Свой ИК-пульт: IrSender и sendNEC

Родной пульт — расходник: сенсорные плёнки протираются, корпуса трескаются, кнопки залипают. Для гаража мне нужен был пульт, который переживёт пыль, замасленные руки и падение с полки: крупные тактовые кнопки на макетке, батарейка на месяцы, никакого сенсора. Так родился этот урок — пульт как прибор, а не как стенд: диод с правильным током, кадр с правильным адресом, повторы при удержании и одна ловушка, о которой туториалы молчат, потому что никто не вешает приёмник на плату передатчика.

Раздел уже выкладывал кирпичи по одному: выбор диода, резистора и ток — в уроке про передатчик 940 нм, сам вызов sendNEC с адресом и командой — в уроке про IrSender.sendNEC, пульт из трёх кнопок — в уроке про свой пульт из Arduino. Здесь я собираю кирпичи в один прибор и разбираю то, чего там не было: где честно хватает тока пина, как строятся повторы при удержании и почему приёмник на той же плате слышит собственные кадры. Адреса в примерах — мои, снятые сниффером; у вашей техники они свои.

Три решения, которые определят всё остальное, принимаются до кода: сколько миллиампер отдать диоду, какой адрес занять и как передатчик будет жить с приёмниками, которые его слышат. Каждое разбираю отдельно — они не зависят друг от друга, и порядок можно менять. Единственное, что стоит выбрать заранее, — корпус: тактовые кнопки на голой макетке живут до первого падения, и если пульт для гаража, посадите их на общую планку, а батарейный отсек — на липучку. Половина надёжности прибора делается до первой строки кода, и это не про эстетику, а про контакты.

Диод на 940 нанометров вешается на пин через 100–150 Ом: от пяти вольт это (5 − 1,2)/150 ≈ 25 мА через 150 Ом и около 38 мА через 100 Ом, при потолке пина в 40 мА. Звучит страшно, пока не вспомнишь режим: кадр NEC живёт около 68 миллисекунд, внутри него несущая 38 кГц гонит диод лишь треть времени, а между нажатиями он отдыхает секундами — средний ток не дотягивает до десятка миллиампер, и кристалл холодный. Постоянно держать такие токи нельзя: у передатчика непрерывного света диод на 100 Ом грелся у меня до неприятных температур, и тот же расчёт среднего тока в импульсе спасает и здесь — пульт жмут секунды, а не минуты подряд.

Кадр, который уходит из sendNEC, несёт 32 бита: адрес, инверсию адреса, команду, инверсию команды — раскладку по байтам я не пересказываю, она разобрана в уроке про 32 бита NEC. Вызов sendNEC(адрес, команда, повторы) в четвёртой версии берёт эти поля отдельно, а третьим аргументом — число коротких кадров-повторов, которые библиотека вставит после полного кадра с шагом 110 миллисекунд, как у родного пульта при удержании. Громкости просят два-три повтора, команды-переключатели вроде mute — ноль, иначе второй кадр перевернёт состояние обратно.

IrSender.begin() на Uno и Nano садится с несущей на пин 3 — это выход второго таймера, и если на той же плате живёт приёмник, роли дерутся за один ресурс: правило раздельных плат со ссылкой на разбор таймера 2 ещё пригодится ниже, в ловушке эха. Свои адреса держу константами с комментарием, кому они принадлежат: через полгода в доме три самодельных пульта, и книга адресов в шапке скетча окупается каждый раз, когда приборов становится больше двух.

Лесенка дальности складывается из тока и конуса свечения, и считать её честнее от своих стен. Диод напрямую с пина на 25 мА доезжает на метр-полтора прямым лучом — для ночника в шаге от кровати этого хватает с запасом. Для комнаты нужен транзистор: база через 330 Ом, коллектор на катод, ток диода 60–100 мА — и четыре-пять метров стоят стабильно, пятый плавает от того, ровно ли смотрит диод. Родные пульты с их выверенной оптикой и узким конусом бьют на пять-восемь метров по прямой, а отражение от белой стены съедает примерно половину — через два угла кадр доходит уже в лотерейном режиме.

И всё же не стоит гнаться за восемью метрами, если пульт предназначен для одной комнаты. Каждая ступень тока стоит деталей: транзистор, пара резисторов, аккуратная земля. Мой гаражный пульт с транзистором честно бьёт через весь бокс, но пользуюсь им только у ворот — остальное время работают первые полтора метра, на которых хватит и диода с пина. Путь упрощения здесь честнее пути усиления: сначала посчитайте, где пульт реально будет лежать, и только потом решайте, нужен ли ему транзистор вообще.

Метрику я держу не на глаз, а на счёте кадров: скетч шлёт пачку из десяти команд с паузой в треть секунды, отходишь и считаешь дошедшие. До трёх метров мои стенды приносили все десять, на четырёх — семь, на пяти — парочка; одиночный успех на пределе — лотерея, а не метрика, потому что рука в момент отправки всегда подыгрывает. Подробная геометрия приёмника по углам и высотам — в уроке про дальность и геометрию, здесь беру из него одно: чистая линия видимости стоит дороже любого тока.

Ловушка подстерегает там, где хочется сэкономить плату. Допустим, передатчик на Uno, а рядом на той же макетке — приёмник для проверки кадров: вы жмёте кнопку, и в мониторе честно печатается адрес и команда. Проблема в том, что печатает он их на свои же кадры: приёмник декодирует всё, что прилетело в конус, и не знает, что отправитель сидит в десяти сантиметрах. Дальше хуже: если на этой плате живёт логика управления — реле, свет, счётчик — она честно выполняет собственные команды. Прибор щёлкает сам с собой, а вы ищете помехи там, где виновато эхо; у меня такой макет-трансивер неделю переключал собственное реле каждой своей командой, пока я не разнёс роли по платам.

У эха три честных решения, и все три проверены на своих стендах. Первое — раздельные платы: передатчику своё, приёмнику своё, и конфликт второго таймера заодно исчезает. Второе — фильтр по адресу: свои кадры приёмник узнаёт по константе ADDR и пропускает мимо логики, как в приёме с белым списком; это правильный выбор, когда пульт и приёмник обязаны жить на одной плате — пульт-мигалка с подтверждением, трансивер. Третье — пауза приёма на время отправки: грубовато, но для редких команд хватает.

И заметьте, как это связано с таймером: даже без эха две роли на одном чипе дерутся за второй таймер ATmega328, и поведение такой платы плавает от версии библиотеки к версии. Мой вывод после трёх переделок — железный: передатчик получает свою плату, приёмник свою, а одна плата на две роли живёт только с фильтром по адресу и только там, где логика простая.

Отдельный случай — стенд проверки, который живёт с пультом добровольно. Пока вы отлаживаете пульт, приёмник рядом нужен каждый вечер, и у меня он так и стоит: на столе вторая плата-сниффер печатает каждый кадр первого. Разница с ловушкой в том, кто слушает: внешний сниффер не исполняет команды, ему нечего выполнять, и его честные показания не мешают никому. Приёмник на плате с логикой — другая история: он не сообщает, а действует, и именно действие делает эхо дорогим.