым — значение не изменится. А если прошивка окажется без токена (например, взята из релизов), устройство при старте поднимет портал только для его ввода: сеть, пользователи и калибровки при этом сохраняются, и работа продолжится с того же места.

2. Регистрация владельца. Напишите боту кодовое слово со страницы настройки — вы становитесь владельцем устройства.

3. Базовая настройка через меню бота:

   • режимы работы клапанов → сценарий;
   • калибровка датчиков влажности;
   • названия культур по каналам;
   • пороги срабатывания.

4. Система готова к работе.

⚠️ Запомните кодовую фразу со страницы настройки Wi-Fi — без неё не зарегистрироваться владельцем.

💡 Сброс к заводским настройкам: зажмите кнопку на 3 секунды сразу после старта и дождитесь трёх коротких миганий светодиода.

Руководство пользователя

Команды бота

Команда	Действие	Кому доступна
/reset	сброс состояния меню, стартовое меню	всем зарегистрированным
/control	меню управления поливом	всем зарегистрированным
/status	текущий статус системы и датчиков	всем зарегистрированным
/pause	остановить статусные сообщения	всем зарегистрированным
/continue	возобновить статусные сообщения	всем зарегистрированным
/register	запрос на регистрацию	незарегистрированным

Роли пользователей

Роль	Как получить	Что доступно
👑 Владелец	первым вводит кодовое слово с портала настройки	всё + OTA-обновление; не может быть понижен или удалён
🎭 Администратор	назначается через «Пользователи → Повышение»	управление, настройка, пользователи, перезагрузка
👤 Пользователь	отправляет /register, админ подтверждает	управление поливом, статус, отчёты

Структура меню

Пункты с пометкой 👑 видят только администраторы и владелец.

• 👑 Перезагрузка
• 👑 Пользователи → Список · Повышение · Понижение · Удаление
• Управление
  • Режим работы · Названия · Пороги срабатывания
  • Расход воды · Пролив дренажа · Поиск датчика
• Статус
• Отчёты
  • Графики → за вчера · за сегодня · за декаду · за период · за дату
  • Файл за вчера · Файл текущий · Файл за дату
• 👑 Настройка
  • Работа ночью · Работа под дождём
  • Дельта влажности · Дельта калибровки
  • Авто-калибровка без задержки
  • Насос давления · Порог фильтра · Фильтр прочищен
  • Таймаут Telegram
  • Калибровка · Ручная калибровка
  • Сброс настроек · Удаление файлов

Статус системы

/status показывает полную картину одним сообщением:

Блок	Содержимое
📅 Дата и время	текущее время системы (NTP + RTC)
🌙/☀️ Погода	день или ночь, идёт ли дождь
🌱 По каждому каналу	название культуры, влажность %, порог %, состояние клапана, режим работы (владельцу дополнительно — сырое значение АЦП)
💧 Расход воды	литры за текущую сессию и накопленный итог
🧽 Фильтр	текущая скорость потока, эталон, порог тревоги, состояние (норма/засор)
💪 Насос давления	работает сейчас или нет и почему (пусковой режим / порог клапанов / дренаж), текущая настройка
💾 Память	свободная память контроллера

Типовые сценарии

🚿 Настроить автополив канала

1. Управление → Режим работы → выбрать клапан → 🤖 АВТО (или 🏠 А.П. для парника — поливает и в дождь)
2. Управление → Пороги срабатывания → выбрать клапан → ввести порог влажности в %. Клапан откроется при влажности ниже «порог − дельта» и закроется выше «порог + дельта» — как это работает
3. Управление → Названия → дать каналу имя культуры («🍅 Томаты»)

🔧 Откалибровать датчик влажности

1. Настройка → Калибровка → выбрать датчик
2. Опустить датчик в воду → ➡️ ДАЛЕЕ (это 100 % влажности)
3. Вытереть насухо → ➡️ ДАЛЕЕ (это 0 %)
4. Установить датчик в почву → ✅ ЗАВЕРШИТЬ

Если известны точные значения АЦП — Настройка → Ручная калибровка, ввести пару мин,макс.

🔍 Найти датчик, если неизвестен его номер

Управление → Поиск датчика: замер в воде, затем насухо — бот назовёт номер датчика с наибольшей разницей показаний.

💧 Посмотреть расход воды

Управление → Расход воды — литры за текущую сессию полива и накопленный итог, там же кнопка стирания данных. Текущая скорость потока — в Статусе.

🧽 Пришла тревога «засорился фильтр»

1. Перекройте воду и прочистите фильтр на магистрали
2. Настройка → Фильтр прочищен — система заново замерит скорость «чистого» потока

Подробнее о механизме — Контроль засора фильтра.

💪 Настроить насос повышения давления

Настройка → Насос давления:

• число 1–8 — держать насос включённым, пока открыто столько клапанов и больше;
• 9 — не держать, только пусковые 30 секунд при каждом открытии клапана.

Текущее состояние насоса и причина — в Статусе. Диаграмма работы.

📈 Получить графики и файлы измерений

Отчёты → Графики — график влажности по каналам за вчера/сегодня/декаду/период/дату. Отчёты → Файл... — бот пришлёт CSV-файл с измерениями (формат).

🔕 Отключить уведомления на время

Команда /pause, вернуть — /continue (действует до перезагрузки устройства).

👥 Добавить нового пользователя

1. Новый человек пишет боту /register
2. Администраторам приходит запрос со ссылкой-командой — админ нажимает её, человек зарегистрирован как «пользователь»
3. При необходимости повысить: Пользователи → Повышение

📤 Обновить прошивку по воздуху

Владелец отправляет в чат файл DripIrrigation.ino.bin — устройство обновится и перезагрузится. Подробнее.

Как работает автоматика

Общая картина: раз в минуту выполняется цикл полива, а фоновые задачи (бот, насос, контроль потока, дренаж, связь) работают непрерывно.

Полив по влажности

Раз в минуту система опрашивает все 8 датчиков (медиана из 9 замеров АЦП — устойчиво к помехам) и для каждого канала в режиме «авто» сравнивает влажность с порогом. Гистерезис (зона ±Δ вокруг порога) исключает дребезг — клапан не щёлкает туда-сюда при колебаниях показаний:

Авто-калибровка границ

Со временем реальный диапазон датчика уходит за границы, заданные при калибровке: почва после ливня оказывается влажнее «воды» из стакана, а в засуху — суше «сухого» замера. Тогда проценты упираются в 0 или 100 и перестают что-либо показывать.

Система расширяет границы сама: если показание вышло за границу, она отодвигается до этого значения с запасом в дельту калибровки. Границы только расширяются, сужения нет — сузить можно лишь перекалибровкой.

Два предохранителя:

• Разовые выбросы игнорируются. Граница двигается, только если превышение держится 3 минутных замера подряд. Один сбойный отсчёт АЦП (наводка, плохой контакт) обнуляет счётчик и ничего не портит. Внутри окна подтверждения берётся самое мягкое из превышений, чтобы выброс не утянул границу. Отключается настройкой «Авто-калибровка без задержки».
• Во время калибровки функция выключена. Пока открыт диалог калибровки или поиска датчика, датчик держат в воде или на воздухе — такие показания нельзя принимать за рабочие, иначе система «выучит» калибровочные экстремумы как норму.

Новые границы сохраняются на SD-карту автоматически.

Аварийный режим при неисправном оборудовании

Платы (RTC, SD-карта, расширитель клапанов PCF8574) инициализируются неблокирующе: если узел не отвечает, система всё равно завершает загрузку и поднимает бота. Неисправность приходит в чат с пояснением последствий — не нужно ехать к устройству и подключаться кабелем, чтобы понять, что случилось.

Пока неисправность не устранена:

• полив остановлен — работать с неисправным железом опасно;
• насос, дренаж и залив бака выключены напрямую по пинам (не через возможно мёртвый PCF8574);
• интерфейс бота свёрнут до отчёта и единственной кнопки «Перезагрузка» — починив контакт, систему можно поднять прямо из чата.

Погодные блокировки

Ночью и в дождь полив останавливается, если это запрещено в настройках. Исключения: каналы «всегда ВКЛ» и режим «парник» продолжают полив под дождём (но не ночью). При наступлении ночи подаётся сигнал заполнения ёмкости — за ночь вода прогреется к утреннему поливу.

Насос повышения давления

При открытии любого клапана насос включается минимум на 30 секунд для стабилизации давления. Дальше — по настройке: либо выключается, либо продолжает работать, пока открыто N и более клапанов:

Пролив дренажа также идёт с включённым насосом. Фактическое состояние насоса и причина всегда видны в Статусе.

Пролив дренажа

Если полив не шёл более 5 часов, при открытии первого клапана автоматически запускается пролив дренажа на 12 секунд — сброс накопившейся ржавчины из труб, чтобы не засорялись форсунки. Ручной запуск: Управление → Пролив дренажа.

Учёт расхода и контроль засора фильтра

На общей магистрали стоит импульсный датчик потока (YF-S201). Система считает расход за сессию полива и накопленный итог, а также непрерывно следит за скоростью потока:

Ключевые детали алгоритма:

• после открытия клапана трубы наполняются — поток кратковременно завышен, поэтому система дожидается стабилизации и только потом замеряет;
• эталон «чистого» фильтра запоминается автоматически (разовые выбросы отфильтровываются — новое значение должно продержаться несколько минут);
• замеры при работающем пусковом насосе и заливке бака не учитываются;
• тревога подтверждается несколькими окнами замера подряд и повторяется не чаще раза в сутки.

Данные на SD-карте

/configuration.dat      — конфигурация системы (бинарная)
/ГГГГ/ММ/ДД.csv         — журнал измерений за день

Каждую минуту в CSV дописывается по строке на канал:

Колонка	Описание
UnixTime	метка времени UNIX
DateTime	дата и время в читаемом виде
Index	номер канала (1–8)
Title	название культуры
Humidity	влажность, %
Valve	состояние клапана: 1 — открыт, 0 — закрыт
Border	порог срабатывания, %
Night	ночь: 1/0
Rain	дождь: 1/0

Файлы за прошлые годы можно удалить из бота: Настройка → Удаление файлов.

Справочник по пунктам меню

/reset — сброс состояния

Сбрасывает состояние меню и выводит стартовое меню

/status · меню «Статус»

Полный статус системы — расшифровка блоков

/pause — остановка статусных сообщений

Останавливает сообщения о событиях на устройстве (действует до перезагрузки)

/continue — продолжение получения сообщений

Возобновляет сообщения о событиях

👑 Перезагрузка

Перезапускает устройство (с подтверждением)

👑 Пользователи

• Список — зарегистрированные пользователи (идентификаторы и роли)
• Повышение — Пользователь → Администратор
• Понижение — Администратор → Пользователь (владельца понизить нельзя)
• Удаление — удаление пользователя (владельца удалить нельзя)

Управление

• Режим работы — режим каждого клапана: ✅ постоянно включен · ⛔ постоянно выключен · 🤖 автоматический по влажности · 🏠 парник (авто, работает и при дожде); кнопка «Установить для всех»
• Названия — имя выращиваемой культуры для каждого канала
• Пороги срабатывания — порог влажности каждого клапана в %
• Расход воды — литры за сессию и накопленный итог; стирание данных
• Пролив дренажа — ручной запуск пролива (12 секунд)
• Поиск датчика — определить номер датчика по замерам в воде и насухо

Отчёты

• Графики
  • за вчера — почасовой график влажности по каналам
  • за сегодня — почасовой график за текущий день
  • за декаду — последние 10 дней, 6 значений в сутки
  • за период — от 1 до 60 дней, целое(60 / кол-во дней) значений в сутки
  • за дату — график за выбранный день
• Файл за вчера — CSV-файл с измерениями за вчера
• Файл текущий — CSV-файл за сегодня
• Файл за дату — CSV-файл за выбранный день

👑 Настройка

• Работа ночью — разрешить/запретить полив ночью
• Работа под дождём — разрешить/запретить полив в дождь
• Дельта влажности — половина гистерезиса вокруг порога, % (0–100, по умолчанию 5)
• Дельта калибровки — запас у границ калибровки датчиков, ед. АЦП (0–2048, по умолчанию 15). Используется и как запас при авто-калибровке границ
• Авто-калибровка без задержки — двигать границу сразу по первому замеру за ней. По умолчанию выключено: граница двигается, только если превышение держится 3 замера подряд (3 мин) — так одиночный выброс АЦП не портит калибровку. Включайте, только если нужна мгновенная реакция
• Насос давления — держать насос при ≥ N открытых клапанах (1–8); 9 — только пусковые 30 с
• Порог фильтра — % от скорости «чистого» фильтра, ниже которого тревога (10–90, по умолчанию 50)
• Фильтр прочищен — сброс эталона после чистки, система замерит его заново
• Таймаут Telegram — через сколько секунд без связи считать её потерянной (120–3600, по умолчанию 180). Увеличьте, если приходит много сообщений о кратковременных обрывах связи
• Калибровка — пошаговая калибровка датчика: замер в воде, затем насухо
• Ручная калибровка — ввод граничных значений АЦП парой мин,макс
• Сброс настроек — возврат к заводским установкам
• Удаление файлов — удаление архивов измерений за прошлые годы

Обновление прошивки (OTA)

1. Возьмите готовый файл со страницы релизов (собирается автоматически в GitHub Actions) — или соберите сами (Скетч → Экспорт бинарного файла в Arduino IDE):
   • DripIrrigation.ino.bin — обычный (~1.3 МБ);
   • DripIrrigation.ino.bin.gz — сжатый (~0.8 МБ), удобнее по мобильному интернету — устройство распакует его само.
2. Отправьте файл в чат боту от имени владельца
3. Устройство скачает файл, обновится и перезагрузится; после старта придёт сообщение «🚀 Система запущена! Прошивка vX.Y.Z»

💡 Имя файла может содержать суффикс копии, который добавляет Windows при повторном скачивании: DripIrrigation.ino.bin (2).gz и DripIrrigation.ino (2).bin тоже принимаются — переименовывать не нужно.

🔁 Если пришло OTA Fetch Error — файл не удалось скачать (обычно не хватило памяти на защищённое соединение после долгой работы). Прошивка при этом не пострадала: просто отправьте файл ещё раз, а если повторяется — перезагрузите систему через меню и повторите.

✅ Проверить версию можно в любой момент — она указана в шапке /status. Если после OTA номер не изменился, обновление не применилось.

🛡️ OTA безопасен: прошивка пишется в неактивный раздел, загрузка переключается только при валидном образе. Неудачное обновление оставит устройство на прежней прошивке (не «кирпич»).

⚠️ Прошивка должна быть собрана под ту же схему разделов (partition scheme), что и установленная.

🏷️ Версия задаётся в version.h (FW_VERSION) и должна совпадать с git-тегом релиза.

Сторонние компоненты

• Библиотеки Alex Gyver: FastBot2, GyverNTP, GyverDS3231, FileData, CharDisplay и зависимости
• uzlib (zlib-лицензия) — потоковая распаковка gzip для OTA из .gz (файлы uzlib.h, tinflate.c, tinfgzip.c, crc32.c, adler32.c и заголовки)
• PCF8574 library (Renzo Mischianti)

Лицензия

WTFPL 2.0 — делайте с этим кодом что хотите, без каких-либо условий.

Исключение: файлы uzlib.h, tinflate.c, tinfgzip.c, crc32.c, adler32.c, defl_static.h, tinf.h, tinf_compat.h, uzlib_conf.h — это стороннее заимствование (uzlib) и они остаются под своей zlib-лицензией; уведомления об авторстве в них сохранены.