Dryer - Умная сушилка для ESP32

Описание проекта

Dryer - это встраиваемое приложение для микроконтроллера ESP32, предназначенное для управления умной сушилкой. Проект написан на языке Rust с использованием ESP-IDF фреймворка и обеспечивает автоматическое управление температурой, вентиляцией и удаленное управление через MQTT.

Основные возможности

• 🌡️ Контроль температуры - автоматическое поддержание заданной температуры с использованием датчика DS18B20
• 🔄 Управление вентилятором - плавное регулирование скорости вращения вентилятора через PWM
• 🔥 Управление нагревателем - автоматическое включение/выключение нагревательного элемента
• 📡 MQTT интеграция - удаленное управление и мониторинг состояния через MQTT брокер
• 📶 WiFi подключение - автоматическое подключение к WiFi сети
• ⏰ Таймеры и планировщик - возможность запуска по расписанию
• 🛡️ Безопасность - защита от перегрева и автоматическое охлаждение

Архитектура системы

Основные компоненты

1. Dryer Module (src/dryer/)

Центральный модуль управления сушилкой:

• State - управление состоянием устройства (активно/неактивно)
• Heater - управление нагревательным элементом и логика сушки
• Fan - управление вентилятором с PWM регулированием
• Sensor - интерфейс для датчиков температуры

2. Temperature Sensor (src/dryer/sensor/temperature.rs)

Реализация датчика температуры DS18B20:

• Поддержка протокола OneWire
• Автоматический поиск устройства
• Высокая точность измерений (±0.5°C)

3. MQTT Module (src/mqtt/)

Удаленное управление и мониторинг:

• Подключение к MQTT брокеру
• Команды: Start (с указанием времени), Stop
• Публикация состояния устройства
• Обработка команд в реальном времени

4. WiFi Module (src/wifi/)

Сетевое подключение:

• Автоматическое подключение к WiFi
• Поддержка WPA2-Personal
• Автоконфигурация параметров сети

5. Time Management (src/time/)

Управление временем и таймерами:

• SyncTimer - синхронные таймеры с возможностью отмены
• OnceIn - ограничитель частоты выполнения операций
• Scheduler - планировщик периодических задач

6. Schedule Module (src/schedule/)

Планировщик задач:

• Периодические задания по времени
• Уникальные идентификаторы задач (UUID)
• Предотвращение повторного выполнения

Алгоритм работы

Цикл сушки

1. Нагрев - включение нагревателя при температуре ниже целевой
2. Сушка - включение вентилятора на среднюю скорость при достижении целевой температуры
3. Охлаждение - выключение нагревателя и вентилятора при превышении максимальной температуры

Управление вентилятором

• Off - постепенное снижение скорости до полной остановки
• Middle - работа на 70% от максимальной мощности
• Max - постепенное увеличение скорости до максимума

Безопасность

• Защита от перегрева (автоматическое охлаждение)
• Обработка ошибок датчика температуры (максимум 3 неудачных попытки)
• Graceful shutdown при получении команды Stop

Конфигурация

Переменные окружения (.env)

# WiFi настройки
SSID=your_wifi_network
PASS=your_wifi_password

# MQTT настройки
MQTT_CLIENT_ID=your_client_id
MQTT_USERNAME=your_mqtt_username
MQTT_PASSWORD=your_mqtt_password
MQTT_URL=mqtt://your_broker:1883

# Целевая температура (в градусах Цельсия)
TARGET_TEMPERATURE=45

MQTT API

Топики

Команды (входящие)

• /start - запуск сушки

  {"duration": 3600}  // время в секундах

• /stop - остановка сушки

Состояние (исходящие)

• /state - текущее состояние устройства

Зависимости

Основные зависимости

• esp-idf-svc - ESP-IDF сервисы для Rust
• embedded-svc - встраиваемые сервисы
• anyhow - обработка ошибок
• serde - сериализация/десериализация
• chrono - работа с датой и временем
• uuid - генерация уникальных идентификаторов
• onewire - протокол OneWire для датчиков
• log - логирование

Сборка

• embuild - система сборки для ESP-IDF

Сборка и запуск

Требования

• Rust toolchain с поддержкой ESP32
• ESP-IDF SDK
• Настроенные переменные окружения

Команды сборки

# Сборка в режиме разработки
cargo build

# Сборка в release режиме
cargo build --release

# Прошивка на устройство
cargo run

Структура проекта

src/
├── main.rs                 # Точка входа приложения
├── dryer/                  # Основной модуль сушилки
│   ├── mod.rs             # Состояние и сообщения
│   ├── fan/               # Управление вентилятором
│   ├── heater/            # Управление нагревателем
│   └── sensor/            # Датчики
│       └── temperature.rs # Датчик температуры DS18B20
├── mqtt/                  # MQTT клиент
├── wifi/                  # WiFi подключение
├── time/                  # Управление временем
│   ├── timer/             # Синхронные таймеры
│   └── limit/             # Ограничители частоты
└── schedule/              # Планировщик задач

Особенности реализации

Многопоточность

• Основной поток: MQTT обработка и WiFi
• Вторичный поток: управление сушилкой и датчиками
• Синхронизация через каналы (mpsc/mpmc)

Управление ресурсами

• Автоматическое управление периферией ESP32
• Безопасное освобождение ресурсов при завершении
• Обработка ошибок на всех уровнях

Производительность

• Оптимизированная сборка для встраиваемых систем
• Минимальное потребление памяти
• Эффективное управление питанием

Безопасность и надежность

• Валидация всех входящих команд
• Защита от переполнения буферов
• Graceful degradation при ошибках
• Автоматическое восстановление соединений
• Логирование критических событий

Лицензия

Проект разработан для внутреннего использования. Все права защищены.

Автор

Разработано для проекта умного дома на базе ESP32.