Звуковая сигнализация: порог, сирена и кнопка сброса тревоги

Сигнализация на моём шкафу с инструментом начиналась честно: дверь открылась — светодиод заморгал. Моргал он ровно до того вечера, когда я вышел в коридор: огонёк читается на два метра, а уведомление нужно через дверь и через стену. Звук читается ушами из любой точки квартиры, поэтому финальная версия зазвучала: мало света на фоторезисторе — значит дверь открыли и лампу изнутри загасили — зуммер воет сиреной, пока не нажмёшь кнопку подтверждения. Собирается это на трёх деталях, которые уже стоят на вашей макетке: зуммер на D8, фоторезистор на A1 и кнопка на D2.

По пути разберём три приёма, из которых состоит любая звуковая сигнализация, от гаражной до охранной: порог с двумя границами вместо одной (иначе трещотка), сирену с нарастанием частоты от 400 до 1200 Гц и дежурный бип 100 мс каждые 2 секунды без единого delay. Фоторезистор с делителем и analogRead разобраны в уроке про ночной светильник, а у кодового замка из урока про клавиатуру 4x4 тревога была только на светодиодах — сюда она добавляет голос.

Соблазн — одна граница: меньше 250 — тревога, больше — норма. Я так и сделал в первой версии и получил трещотку: показания analogRead дрожат на 10-20 единиц даже на неподвижном фоторезисторе — свет от лампы мерцает, рука отбрасывает тень, соседний прибор щёлкает реле. Значение 249 — тревога, 252 — норма, 247 — снова тревога: режим дёргается чаще, чем зуммер успевает пикать, и в журнале вместо истории событий каша из переключений.

Лечение — две границы с зазором, приём, который в электронике зовут гистерезисом: тревога включается ниже 250, а снимается только выше 350. Между границами лежит мёртвая зона в сто единиц, где режим не меняется ни при каком дрожании: чтобы выйти из тревоги, свет обязан вернуться по-настоящему, а не дёрнуться на пару делений. Зазор подбирается под задачу: для света в шкафу хватает сотни, для температуры берут меньше, для уличного датчика с сырой погодой — больше.

Пороги удобно проверять вольтами: шаг analogRead — около 4,9 мВ (5 В на 1024 деления), мои 250 единиц — это 1,2 вольта на ножке A1, а зазор гистерезиса в сотню единиц — полвольта. И помните, что вся шкала живёт от питания платы: USB-порт даёт 4,8-5,1 В в зависимости от компьютера, и показания ползут пропорционально. Порог, подобранный от адаптера на 5,0 В, съест процентов три от USB — ещё один довод за широкую мёртвую зону вместо точной границы.

Сирена — лестница из сорока одного шага: for проходит частоты от 400 до 1200 с шагом 20 Гц, на каждой tone(BUZZER, f, 8) держит тон восемь миллисекунд, и весь подъём занимает около 330 мс. Низкие 400 Гц звучат глухо, верхние 1200 — звонко, и ухо читает нарастание как знакомый вой из фильмов. Пауза 300 мс после подъёма даёт вое дыхание: без неё сирена превращается в ровный треск одинаковой высоты.

У версии с for есть предел, о который я упёрся на собственной сигнализации: пока крутится цикл, скетч мёртв. 330 мс подъёма плюс пауза — и так по кругу; кнопка подтверждения опрашивается реже, чем раз в полсекунды, и нажатие в 100-150 мс проскакивает между опросами, попадая в лучшем случае через раз. Для сирены-украшения это терпимо, для сигнализации с кнопкой нет: подтверждение обязано срабатывать с первого касания.

Характер войны правится двумя числами: шагом частоты и паузой на шаге. Крупный шаг 100 Гц по 6 мс — резкий улюлюкающий вой, мелкий 20 Гц по 20 мс — медленное рычание с подъёмом почти в секунду. Я начинал с классики 20 Гц и 8 мс, а для ночного коридора потом растянул подъём — резкий вой среди ночи пугает не только воров.

Рабочая сигнализация живёт автоматом из трёх режимов, как светофор из урока про конечный автомат. Режим 0 — дежурка: раз в две секунды бип на 1500 Гц длиной 100 мс, слышно, что плата жива и смотрит. Режим 1 — тревога: частота шагает по пиле от 400 до 1200 силами millis(), по 40 Гц каждые 40 мс, полный подъём за 800 мс, и никакого блокирующего for. Режим 2 — подтверждено: кнопка на D2 по фронту глушит зуммер и держит тишину, пока свет не вернётся выше границы отпускания.

На дежурном бипе задержусь с числами: 100 мс из 2000 — это пять процентов времени, 72 минуты писка за сутки. Для шкафа в коридоре нормально, для спальни нет: интервал правится одной константой, и мой ход — поднимать его до 10-15 секунд, как только сигнализация переезжает в жилую комнату. Кнопка опрашивается каждый проход loop() по фронту HIGH-LOW, как учил урок про дребезг, а millis-гейты бипа и шагов сирены — тот же приём, что в парктронике; принцип «loop() без длинных пауз» расписан в уроке про millis() вместо delay.

Отдельно про потолок сирены. Резонанс корпуса в 2-4 кГц громче, но ровный тон на этой высоте — писк парковочного радара, который через минуту перестаёшь замечать: ухо привыкает к постоянной частоте. Пила с подъёмом держит внимание именно изменением: каждая ступень — новое событие для слуха. Поэтому тревожные сирены везде ползают по частоте вверх-вниз, а не висят на одной ноте; и 1200 Гц в моём потолке — не предел громкости, а граница, за которой писк превращается в занозу в ухе.

Пороги 250 и 350 — не магия, а мои числа после калибровки: включите печать ldr= из скетча и запишите показания в темноте шкафа и под лампой. У моего набора было 120 в темноте и 600 под лампой; пороги ставятся посередине с зазором в сотню единиц. На чужом фоторезисторе с другим делителем цифры будут другими — пересчитывайте по своим показаниям, а не копируйте мои: один вечер с журналом экономит неделю с угадыванием.

Задача на вырост: добавить вторую ветку тревоги — слишком яркий свет тоже повод пискнуть. Логика зеркальная: если analogRead выше 900 дольше пары секунд — кто-то светит в датчик фонариком, и это тоже вход в режим 1. Автомат при этом не меняется: у него просто возникает второй вход в тревогу. Дальше по этой схеме ставятся любые датчики — геркон на дверь, газовый MQ-2, датчик наклона: меняется условие входа, машина состояний остаётся.

В симуляторе собрана полная версия: тяните слайдер фоторезистора вниз — ниже 250 стартует тревога, и частота поползёт по пиле от 400 до 1200. Кнопка D2 глушит вой одним нажатием, и в мониторе видно смену режима в парах ldr=409 rezim=1, ldr=409 rezim=2. Верните свет выше 350 — сигнализация вернётся в дежурку и продолжит бипать раз в две секунды. Если тревога не стартует — первым делом смотрите ldr=: возможно, показание ещё в мёртвой зоне между границами, и это нормальное поведение, а не поломка.