/*
Messung der Temperatur und Feuchte mit einem DHT22-Sensor
Berechnung des Sättigungsdampfdruck SVP
Berechnung des VPD (Vapor Pressure Deficit) 
Regelung der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit anhand des VPD-Wertes
Regelung der Heizung, des Luftbefeuchters und der Entlüftung
*/
//******************************************************************************
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <DHT.h>
//******************************************************************************
#define DHT_PIN 6                  // Temperatur & Feuchte Sensor DHT22 an Pin 6
#define DHTTYPE DHT22
#define HEAT_PIN 7                  // Heizmatte an Pin 7
#define MOIST_PIN 8                 // Luftbefeuchter an Pin 8
#define FAN_PIN 9                   // PWM-Signal für Lüfter an Pin 9
//#define TACHO_PIN 2               // Lüftergeschwindigkeit (2 Pulse pro Umdrehung )
#define Hmin 41                     // min. Feuchtigkeit
#define Hmax 55                     // max. Luftfeuchte
#define Tmin 22                     // min. Temperatur 
#define Tmax 28                     // max. Temperatur
#define interval_dht 2000
#define intervalMoist 1000
#define delayMoist 10000
#define intervalSerialPrint 1000
//******************************************************************************
//dht DHT;                           // DHT22 Sensor initialisieren
DHT dht (DHT_PIN, DHTTYPE);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); // LCD mit 4 Zielen à 20 Spalten
// *****************************************************************************
unsigned long startMillis_dht;
unsigned long startTimeIntervalMoist = 0;
unsigned long startTimeDelayMoist = 0;    
//unsigned long previousMillisSerialPrint = 0; 
//******************************************************************************
float dht_t;                        // Temperatur
float dht_h;                        // Feuchtigkeit
float VPD;                          // Vapor pressure deficiet
float SVP;                          // Sättigungsdampfdruck
boolean HEAT_I = true;              // Heizung
boolean MOIST_I = true;             // Luftbefeuchter
boolean MOIST_F = false;
unsigned int pwm_fan;
 //******************************************************************
void setup() {

  dht.begin();                                       // DHT22 Sensor starten
  startMillis_dht = millis();                            // Initial start time (DHT22) 
  //TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000 | 0x01;             // Setzt Timer1 (Pin 9 und 10) auf 31300Hz
  TCCR1A = 0;                                        // undo the configuration done by...
  TCCR1B = 0;                                        // ... the Arduino core library
  TCNT1 = 0;                                         // reset Timer
  TCCR1A = _BV(COM1A1) | _BV(COM1B1) | _BV(WGM11);   // undo default timers
  TCCR1B = _BV(WGM13) | _BV(CS10);                   // for Pins 9 & 10
  ICR1 = 320;                                        // PWM will be 0 to 320 instead of 0 to 255 -> 25kHz
  
  pinMode(FAN_PIN, OUTPUT);
  //pinMode(TACHO_PIN, INPUT);
  //attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), counter, RISING); // Tachosignal an D2 mit 10K 5V Pullup
  //attachInterrupt(0, counter, FALLING);

  pinMode(HEAT_PIN, OUTPUT);       // Heizung
  digitalWrite(HEAT_PIN, LOW);     // Ausschalten
  pinMode(MOIST_PIN, OUTPUT);      // Luftbefeuchter
  digitalWrite(MOIST_PIN, LOW);    // Ausschalten
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);    // Kontroll LED für Loop

  lcd.init();
  lcd.clear();
  lcd.backlight();

/* Serial.begin(115200);
  Serial.flush();
  delay(500);
*/
}
//***************************************************************************
void loop() {

readSensor();
//tacho();
Luefterregelung();
Regelung();
printLCD();
//Plotter();   
}
//**************************************************************************
void readSensor() {

  //Zeile 4
  lcd.setCursor(19,3);
  lcd.print("1"); 

  unsigned long currentMillis_dht = millis();
  if (currentMillis_dht - startMillis_dht >= interval_dht) {

  startMillis_dht = currentMillis_dht;
  dht_t = dht.readTemperature();      // Temperatur auslesen
  dht_h = dht.readHumidity();         // Luftfeuchte auslesen
  
  digitalWrite(LED_BUILTIN, !digitalRead(LED_BUILTIN));

  }
}
//*****************************************************************************
void Regelung() {

  //Zeile 4
  lcd.setCursor(19,3);
  lcd.print("2"); 

  float a = 7.5;
  float b = 237.3;
  //float SVP;                          //Sättigungsdampfdruck in hPa

  // Berechnung Sättigungsdampfdruck
  SVP = (6.1078 * 100) * pow(10, (a * dht_t) / (b + dht_t));   // Sättigungsdampfdruck in hPa (saturation vapor pressure)
  VPD =  ((((100 - dht_h) / 100) * SVP)/1000);                // VPD-Wert

  if (dht_t < Tmin)                                          // Sensor-Temperatur kleiner als Mindest-Temperatur
      HEAT_I = true;
  if (dht_t > Tmax)
      HEAT_I = false;
  if (dht_h < Hmin)   
      MOIST_I = true;
  if (dht_h > Hmax)   
      MOIST_I = false;

  if (HEAT_I) {
     digitalWrite(HEAT_PIN, HIGH);
    }
  if (!HEAT_I) {
     digitalWrite(HEAT_PIN, LOW);  
   }
  if (MOIST_I && !MOIST_F) {
     digitalWrite(MOIST_PIN, HIGH);
     MOIST_F = true;
     startTimeIntervalMoist = millis();
     }
    if (digitalRead(MOIST_PIN) && millis() - startTimeIntervalMoist > intervalMoist) {
       digitalWrite(MOIST_PIN, LOW);
       startTimeDelayMoist = millis();
    }
  if (!digitalRead(MOIST_PIN) && millis() - startTimeDelayMoist > delayMoist) {
     MOIST_F = false;  
  }  
 }
//************************************************************************************
  void Luefterregelung()  {
  
  //Zeile 4
  lcd.setCursor(19,3);
  lcd.print("3"); 

  //* Lüftersteuerung
  // Lüftergeschwindigkeit über den Temperaturbereich einstellen
  // Tmin->0% PWM | Tmax->100% PWM
  unsigned int pwm_temp;
  unsigned int pwm_hum;

   pwm_temp = map(constrain(dht_t, Tmin, Tmax), Tmin, Tmax, 0, 320);
   pwm_hum = map(constrain(dht_h, Hmin, Hmax), Hmin, Hmax, 0, 320);
   pwm_fan = max(pwm_temp, pwm_hum);
   analogWrite(FAN_PIN, pwm_fan);
  }
//***********************************************************************************
/*  void tacho() {
  //takt_vent = digitalRead(takt_ventPin);
  currentMillis_vent = millis();
  
  while((millis() - currentMillis_vent) < interval_vent) {       
  }
      rpm_vent = takt_ventCounter * 3;                     // 60/2
      takt_ventCounter = 0;
}
void counter(){
  takt_ventCounter++;
} */
// ****** LCD ***************************************************************
void printLCD () {

   //Zeile 4
  lcd.setCursor(19,3);
  lcd.print("4"); 

  //Zeile 1
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("T:");lcd.print(dht_t,1);lcd.print(" \337C "); 
    
  //Zeile 2
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("F:");lcd.print(dht_h,1);lcd.print(" %rF");  
 
  //Zeile 1
  lcd.setCursor(11,0);
  lcd.print("Heat: ");
  
  if (HEAT_I == true) {
    lcd.print("ON ");
  } else if (HEAT_I == false) {
    lcd.print("OFF");
  }
 
  //Zeile 2
 lcd.setCursor(11,1);
 lcd.print("Moist:");

  if (MOIST_I == true) {   
      lcd.print("ON ");
    }  else if (MOIST_I == false){                                     
      lcd.print("OFF");
    }
  
//Zeile 3
  lcd.setCursor(0,2);
  lcd.print("VPD:");lcd.print(VPD,2);

  lcd.setCursor(11,2);
  lcd.print("FAN: ");lcd.print(map(pwm_fan, 0, 320, 0, 100));lcd.print("% ");
  
  //Zeile 4
  lcd.setCursor(0,3);
  lcd.print("SVP: ");lcd.print(SVP,0);lcd.print(" hPa ");
}
/*
void Plotter () {

  unsigned long currentMillisSerialPrint = millis();
  if (currentMillisSerialPrint - previousMillisSerialPrint >= intervalSerialPrint){
    previousMillisSerialPrint = currentMillisSerialPrint; 
    Serial.print(dht_t); Serial.print('\t');
    Serial.print(dht_h); Serial.print('\t');
    Serial.print(VPD); Serial.print('\t');
    Serial.print(pwm_fan); Serial.print('\t');
    Serial.println();
  }
}
*/