Управляем светом с пульта: команды и повтор

Ночник у изголовья собрался за вечер: светодиодная лента, полевой транзистор, Arduino. Оставалась мелочь — выключатель. Вставать в темноте к макетке было лень, и я приделал к проекту ИК-приёмник с пультом из прошлого урока: одна кнопка — свет, ещё две — ярче и темнее.

Через неделю у ночника обнаружился полтергейст: я нажимал кнопку один раз, а свет иногда мигал — выключался и тут же включался обратно. Симптом был плавающий: из пяти нажатий дважды срабатывало лишнее. Код выглядел честно: decode, команда, переключение. Откуда вторая посылка, если палец уже давно отпустил кнопку?

В этом уроке повесим действия на кнопки через switch, поймаем виновника мигания — автоповтор NEC — и приручим его: удержание кнопки будет плавно менять яркость, а не дёргать свет. Финальный скетч получится на порядок полезнее простого «нажал — загорелось».

Когда действий больше одного, каскад из if и else if разрастается и читается плохо. У switch с командами из байта два плюса. Первый — он выглядит как меню: кнопка 67 — сделать то, кнопка 21 — сделать сё. Второй — проваленный case: забудете break, и выполнение тихо сползёт в следующий блок, а искать такое сложнее всего, потому что компилятор не ругается. Это не теория — я дважды наступал на эти грабли, пока не выработал привычку ставить break сразу, одной строкой с кодом.

Команды берём из своей таблицы, собранной в прошлом уроке. У типового пульта из набора: 67 — PLAY, 21 — VOL+, 7 — VOL-. Логика первого шага: PLAY переключает свет, кнопки громкости меняют яркость. Пин для светодиода или ленты нужен с ШИМ: на Uno это 3, 5, 6, 9, 10 и 11 — возьмём 9.

Названия команд я сразу заворачиваю в именованные константы над setup(): const byte CMD_PLAY = 67, CMD_BRIGHTER = 21, CMD_DIMMER = 7. Через неделю код с голыми числами превращается в загадку, а с именами — в читаемый сценарий: case CMD_PLAY виден и через полгода, и в чужих руках. Компилятор подставит те же самые байты, так что счастье бесплатное.

Здесь три приёма, которые я тащу из проекта в проект. Первый: команда сразу кладётся в byte cmd — байт ровно под размер команды, в отладке он компактнее. Второй: переключение через lightOn = !lightOn — классический toggle, одна строка вместо веток «если горит — потушить, иначе зажечь». Третий: digitalWrite(LED_PIN, lightOn) — неочевидная, но легальная передача bool прямо в порт: true превращается в HIGH.

Запустите этот скетч в симуляторе и понажимайте PLAY. Всё работает — ровно до тех пор, пока вы случайно не удержите кнопку чуть дольше обычного. Тогда и вылезает полтергейз из вступления: свет мигает сам. Пора смотреть под капот протокола.

Отдельное слово про нагрузку. В симуляторе на пине 9 сидит скромный светодиод; на реальной ленте так делать нельзя — пин Arduino отдаёт максимум 40 мА, а метр ленты ест 400–600 мА. Между ними ставится полевой транзистор: пин управляет затвором, лента питается своим толстым проводом через исток-сток. Общая земля у платы и ленты обязательна — без неё ШИМ работает как попало.

Удержание кнопки — отдельный случай протокола NEC. Пульт не пересылает все 32 бита заново, а каждые 108–110 миллисекунд шлёт короткий кадр-повтор: «я всё ещё держу ту же кнопку». Библиотека IRremote добросовестно декодирует каждый такой кадр, decode() возвращает ту же команду снова и снова, пока палец на кнопке. Полсекунды удержания — это четыре-пять лишних переключений: вот и всё объяснение мигания.

Мой первый фикс был тупым: после обработки команды я вставил delay(400), чтобы подавить повторы. Получил вторую проблему — нажатия начали теряться. Пульт честно слал кадр, плата спала в delay, команда пропадала, и ночник иногда просто не реагировал с первого раза. Классический тупик: лечим симптом, ломаем соседний орган.

Правильное решение спрятано в поле decodedIRData.flags: бит IRDATA_FLAGS_IS_REPEAT поднят ровно у повторных кадров и опущен у первого нажатия. Логика строится на этом разделении: команды-переключатели реагируют только на первое нажатие, а команды регулировки — на все кадры подряд. Так автоповтор из вредителя превращается в фичу: держите VOL+ — яркость плавно ползёт вверх, отпустили — остановилась. Точно так же ведёт себя ваш телевизионный пульт, когда вы долго держите громкость.

Заметьте: автоповтор ИК-пульта — не дребезг физической кнопки. Дребезг — это когда контакты дребезжат пару десятков миллисекунд при одном нажатии, и его лечат паузой. Здесь кнопка механически идеальна: пульт сам, по протоколу, шлёт повтор, пока его держат. Поэтому и решение лежит на уровне протокола — читать флаг, а не городить таймеры поверх decode(). Когда я это понял, из скетча исчезли три самодельных таймера.

analogWrite(LED_PIN, brightness) выставляет на пине ШИМ — прямоугольный сигнал, у которого доля «единиц» равна яркости: 0 — свет погашен, 255 — полная мощность. Светодиод мигает так быстро, что глаз видит только среднее. Шаг регулировки — вопрос вкуса, но с условием: для ночника я беру шаг 20 — от нуля до полной яркости за тринадцать нажатий; для рабочего света над столом ставлю 40, иначе до нужного уровня ждать утомительно.

constrain() — страховка от переполнения: без него 250 плюс 20 превратилось бы в 14 — байт переполнился бы, и у полного света яркость вдруг упала. Диапазон PWM честный, от 0 до 255, и constrain держит значение внутри границ, сколько ни жми. И последняя деталь: яркость применяется, только если свет включён — прибавлять яркость выключенной лампе бессмысленно.

Занятный эффект, о котором узнают на видео: снимая ленту на телефон, вы увидите бегущие по свету полосы. Это не неисправность — камера снимает ШИМ покадрово, и вспышки, невидимые глазу, на видео складываются в полосы. Лента при этом работает нормально; а вот если полосит на глазах — ищите плохой контакт или короткий провод питания.

Ночник собран окончательно: свет, яркость, регулировка с удержания, готовность к чужим пультам. Дальше по разделу — отправка собственных ИК-команд и управление несколькими приборами сразу; а если ваши устройства уже говорят по радио Wi-Fi, переходите к разделу MQTT: там платы перестают только мигать светом и начинают разговаривать с сервером.

А пока попробуйте режимы из эксперимента номер два — три уровня яркости одной кнопкой. И доведите до конца защиту по адресу: один вечер с чужим пультом из соседней комнаты убедит вас надёжнее любого абзаца. Это уже похоже на настоящий пульт, только умнее — потому что правила поведения вы написали сами.