Nočné hodiny s budíkom MP3: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Pre tento projekt som chcel vyrobiť pohodlný a plne funkčný nočný budík s nápisom.

Moje osobné predpoklady pre nočný budík sú:

1. Čitateľné za akéhokoľvek svetla, pričom v noci nie je oslepujúce
2. MP3 budíky
3. Atraktívny a malý tvarový faktor
4. Funkcia odloženia
5. Funkcia pamäte, aby sa čas, čas budíka, vyzváňací tón a hlasitosť nestratili pri každom vypnutí napájania.
6. Funkcia narodenín: Na moje narodeniny (a narodeniny mojich rodinných príslušníkov) ma chcú prebudiť „šťastné narodeniny“a nie štandardné zvonenie.

Nenašiel som žiadny návod, ktorý by kombinoval všetky tieto položky; preto je to poučiteľné.

Hodiny sú postavené okolo matice 8X8 WS2812B. Vzhľadom na nízky počet LED diód nie je možné všetky slová skladať z po sebe idúcich písmen. Väčšina slovných hodín 8x8 (ako tento pekný) to rieši zoskupením viacerých písmen na jednu diódu LED, ostatné však majú kreatívnejšie riešenia. Rozhodol som sa ísť skôr po riešení, ako je toto, kde sú slová tvorené nesúvislými písmenami. To dáva magický nádych, pretože slová nevidíte, kým sa nerozsvietia. Na zvýšenie čitateľnosti majú písmená od rovnakého slova rovnakú farbu. Čítanie je spočiatku trochu záhadné, ale po chvíli sa to dá čítať naplno. To je tiež dôvod, prečo tomu hovorím skôr listové hodiny ako slovné hodiny. Hodiny ma každé ráno prebúdzajú a stále som ohromený tým, ako sa slová skladajú!

Zásoby

Okrem elektroniky sú takmer všetkými komponentmi opätovne použité alebo regenerované položky, ktoré som už mal doma. Jediným nástrojom, ktorý skutočne potrebujete a pravdepodobne nemáte poruke ciferník, je laserová rezačka. Našťastie existuje veľa fablabs a makerspaces, ktoré vám s tým môžu pomôcť. Ďakujem Makerspace De Prins!

Elektronické komponenty:

• LED matica 8X8 WS2812B
• Arduino nano
• Modul hodín reálneho času DS3231
• DFPlayer mini
• micro SD karta vložená do DFPlayer mini (najmenšia/najlacnejšia, akú nájdete, bude fungovať dobre)
• Foto dióda
• Jedna RGB LED
• 1000 F kondenzátor
• reproduktor čo najmenší
• generické vodiče, konektory, odpory, tlačidlá
• Nejaké drevo, MDF,.. do škatule

Krok 1: Vytvorte škatuľu

Na samotnú škatuľu som použil niekoľko rezov z našej drevenej podlahy. Jedná sa o pekné dubové dosky s hrúbkou 9 mm. Pomocou pokosovej píly som narezal 4 kusy s rozmermi 10,5 x 8,6 cm (v skutočnosti som narezal jeden náhradný, aby som opravil chyby, ktoré prídu!). Pozdĺž krátkeho okraja je vytvorená drážka 5 mm, ktorá skryje predný a zadný panel. Dlhé okraje sú rezané pod uhlom 45 °, aby vytvorili pekný štvorcový box. To nie je spoločný drevorubač, kvôli malej ploche lepidla na zrno. Ale páči sa mi vzhľad spoja skrytého v rohu a stále je dostatočne silný na aplikáciu. Ale je to len moje riešenie s materiálmi, ktoré som mal po ruke. Každý box, ktorý obsahuje maticu, bude svoju prácu vykonávať dobre. Pred lepením dielov k sebe musíme vyrobiť a namontovať elektroniku. Takže až k ďalšiemu kroku.

Krok 2: Clockface

Žiadne hodiny bez ciferníka. Toto je jeden z chytrých, rýchlych a lacných spôsobov, ako urobiť písmená priesvitné a zároveň blokovať všetky ostatné svetlá. Potrebujete iba malý kúsok (10 x 10 cm) akrylového skla (AKA plexi), trochu farby v spreji a laserovú rezačku. Začal som s regenerovaným čírym akrylovým sklom; hrúbka nie je dôležitá, pokiaľ sa zmestí do vybrania vašej škatule. Na jednej strane som zdrsnil roh brúsnym papierom a pokryl som ho čiernou farbou v spreji. Nebojte sa kvapkajúcej farby a podobne, pretože toto bude zadná strana. Na druhej strane, musíte sa zachovať tak nedotknutí, ako je to len možné. Teraz potrebujete prístup k laserovej rezačke na odstránenie farby a časti akrylového skla, kam musia prísť písmená pomocou dodaného SVG; nezabudnite, že písmená musia byť zrkadlené! Et voila: lacný, rýchly a ľahký spôsob, ako vytvoriť perfektne vyzerajúci predný panel, prakticky bez úniku svetla! Pravdepodobne budete musieť zmeniť poradie písmen, pretože sú navrhnuté pre holandské hodiny.

Teraz máte prístup k laseru, tiež vyrežte maticu (súbor je tiež priložený) z nejakého 6 mm MDF. To sa nachádza medzi maticou LED a prednou doskou, aby rozptýlilo svetlo a zabránilo úniku svetla do susedných písmen.

Krok 3: Spájkovanie elektroniky

Teraz je čas na jadro našich hodín; elektronika.

Srdcom nášho projektu je arduino nano. Použil som procesor založený na Atmega328P. Funguje to, ale počas vývoja softvéru som často narazil na problémy s pamäťou. Takže pravdepodobne bude vhodnejší nano každý alebo dokonca ESP32.

Pred spájkovaním všetkého dohromady je múdre otestovať všetky súčiastky a pripojenia na doske. Vzhľadom na veľké množstvo komponentov a potrebných pripojení to bude vyzerať chaoticky. Potom prenesiem všetky komponenty jeden po druhom na dierovanú dosku s plošnými spojmi. Dbajte na to, aby boli súčiastky blízko seba, pretože krabica je relatívne malá a nasmerujte ich tak, aby boli veci ako karta SD, batéria … prístupné po odstránení zadnej časti. Zhora všetko vyzerá pekne a upravene, zatiaľ čo zadná strana je špagety v najlepšom prípade. Ale vykonaním a okamžitým testovaním všetkých pripojení to môžete urobiť aj vy! Tu nájdete rady pre tieto prototypovacie dosky.

Nižšie nájdete všetky pripojenia, ktoré je potrebné vykonať pre rôzne komponenty:

RTC (hodiny v reálnom čase) DS3231: 4 piny sú pripojené priamo k arduinu

• VCC až 5V
• GND až GND arduina
• SDA až A4
• SCL až A5

DFPlayer Mini: Tento je trochu iný ako vo väčšine príkladov. Aby sa predišlo problémom so zbernicou I2C, pripájam ho namiesto k softvérovej zbernici k sériovému portu arduina. Karta micro SD, ktorá je súčasťou zariadenia DFPlayer Mini, by mala obsahovať 12 vyzváňacích tónov MP3 (pomenovaných 0001.mp3, 0002.mp3, …) a vyzváňací tón k narodeninám s názvom 0014.mp3 (13 nechcelo fungovať!?!).

• VCC až 5V
• GND až GND
• RX až TX na arduine, nie priamo, ale cez odpor 1 kohm; nepripájajte TX zariadenia DFPlayer mini, nepoužívame spätnú väzbu od modulu a môže to narušiť správnu funkciu hodín!
• spk1 a spk2 do reproduktora

Matica LED WS2812:

• Kladné a záporné póly sú priamo pripojené k napájaciemu konektoru
• Din prvej LED/písmena je pripojený k kolíku D6 arduina, nie priamo, ale cez odpor 330 ohmov

Kondenzátor 1000 µF: Toto má chrániť LED diódy, bez toho to pravdepodobne funguje.

Kladná noha je spojená s kladnou stranou LED matice (a teda aj DC konektora); negatívna noha je spojená s mínusovou stranou matice LED

RGB LED: LED, ktorú používam, má vstavané odpory, väčšina z nich ich nemá, preto ich v prípade potreby zahrňte.

• Najdlhšia noha je spojená so zemou
• Ostatné nohy sa pripájajú na kolíky D8, D9 a D10 arduina.

Fotodióda

• Jedna noha fotodiódy je pripojená k 5V,
• druhá noha je spojená s kolíkom A0 na arduine a so zemou cez 4,7 kohmový rezistor

Tlačidlá: potrebujete 3 tlačidlá; 1 veľké tlačidlo budíka a 2 menšie pre funkciu hore a dole. Tlačidlá sú pripojené k digitálnym kolíkom na Arduine. Musíte tiež pridať sťahovacie odpory 10 kOhm, ako je to pekne vysvetlené v tomto návode.

• Alarmové tlačidlo je pripojené na pin D7
• Hore je pripojený k pinu D12
• Tlačidlá nadol sú pripojené k pinu D11

Krok 4: Zostavenie hodín

Vzhľadom na obmedzený priestor pre všetky súčiastky je dôležité otestovať, či všetky súčiastky vyhovujú. Preto som všetky komponenty prepojil konektormi, aby som ich ľahko odstránil z hlavnej dosky. Tlačidlo alarmu, ktoré som použil, je príliš dlhé a namontoval som ho veľmi zvláštnym spôsobom. Dôvodom bolo, že sa mi nepáčil jeho červený plast. Teraz je umiestnený oveľa hlbšie v hodinách, aby uvoľnil miesto pre malý drevený kotúč, ktorý teraz funguje ako tlačidlo a lepšie zodpovedá vzhľadu hodín. Disk je v skutočnosti vyrezaný z držadla starého štetca; vidíte, že rád znova používam staré veci! Zadná doska je tiež opakovane použiteľným predmetom: nejaký výrez zo zlatého dibondového taniera, ktorý slúži ako backsplash v našej kuchyni. Pokosovú pílu jednoducho rozrežte na zadnú dosku a vyvŕtajte otvor pre konektor DC. Montuje sa pomocou skrutiek, aby sa neskôr sprístupnil vnútorný priestor. Keď sa zdá, že všetko sedí a funguje, je načase krabicu prilepiť. Lepenie je jednoduché, stačí len zalepiť všetky 4 strany maskovacou páskou, naniesť lepidlo a zabaliť. LED matica je prilepená k krycej matici LED a toto trenie zapadá do svojej polohy. Čelná doska je pripevnená na vrchu obojstrannou páskou. Prvé noci som absolvoval niekoľko „testovacích nocí“, keď všetko držalo pohromade gumové pásy, a cítil som, že aj pri najnižšom nastavení sú LED diódy príliš jasné! Toto sa vyriešilo pridaním 2 vrstiev papiera medzi kryciu maticu LED a prednú dosku.

Krok 5: Softvér

Softvér je, ak sa tieto hodiny líšia od väčšiny ostatných. Keďže ho chcem používať ako hlavný budík, potrebujem veľa funkcií, ktoré je možné ovládať iba tromi tlačidlami! Tiež dávam prednosť samostatnému zariadeniu, než by som sa k nemu musel pripojiť pomocou wifi, bluetooth, … pre jednoduché veci, ako je zmena vyzváňacieho tónu, času, … atď.

Tu je prehľad všetkých funkcií, ktoré som zahrnul.

• Krátkym stlačením tlačidla budíka sa aktivuje / deaktivuje funkcia budíka. Keď je alarm aktívny, LED dióda je červená.
• Po aktivácii alarmu sa zobrazí čas budíka a môžete ho zmeniť pomocou tlačidiel hore a dole (hodiny, keď bliká červená LED, potom minúty, keď bliká modrá dióda)
• Zmena tónu a hlasitosti zvonenia; počas nastavovania času budíka musíte aktivovať ponuku nastavení súčasným stlačením tlačidiel hore a dole.
• Keď sa spustí budík, krátkym stlačením tlačidla budíka získate 5 minút odloženia budíka. Skutočné vypnutie: znova stlačte alebo dlho stlačte, kým sa kontrolka alarmu nevypne.
• Ak chcete zmeniť čas, musíte počas normálnej prevádzky aktivovať ponuku nastavení súčasným stlačením tlačidiel hore a dole.
• Ak chcete zmeniť dátum (používa sa pre funkciu narodenín), musíte počas nastavovania času aktivovať ponuku nastavení súčasným stlačením tlačidla hore a dole.
• A posledné veľkonočné vajíčko: dlhým stlačením tlačidla budíka aktivujete dúhový režim. Vyzerá to nielen cool, ale môže to dokonca slúžiť aj ako nočné svetlo!

Priložený je potrebný náčrt arduina. Mohlo by však ťažiť z prepisu od začiatku, pretože ukazuje príliš veľa svojho organického rastu, a preto mu chýba trochu logiky. Ale keďže všetko funguje, nechcem tomu venovať viac času, ako som už urobil.

Najdôležitejšia funkcia, ktorá odlišuje tieto hodiny, je táto:

Reťazec TextToLED (reťazec InputText, int animácia, int StartLed)

Obsahuje algoritmus, ktorý vám vyhľadá potrebné písmená, ktoré sa vám rozsvietia, a strieda farby na ľubovoľnom mieste vo vstupnom texte. Vo väčšine ostatných hodín sú všetky slová naprogramované napevno, čo znamená, že keď zmeníte ciferník, musíte všetko prekódovať. Tu ide len o to, aby ste do reťazca vložili správne poradie písmen

ClockFace = String ("HETMISDTKWARVIENTBIJFGNAVOORHALFDNTWZEVRPHIAGERNALJFCHTSDUURAPMY"). A je to obzvlášť výhodné pri zmene názvov pre funkciu narodenín.

Krok 6: Budúce zlepšenia

Aj po niekoľkých mesiacoch používania som so stavbou stále veľmi spokojný. Pre väčšinu svojich projektov si myslím: „Toto by sa malo zlepšiť, alebo by bolo lepšie, …“Ale tento nie; cíti a funguje tak, ako som to chcel urobiť. Jedným z problémov môže byť spotreba energie. To môže byť vyššie, ako je priemerný budík, ktorý si kúpite. Ale veľa závisí od množstva svetla počas dňa, pretože LDR robí svoju prácu veľmi dobre. Keď je úplná tma, moje hodiny prejdú do nočného režimu; to znamená červené a zelené písmená pri najtmavšom nastavení. V tomto režime hodiny spotrebujú 0,08 ampéra a spotrebujú približne 0,4 wattu. Za denného svetla sa to zvýši na 0,3 ampéra alebo asi 1,5 wattu, zatiaľ čo dúhový režim dokonca spotrebuje 5 wattov.

Pri každom pohľade na konečný výsledok som presvedčený, že to stojí za všetku energiu, ktorú som do toho vložil!

Nezabudnite mi dať svoj hlas v súťaži o hodiny! Ďakujem za prečítanie až do konca.