Автоматическая дверца курятника по датчику освещённости: проект на ESP32 и сервоприводе

Зачем курятнику дверца на автомате

Куры встают с рассветом и сами выходят во двор, вечером возвращаются домой. Хозяину остаётся открывать дверцу утром и закрывать вечером — и не забывать: один пропущенный закат, и ночью в курятник приходит лиса или хорёк. Автоматика перекладывает это на железо, а датчик света тут удобнее таймера — время рассвета ползёт по календарю, и еженедельная подстройка часов надоедает.

Из чего собираем

Задача звучит просто, но требует точного измерения света, двух порогов, плавного хода створки и памяти о состоянии после сбоя питания. Это закрывается тремя модулями.

BH1750 — цифровой люксметр на I2C. Диапазон 1–65535 лк, погрешность ±20%, потребление 120 мкА. Он выдаёт люксы, а не «какое-то сопротивление», как фоторезистор, поэтому пороги выбираются один раз. Подробнее о разнице — в обзоре BH1750 против фоторезистора.

Сервопривод тянет створку. Для лёгкой дверцы 20×30 см из фанеры 4 мм хватает SG90: момент 1,8 кг·см при весе 9 г. Но зимой створку заклинивает льдом, а шестерни SG90 — пластик POM. Надёжнее сразу MG996R с шестернями из алюминия 6061-T6: 9,4 кг·см при 4,8 В, 11 кг·см при 6 В — с плечом 6 см это тяга почти в полтора килограмма, створка поедет даже с обмерзанием. Паспортные токи MG996R: 10 мА в покое, 170 мА без нагрузки, 1400 мА стопор (при 6 В — до 2,5 А). Цифры обеих серв — из обзора сервоприводов.

DS3231 — страховка по времени. Точность ±2 ppm при 0…+40 °C, живёт на батарейке годами. Если после 23:00 дверца почему-то открыта, контроллер закрывает её принудительно, что бы ни показывал датчик. Шина I2C у часов общая с BH1750.

Характеристики по паспортам

Механика и схема подключения

Механика несложная: на шкив сервы наматывается леска, перекинутая через блок; конец крепится к створке, возврат — резинкой. Оборот шкива радиусом 6 см даёт примерно 37 см хода лески — на створку с ходом 30–35 см. Момент расходуется только на трение и лёд, поэтому MG996R здесь с запасом.

Электрика: BH1750 и DS3231 вешаются на одну шину I2C ESP32 — SDA на GPIO21, SCL на GPIO22, ADDR датчика на землю — адрес 0x23. Датчик света питай от 3V3: логика ESP32 трёхвольтовая. Сервопривод: сигнальный провод — на GPIO13, питание — от отдельного блока 5–6 В на 2 А и больше, земля общая. От пина 5V платы серву кормить нельзя: стопорный ток 1,4 А просадит питание, и ESP32 уйдёт в перезагрузку посреди движения створки.

Код: два порога и плавный ход

Ключевая идея — гистерезис. Закрытие по «темнее 5 лк», открытие по «ярче 20 лк»: между порогами дверца ничего не делает, и пасмурный день не превращается в дёрганье створки.

// Дверца курятника: BH1750 (0x23) + сервопривод
// ESP32: I2C — SDA 21, SCL 22; серво — GPIO13.
// Для Arduino Uno: BH1750 на A4/A5, серво — D9.

#include <Wire.h>
#include <ESP32Servo.h>           // на Arduino Uno — Servo.h

const uint8_t BH_ADDR = 0x23;     // ножка ADDR на GND
const int SERVO_PIN = 13;
const int CLOSED = 90, OPEN = 0;  // крайние положения створки
const float OPEN_LUX  = 20.0;     // ярче 20 лк — рассвет, открываем
const float CLOSE_LUX = 5.0;      // темнее 5 лк — сумерки, закрываем

Servo hatch;
bool isOpen = false;

float readLux() {                 // режим 0x10: 1 лк, 120 мс
  Wire.beginTransmission(BH_ADDR);
  Wire.write(0x10);
  Wire.endTransmission();
  delay(130);
  Wire.requestFrom((int)BH_ADDR, 2);
  if (Wire.available() < 2) return -1;
  uint16_t raw = (Wire.read() << 8) | Wire.read();
  return raw / 1.2;               // по datasheet ROHM: счёт / 1,2
}

void moveSmooth(int from, int to) {
  int step = (to > from) ? 1 : -1;
  for (int a = from; a != to; a += step) {
    hatch.write(a);
    delay(30);                    // 90° ≈ 3 с, створка не бьётся
  }
  hatch.write(to);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.begin(21, 22);             // на Uno — Wire.begin();
  hatch.attach(SERVO_PIN);
  hatch.write(CLOSED);            // после сбоя считаем створку закрытой
  Serial.println("Готов");
}

void loop() {
  float lux = readLux();
  if (lux >= OPEN_LUX && !isOpen) {
    moveSmooth(CLOSED, OPEN);
    isOpen = true;
    Serial.printf("%.1f лк — открыл\n", lux);
  } else if (lux > 0 && lux <= CLOSE_LUX && isOpen) {
    moveSmooth(OPEN, CLOSED);
    isOpen = false;
    Serial.printf("%.1f лк — закрыл\n", lux);
  }
  delay(10000);                   // опрос раз в 10 секунд
}

После сбоя питания код считает створку закрытой — ночью это безопаснее, чем «открыта». Состояние стоит держать в энергонезависимой памяти (на ESP32 — Preferences, у Arduino — EEPROM), а проверку по DS3231 «после 23:00 принудительно закрыть» добавить отдельной веткой в loop().

Частые ошибки

1. Сервопривод питают от пина платы. Самая частая причина «ESP32 перезагружается при закрытии». Только отдельный блок питания 5–6 В от 2 А, земля общая.
2. Один порог вместо двух. При пороге «10 лк в обе стороны» дверца дёргается весь пасмурный день: освещённость плавает вокруг значения. Гистерезис обязателен.
3. Датчик видит фонарь или лампу курятника. BH1750 ставят снаружи, под козырёк, смотрящим в небо, — подальше от уличного фонаря и собственной подсветки. Иначе в полночь наступит «рассвет».
4. SG90 зимой. Пластиковые шестерни и лёд на направляющей убивают серву за сезон: она жужжит, греется и не доезжает. Металлические шестерни и вычищенная направляющая решают проблему.
5. Створку заклинило — а серв давит. Если ход остановился (лёд, паутина, перекос), привод продолжит давить и перегреется. Спасают паузы по 30 мс в плавном ходе и регулярная чистка направляющей.

Получившийся узел стоит копейки и живёт автономно месяцами: два датчика на одной шине, один привод, никаких реле. Нужна и автоматика полива — модули те же, отличается только исполнитель (см. готовый проект про теплицу).

Информация собрана из открытых источников и паспортов производителей и не является истиной в последней инстанции. Характеристики, распиновку и совместимость проверяйте по документации конкретной партии модуля перед покупкой и подключением.