Лазерная шторка: пересечение луча и счётчик

Шторку в дверной проём мастерской я собирал дважды. Первая версия считала всё подряд: дрожь показаний у границы порога давала по три-четыре пересечения за один проход, и журнал в Serial выглядел как очередь из призраков. Вторая считает честно: лазер горит на одном косяке, фоторезистор ловит его на другом, а скетч меняет счётчик только по фронту — переходу «свободен → перекрыт», подтверждённому двумя порогами с зазором. Тот же приём, что в звуковом шкафу из урока про сигнализацию, только там считались режимы, здесь — прохожие.

Идея не нова: в irremote-кластере уже была счётная шторка на ИК-луче из урока про ИК-барьер — там невидимый пучок 940 нм и приёмник VS1838B, которому солнце безразлично, потому что он фильтрует всё, кроме модуляции 38 кГц. Лазерная версия на фоторезисторе проще и нагляднее — точку прицеливания видно, — но у неё честная слабость: LDR ловит весь видимый свет, и пороги приходится калибровать под место. Разберём обе стороны, чтобы выбор был осознанным.

Схема из двух деталей и общего провода. Лазерный модуль на D12 — луч горит постоянно, один digitalWrite(HIGH) в setup(). Фоторезисторный модуль — на A0: тот, что из урока про ночной светильник, с делителем на плате — ярче свет, выше analogRead. Луч 650 нм попадает в чувствительность любого LDR: сульфид кадмия отзывается на весь видимый диапазон, красный — как родной.

Две практические мелочи решают больше кода. Первая — трубка: соломинка или корпус от авторучки на фоторезистор отсекает боковой свет, и пол шкалы падает — луч становится главным источником. Вторая — питание луча: тридцать миллиампер на пине сутками — на пределе, поэтому если середина модуля прозвонилась на плюс, питайте лазер от шины 5 В; если нет — транзисторный ключ на 2N2222, пин отдаёт на базу долю миллиампера и живёт спокойно.

И примите медлительность сенсора: у фоторезистора реакция на изменение света занимает десятки миллисекунд. Человека в дверях это не касается, а каплю дождя или вспышку блика LDR видит смазанно. Если когда-нибудь понадобится шторка на десятки пересечений в секунду — место фоторезистора займёт фототранзистор, и это будет уже другая схема.

Почему два порога, а не один. Показания analogRead дрожат даже на неподвижном приёмнике: лампа мерцает, отражения ходят по комнате, у самого АЦП есть свои пара единиц шума. С одной границей в 300 значение гуляет 298-303, и каждый провал вниз — новое «пересечение». Зазор в сотню единиц создаёт мёртвую зону, где состояние не меняется вовсе: чтобы войти в «перекрыт», луч должен провалиться по-настоящему, чтобы вернуться в «свободен» — по-настоящему восстановиться.

Почему фронт, а не уровень. Пока рука в луче, условие «перекрыт» истинно сотни проходов loop(): при цикле 20 мс рука в проёме на полсекунды даёт двадцать пять истин. Счётчик, прибавляющий на каждом проходе, насчитает плюс двадцать пять вместо единицы. Поэтому прибавляем один раз — в момент перехода из «свободен» в «перекрыт»: переменная luch хранит прошлое состояние, и плюс один случается, только когда прошлый цикл был свободен, а этот — перекрыт. Тот же фронт, на котором урок про кнопку ловит нажатие.

Шторка считает пересечения, а не людей. Прошёл туда — плюс один, вернулся обратно — ещё плюс один: в журнале два события, в комнате по-прежнему гость. Для дверного счётчика это обычно и нужно; если хочется знать, сколько людей внутри, нужны два луча вплотную и порядок их перекрытия — направление прохода. Это следующий уровень, и собирается он из двух таких шторок на разных пинах.

Второе ограничение — скорость с другой стороны. Человек перекрывает луч на 200-500 мс, скетч с циклом 20 мс делает 10-25 замеров — не промахнётся. А вот капля или вспышка блика дают провал на единицы миллисекунд: он либо проскочит между замерами, либо будет честно посчитан. В счётчике это терпимо, в охране — нет: там, в следующем уроке, на вход тревоги встанет фильтр 100 мс. Если захочется смотреть на форму провала, а не на числа, — те же значения ldr= красиво ложатся на график плоттера.

И отличие от PIR из урока про светильник: пиродатчик отвечает на движение в конусе — есть движение или нет, а шторка фиксирует пересечение конкретной линии. Движение мимо луча она не заметит, зато увидит ползущего, которого PIR теряет. Инструменты дополняют друг друга, а не заменяют.