Лазерный модуль KY-008: включаем и мигаем

В наборе из 37 датчиков KY-008 лежит в отдельном пакетике и выглядит как самая скучная деталь коллекции: чёрная платка, впереди металлический цилиндрик, сзади три ножки. Первый раз я воткнул его наспех, по привычке от светодиода из первого урока, и получил красную точку на стене через комнату — яркую настолько, что она пробивает дневной свет. Дольше всего не верилось, что это тот же принцип, что у мигалки: digitalWrite(HIGH) — луч идёт, digitalWrite(LOW) — луча нет. Разница только в дальности: обычный светодиод гаснет в сантиметрах от стены, этот долетает до соседней комнаты.

Это первый урок кластера про лазер и луч. Включим модуль как положено, посчитаем ток, который он просит у пина, договоримся о правилах обращения — пять милливатт в глаз не шутка, — а в конце соберём мигалку S.O.S. по таблице длительностей: точка 200 мс, тире 600. Дальше на этом же луче построятся счётная шторка с фоторезистором — деталь, знакомая по уроку про ночной светильник, — и охрана периметра, где зуммер уже воет сиреной из звукового кластера.

Симулятор понимает лазер как отдельную деталь макетки: включается он тем же digitalWrite, а в виджете подписывается «луч включён» или «луч выключен». Настоящая плата ведёт себя одинаково, но её луч светит по-настоящему, поэтому правила обращения читаются до включения, а не после первого испуга.

Из трёх выводов работают два. S — сигнальный: HIGH с пина — диод горит, LOW — гаснет; между S и диодом на плате уже стоит ограничивающий резистор, так что ничего добавлять не нужно. Минус — в GND, общий провод платы: если макетка разрослась и что-то ведёт себя непредсказуемо, первым делом проверяйте, что минусы всего хозяйства сходятся в одной точке — эта грабля разобрана в уроке про общий провод.

Середина — самое интересное. У большинства плат KY-008 она внутри ни к чему не припаяна: третий вывод существует ради совместимости с трёхпиновыми шлейфами серв и датчиков. У части клонов, впрочем, середина сидит на плюсе питания. Различие проверяется мультиметром за минуту: прозвонка между серединой и минусом пищит — вывод живой, через него модуль можно питать от шины 5 В постоянным лучом; молчит — смело оставляйте в воздухе. В продажах модуль встречается и под именем HW-493: это тот же KY-008 с другой маркировкой, схема включения не меняется.

Даташит ATmega328P разрешает пину отдавать до 40 мА, а комфортным называет режим вдвое мягче — около двадцати. Лазер со своими 30 мА ложится в самый верх этого диапазона: для мигалки, где диод горит доли секунды, это нормально — я гонял KY-008 прямо с пина месяцами. А вот для луча, который должен гореть всегда, как в шторке из следующего урока, тридцать миллиампер на пине сутками я уже не оставляю: перекидываю питание на шину 5 В через средний вывод, если он прозвонился, или ставлю транзисторный ключ — механика та же, что в уроке про ключ на 2N2222.

Вторая граница — напряжение. Модуль рассчитан на 5 В и не имеет защиты: двенадцать вольт с адаптера или статический разряд убивают диод мгновенно и без дыма. Правило у меня простое: лазер питается только от платы, где уже стоит свой стабилизатор, и никаких экспериментов с прямой подачей — экономия одного провода не стоит детали. Заодно держите в голове общий бюджет: потолок платы — 200 мА на всё, и токовый бюджет проекта считается по строке на потребителя, включая наш лазер.

Почему луч доходит до соседней комнаты, а светодиод — нет: в цилиндрике перед диодом стоит коллиматорная линза, собирающая излучение в узкий пучок. Точка на пяти метрах остаётся точкой в пару миллиметров, на десяти расходится ещё на чуть-чуть. Фокусировка не нужна и невозможна: что выпустили с завода, то и светит. Для наших задач это подарок — прицеливаться шторкой можно по точке, как лазерным уровнем.

Пин для лазера я выбрал D12 и дальше по кластеру его не двигаю: D2 и D3 держу для кнопок и прерываний, D8 уже занят зуммером из звукового кластера, а D13 моргает бортовым светодиодом и путает отладку. Светодиод-дублёр на D11, который появится в мигалке ниже, — не украшение: за его огонёк удобно следить взглядом, не глядя в луч.

Азбука Морзе строится на одной базовой единице — длине точки. Возьмём 200 мс: точка держит луч 200 мс, тире — 600 (три единицы), пауза между элементами внутри буквы — 200, между буквами — 600, между повторами всего сигнала — 1400 (семь единиц). Эти пять чисел — весь темп: захотели медленнее, чтобы разобрать на слух, — меняете базу 200 на 400, и всё остальное пересчитывается само.

В первом уроке мы уже мигали S.O.S. на бортовом светодиоде тремя for-циклами — по циклу на букву. Здесь тот же сигнал, но собранный иначе: массив пар «горит — пауза», как партитура в уроке про мелодии на массивах, только вместо частот нот — длительности. Правка одной буквы теперь не переписывает циклы, а меняет пару чисел в массиве.