Лампа с энкодером: крутишь ручку — ярче

Лампу в спальне я долго делал на потенциометре и долго же с ним мирился: у ручки есть упоры — выкрутил в ноль и крутишь вверх мимо упора, — положение теряется при перезапуске, а механика дорожек со временем начинает шуршать. Энкодер закрыл все три претензии сразу: ручка крутится бесконечно в обе стороны, положения «ноль» у неё нет в принципе, а щелчки ощущаются пальцами лучше любой плёночки. KY-040 — это модуль с самой ручкой, парой линий тиков и кнопкой под большим пальцем; из него собираются и лампы, и термостаты, и меню настройки, но лампа — классика жанра, с неё и начнём.

Квадратурный сигнал энкодера — тема со своими граблями, и я разбирал её целиком в уроке про EC11 на прерываниях: там таблица переходов, честный подсчёт обоих каналов и война с фантомными шагами. Здесь задача проще — лампа живёт на одном тике за щелчок, — поэтому берём облегчённую схему и вкладываем силы в то, чего у потенциометра не было: плавный ход яркости к цели.

Потенциометр отвечает на вопрос «где ручка», энкодер — на вопрос «куда и на сколько её крутнули». Модуль KY-040 даёт три сигнала: CLK — импульс на каждый щелчок, DT — уровень, по которому читается направление в момент фронта, и SW — кнопка под нажатием на ось. По паспорту модуля на оборот приходится двадцать фиксированных щелчков и столько же импульсов CLK, питание — от 3,3 до 5 В, а подтяжки по 10 кОм на всех трёх линиях уже стоят на плате модуля: наружные резисторы не нужны. Из этого следует непривычное: яркость живёт не в детали, а в переменной скетча — после перезапуска счётчик начинается с вашего дефолта, у меня это 120 из 255.

Симулятор подсовывает упрощённую, но честную по смыслу механику: один фронт на CLK за щелчок, а DT в этот момент держит направление — при повороте по часовой HIGH, против — LOW. На реальном модуле фазы могут оказаться зеркальными, и это не поломка: если ручка крутит яркость в обратную сторону, просто поменяйте знак в обработчике. Для честной квадратуры с двумя каналами и таблицей переходов дорога ведёт в урок про attachInterrupt и в тот самый урок про EC11 — механику прерываний здесь предполагаю известной.

Самая короткая реализация — менять яркость прямо в обработчике прерывания: тик, плюс восемь, show(). Я так и делал, и лампа получилась дёрганой: двадцать щелчков на оборот — двадцать скачков яркости. Рабочая схема длиннее на одну переменную: тик только ставит цель — target = target ± 8 с зажимом в 0-255, — а loop() каждые 15 миллисекунд делает шаг в 4 единицы к этой цели. Полный ход от нуля до 255 — это 64 шага и около секунды на дорогу: фирменная мягкость диммеров, только без таймеров и без брокера. Схема ровно та же, что у MQTT-светильника с плавным переходом, с той разницей, что цель приходит не из payload топика, а от ручки — но локально, без всякой сети.

Числа подобраны под палец. Восемь единиц на тик — тридцать два щелчка на весь ход: комфортный жест «от темноты к чтению» укладывается в пол-оборота ручки. Шаг 4 за 15 мс — свет доезжает за секунду, но без мелкой дрожи: каждый кадр виден глазу как спокойный прирост, а не как вспышка. Захотите резче — поднимите шаг до 8, полный ход уляжется в полсекунды; медленнее — шаг 2 и дорога в две секунды, моё любимое для ночника.

Быстрое кручение это схема не ломает, а демонстрирует: тики сыпятся чаще, target уезжает вперёд, а loop дотягивает свет со своей постоянной скоростью — до 4 единиц за 15 мс, то есть около 266 единиц в секунду, быстрее любого пальца. Разрыв между целью и светом в этот момент — не баг, а очередь заданий в одну переменную: докрутите и отпустите, лампа сама приедет в точку, где ручку оставили. Именно это поведение отличает прибор от переключателя, который просто прыгает на восемь единиц за щелчок.

Кнопка SW под осью ручки — вторая ручка этой лампы, и у неё одно-единственное право: переключать белый с тёплого на холодный. Тёплый — CRGB(255, 170, 90), про него я писал в уроке про диммер; холодный — CRGB(150, 190, 255), синему каналу здесь главная роль, и глаз читает это как «рабочий свет» или «лунный». Пропорции собираются сознательно, а не подбором: механика CRGB с тремя каналами и типовые пропорции разложены в уроке про CRGB и fill_solid. Читается SW как обычная кнопка на INPUT_PULLUP с фронтом и гейтом 50 мс — механика кнопки без изменений, просто ручка теперь вращается.

Самое интересное — ноль. Когда тек считается до нуля, скетч зовёт FastLED.clear(): лента гаснет целиком, а обработчик прерывания продолжает жить и считать тики. Вариант «отключить» через detachInterrupt я пробовал и похоронил: после отцепления первый щелчок против часовой на нуле теряется без следа, и лампа отказывается включаться ровно тогда, когда вы крутили ручку вслепую. Clear при нуле — честный аналог детача: ток пикселей падает до нуля, скетч слушает ручку дальше, и один тик вверх возвращает свет. Между прочим, ещё и повод помнить про бюджет тока: нулевая яркость — единственный режим, где лента не ест ничего.

Одна грабля остаётся на реальной макетке: дребезг самих щелчков. У KY-040 контакты механические, и при длинных проводах один щелчок иногда даёт два фронта подряд — яркость прыгает на шестнадцать единиц, будто вы крутнули дважды. Подтяжки модуля гасят это не всегда; лечение то же, что у любого быстрого источника: окно в одну-две миллисекунды в обработчике или конденсатор вдоль CLK — механику отсечки внутри ISR мы разбирали в уроке про антидребезг в прерывании. Окно там собрано на той же разности millis() и метки, только в масштабе одной миллисекунды, а не пятидесяти: быстрые источники фильтрует время, человеческие — порог.

И последнее — про размер лампы. Шестнадцать пикселей в симуляторе — учебный формат; на реальной ленте в деревянном бруске я ставлю 24-32: тёплый белый на такой длине уже освещает страницу книги, а ток при обычных яркостях держится в пределах пары сотен миллиампер. Всё, что выше, — уже вопрос блока питания, а не ручки.

Кластер управления руками на этом сошёлся в полный набор: непрерывная ручка с фильтром, кнопка-переключатель сцен, энкодер с плавным ходом. Все три прибора держатся на одном и том же скелете — millis-цикл, который никогда не спит, буфер, который меняет только одна ручка за раз, и числа с зажимами на границах. Возьмите любой из трёх скетчей и добавьте четвёртую ручку — это лучший экзамен на понимание каркаса: каркас не должен заметить гостя.