Охранная система: наклон, дверь и зуммер

Обе сигнализации из этой пары уроков смотрели в одну точку: дверная на герконе не видела, что шкаф качнули со спины, а датчик наклона молчал, когда створку просто открыли без толчка. Настоящая охрана начинается, когда датчиков несколько и они делят один зуммер: толчок без открытия — может, сквозняк, открытие без толчка — хозяйка за банкой варенья. Решать, что из этого тревога, будет автомат состояний — и заодно появятся режимы, которых не было у одиночных датчиков: постановка, задержка на выход, сброс.

План такой: автомат из четырёх состояний на switch, постановка кнопкой на D4 с задержкой 5 секунд на выход, датчики на D2 (наклон) и D3 (геркон), тревога — сирена tone от 400 до 1200 Гц с миганием светодиода, сброс той же кнопкой. Сирену с пилообразной частотой мы уже собирали в уроке про звуковую сигнализацию — здесь она становится одним из выходов автомата, а не всей программой.

Каждый режим — число в переменной, а развилка — switch, как в уроке про switch и режимы. Режим 0 — снято: светодиод погашен, датчиков никто не слушает, кнопка ставит систему на охрану. Режим 1 — задержка на выход: светодиод мигает часто, как обратный отсчёт, через 5000 мс автомат сам переходит на охрану. Режим 2 — на охране: светодиод вспыхивает раз в 800 мс, скетч слушает оба датчика. Режим 3 — тревога: сирена-пила плюс мерцание, кнопка сбрасывает в снято. Каркас automata — тот же, что у светофора из урока про конечный автомат, только входов два.

Кнопка на D4 опрашивается по фронту с гейтом 25 мс — тем же приёмом, что счётчик встрясок из урока про KY-002 выше. Нажатие работает по-разному в зависимости от режима: в снятом — ставит на охрану с отсчётом, в задержке и на охране — возвращает в снятое (передумали), в тревоге — сброс. Одной кнопки хватает на всё управление: для самоделки это честный компромисс, а у кодового замка из урока про клавиатуру 4x4 на ту же роль идёт набор ключа.

Датчики опрашиваются только в режиме 2 — и это не лень, а смысл автомата. Пока идёт отсчёт 5 секунд, вы сами хлопаете дверью и сдвигаете шкаф: если бы датчики слушались и здесь, система завыла бы на вашей же постановке. А в снятом режиме ей вообще нечего делать с толчками — сигналка, которая орёт при выключенном охранном режиме, годится только в кино.

Пять секунд — компромисс из практики: дверь гаража успеешь закрыть, калитку — тоже, а терпение нажимающего ещё не кончится. Меньше трёх — успеешь только рывком, больше десяти — забудешь, что система уже ставится. Отсчёт держит не delay, а сравнение millis() - tMode >= 5000 внутри case 1, поэтому кнопка «передумать» работает в любой момент отсчёта — и это стоит держать в голове, показывая систему семье: случайное нажатие снимает постановку молча, только по строке в журнале.

Постановка разобрана выше, теперь тревога. Сирена — пила: частота растёт по 40 Гц каждые 40 мс от 400 до 1200, полный подъём 800 мс, и ухо читает нарастание как знакомый вой. Светодиод в тревоге мерцает со своим таймером в 150 мс — аварийная лампа, которую видно даже из угла. Важно, что ни одна ветка не блокирует loop(): шаг сирены длится 40 мс, за это же время успевает опроситься кнопка сброса — та самая грабля блокирующего for из урока про сирену здесь исключена конструкцией.

Сброс работает только кнопкой: закрыли дверь при воющей сирене — ничего не изменится, тревога не снимается «автоматически». Это осознанная строгость: тревога — событие, о котором человек должен узнать и подтвердить, иначе вор закроет дверь за вас, и система сама себя утихомирит. По той же логике после сброса система встаёт в «снято», а не обратно на охрану: повторная постановка — ваше решение, ещё одно нажатие.

Расширение системы видно прямо по коду: третий датчик — это ещё одна строка else if в режиме 2. Газовый MQ-2 из урока про сигнализацию на реле встанет туда же с порогом вместо фронта, а реле из урока про реле и 220 В добавит настоящую 12-вольтовую сирену или прожектор: в режиме 3 — digitalWrite(RELE, HIGH) одной строкой. Дальше — хоть журнал в EEPROM, хоть модуль SMS: система растёт по строке на дело, и каждое живёт по своему таймеру.

И про границы применимости без иллюзий: плата с герконом и шариком — уведомление, а не защита. Она сообщит о событии тому, кто смотрит в Serial или слышит зуммер; для SMS нужен GSM-модуль, для истории — EEPROM или SD-карта. Зато по электрике система аскетична: оба датчика пассивны, ток покоя складывается из подтяжек — доли миллиампера, и сигнализация живёт от повербанка неделю. Мой сценарий со шкафом в мастерской — именно такой: ценность не в обороне, а в том, что вой и журнал появляются раньше, чем я успею забыть, где что лежит.

Оба датчика сидят на D2 и D3 — единственных пинах Uno с внешними прерываниями, и соблазн повесить attachInterrupt велик. Я сознательно остался на опросе, и вот почему. Прерывание окупается, когда loop() занят длинными делами и цифровые фронты теряются; здесь loop() оборачивается за десять миллисекунд, звон шарика 5-10 мс ловится заведомо, а геркон держит уровень и вовсе сколько угодно. Зато прерывания добавляют волатильные переменные, запрет delay в обработчике и отдельную отладку — всё это перечислено в уроке про attachInterrupt. Для автомата с пятью таймерами опрос проще, а простота в сигнализации ценнее хитрости: меньше веток — меньше шансов, что тревога потеряется.

Макетка урока подключит пять компонентов сразу: датчик наклона на D2, геркон на D3, зуммер на D8, кнопку на D4 и светодиод на D12 — те же номера, что в скетче: симулятор раздаёт пины в порядке подключения компонентов, и порядок в comps подобран под скетч. В симе датчики — тумблеры: «наклонён» и «магнит рядом». На живой плате события короче — шарик щёлкает на доли секунды, но фронт успевает сработать: опрос каждые 10 мс против звонка 5-10 мс. Геркон честнее в обе стороны: пока тумблер в «магнит рядом», система считает дверь закрытой, и тревога по ней не поднимется.

Прогоните полный сценарий: постановка кнопкой, пять секунд отсчёта, охрана, тревога по геркону, сброс, снова постановка — и тревога уже по наклону. Строки rezhim= делают каждую смену режима видимой, а плоттер Serial может строить ступени прямо по переменной mode: снято нулём, охрана двойкой, тревога тройкой. Если сирена молчит при тревоге — проверьте, что тумблер не вернулся в «магнит рядом» раньше, чем вы заметили вой: в симе события фиксированные, на живой плате — мгновенные.