Budík LED s východom slnka s nastaviteľným alarmom piesne: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:02

Moja motivácia Túto zimu mala moja priateľka ráno veľké problémy s prebúdzaním a vyzerala, že trpí SAD (sezónna afektívna porucha). Dokonca si všimnem, o koľko ťažšie je prebúdzať sa v zime, pretože slnko ešte nevyšlo. Príznaky závažnej SAD môžu zahŕňať podráždenosť, nadmerný spánok, ale stále únavu, neschopnosť vstať z postele, depresiu a dokonca aj niektoré fyzické problémy, ako bolesť kĺbov a zníženú odolnosť voči infekcii. Počul som o poplachoch východu slnka, ktoré simulovali východ slnka, a usúdil som, že by to mohlo byť možné riešenie jej problému. Plán, na ktorý som si spomenul, som videl ako návod (https://www.instructables.com/id/Blue-LED-dawn-simulator- for-Soleil-Sun-Alarm/) o úprave alarmu východu slnka tak, aby poskytoval modré svetlo pomocou diód LED, pretože modré svetlo by malo byť dobrým svetlom na pomoc. Páčila sa mi táto myšlienka, ale spôsob, akým sa v tomto návode používa mikrokontrolér, ma zastrašil, pretože s vývojom programu po vytvorení kódu mám obmedzené skúsenosti. Nevyriešilo to ani moju ďalšiu starosť: minúť 80 dolárov na budík a upraviť ho, nie že by moja priateľka nestála za to: D Najprv som premýšľal nad vývojom hodín od začiatku pomocou mikrokontroléra. V jednej z mojich tried na vysokej škole sme postavili hodiny na binárne počítanie, takže som bol oboznámený s logikou. Neskôr som sa tejto myšlienky vzdal, pretože by som nepoužíval rovnaký programovací jazyk a vývoj kódu by mi zabral veľa času. Potom ma napadlo použiť lacný digitálny budík, ktorý by, dúfajme, mohol dodať napätie, keď sa spustí alarm. Toto napätie by som mohol vziať a použiť ho ako spínač s mikrokontrolérom. Keď sa spustil alarm a napätie sa zvýšilo, začne sa proces stmievania. Ak stlačíte tlačidlo odloženia budíka alebo vypnete alarm, napätie sa zníži a proces stmievania sa zastaví a svetlá sa vypnú. Preskúmal som túto myšlienku a zistil som, že je možné použiť napätie z hodín a použiť ho s mikrokontrolérom! Jeden chlap dokončil podobný projekt, ktorý ráno automaticky otvoril žalúzie (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Mikrokontrolér Myšlienky začali prúdiť a všetko, čo som mal urobiť, bolo vybrať mikrokontrolér, ktorý chcete použiť. Videl som článok na sparkfun.com, ktorý prešiel procesom budovania obvodu na spustenie ATMega168. Pozorne som čítal a rozhodol som sa, že sa mi to zdá dosť jednoduché a je to mikrokontrolér, ktorý som chcel použiť. Pri ďalšom skúmaní som zistil, že túto vec Arduino každý používa na svoje projekty pre domácich majstrov. Používal ATMega168, bol open source a mal početné fóra pomoci a počiatočné príklady; perfektné pre začiatočníka. Rozhodol som sa ho použiť na programovanie môjho ATMega168 a transplantáciu na oddeľovaciu dosku, ktorá obsahovala nevyhnutné prvky na spustenie ATMega168. S posledným kúskom skladačky v ruke som mohol začať. Stručná poznámka: Skôr ako začnem, chcem sa poďakovať všetkým zdrojom, ktoré som použil. Snažil som sa uistiť, že som prepojil všetky odkazy, ktoré som použil, v rámci pokynov. Kód je len manipuláciou s príkladmi zahrnutými v prostredí Arduino a trochu mojím vlastným, takže ďakujem ľuďom, ktorí ich kódovali! Toto je tiež môj prvý projekt mikrokontroléra. Som si istý, že som neurobil všetko úplne správne, ako napríklad pridanie filtračných krytov na miesta a ďalšie rôzne časti do mojich obvodov. Ak uvidíte niečo, čo je možné zlepšiť, dajte mi vedieť! Určite si to aktualizujem alebo urobím poznámky. Užite si to!

Krok 1: Snímanie obvodu výstupu hodín a alarmu

Sondovanie hodín Toto sú hodiny, ktoré som si vybral. Dostal som to vo Walmarte a bolo to lacné, takže keby som to nebol schopný použiť, nebol by som príliš rozrušený. Má tiež záložnú batériu 9 V pre prípad výpadku napájania. Neskôr som zistil, že sekvencia alarmov z ATMega168 stále funguje! Takže vás stále prebudí, ak nie je žiadna energia! Keď sa vybije batéria, predný displej sa vypne a prepne sa na iné vnútorné hodiny, ktoré sú menej presné, ale stále fungujú dobre. Po opätovnom pripojení napájania bude možno potrebné upraviť hodiny, ale nastavenia budíka zostanú. Hodiny sa dajú ľahko oddeliť. V spodnej časti sú štyri skrutky a tri skrutky, ktoré držia dosku s plošnými spojmi na tlačidle pripevnenú k hornej časti puzdra hodín. Aby ste vrchnú časť zložili a získali lepší prístup k LCD displeju, musíte prevliecť 9v klip cez otvor v spodnej polovici. Predný LCD vyskočí a po kontrole sa vyskytlo niekoľko dielov. Našiel som transformátor, piezoelektrický reproduktor alarmu, niektoré diódy pre obvod usmerňovača, niektoré tlačidlá pre vstupy a displej s hodinami, ktorý akoby mal pod sebou všetky hodinové obvody. Našiel som zem a začal som sondovať. POZOR NA TO, KEĎ TO ROBÍTE NA SVOJICH HODINÁCH, JE TO VYSTAVENÝ TRANSFORMÁTOR, KTORÝ ZARUČÍ VÝRAZNÝ ŠOK. Keď bol alarm vypnutý a keď bol zapnutý, zaznamenal som napätie na každom kolíku. Dúfal som v kolík, ktorý poskytne pekné logické napätie 5 V pri zapnutom alarme a 0 V pri vypnutom alarme. Nemal som to šťastie, ale napätie, ktoré išlo do reproduktora, poskytovalo napätie, ktoré sa pohybovalo od 9,5v do 12,5v. Došlo mi, že by som to mohol využiť. Tiež som našiel kolík označený VCC, ktorý poskytoval napätie od 10 do 12 V. To sa prejaví neskôr pri budovaní napájania mikrokontroléra. Výstupný obvod alarmu Spájkoval som drôt so zemou a jeden s alarmovým kolíkom a začal som pracovať na obvode na vyrovnanie napätia. Myslel som, že môžem použiť 5v regulátor, ale mal som len nastaviteľný regulátor. Urobil som nejakú matematiku a moje hodnoty poskytovali napätie mierne pod 5v. Trochu som sa pohral a vymenil odpory, až kým to neposkytlo 5v, ktoré som potreboval. Na vyhladenie napätia som použil na vstup kondenzátor 470uF. Pri kondenzátore sa napätie pohybovalo iba od 10,5v do 10v. Nasleduje schéma obvodu, ktorý som použil na kondicionovanie výstupu môjho alarmu, a obrázku súčiastok dohromady na doske.

Krok 2: Obvod napájania, obvod ovládača LED a zapojenie

Obvod napájania Ak by som mikrokontrolér napojil priamo na Vcc hodín, vyhodil by som ho do vzduchu (no nie naozaj, ale bol by zbytočný). Potreboval som upraviť napätie a znížiť ho na 5V. Použil som jednoduchý obvod regulátora, ktorý používa iba dva kondenzátory a 5V regulátor. Šiel som do školského laboratória a v hromade odpadu som našiel 5V regulátor. Zapojil som obvod a vyskúšal som to. Poskytoval pekný a stabilný obvod ovládača LED 4,99 V. LED ATMega168 môže dodávať iba asi 16 mA prúdu na každý zo svojich digitálnych výstupov, na napájanie LED je potrebný regulátor prúdu. Tento obvod som našiel na fórach pomoci Arduino a zdá sa, že je to celkom bežný a jednoduchý obvod. Na nasmerovanie svetla diód LED som sa rozhodol použiť reflektor z baterky. Baterka, ktorú som kúpil, mala tri otvory pre tri LED diódy. Rozhodol som sa ich vybrúsiť väčšie a do každého otvoru vložiť štyri, čím som vysvetlil spôsob nakreslenia obvodu. Elektroinštalácia Keď som prišiel na to, že by som mohol úspešne použiť hodiny Vcc a výstup alarmu, rozhodol som sa spájkovať niekoľko tenkých drôtov a závitov. ich von otvorom v boku. Tiež ma napadlo pridať do môjho programu pre mikrokontroléry slučku, ktorá bude hrať pieseň namiesto pôvodného alarmu. K piezoelektrickému reproduktoru som spájkoval dva dlhšie káble a tie som prevliekol aj bočne. Použil som nožnice na drôtik, aby som vyrezal malý zárez v hornej polovici hodín a všetko zaskrutkoval.

Krok 3: Pripojenie ATMega168 a zostavenie prototypu

Pripojenie ATMega168 Na spustenie ATMega168 je potrebné pripojiť iba niekoľko pinov. Tento vývod ATMega168 som našiel na adrese https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf. Pripojenia sú nasledujúce: Na Vcc-Pin 1 na Vcc s 10k odporom. -Kolík 7 a kolík 20 na Vcc Na uzemňovací kolík 8 a kolík 22 na uzemnenie-kolík 21 na uzemnenie pomocou elektrolytického kondenzátora.1uF Vstupný kolík 4 (digitálny kolík 2) je pripojený k môjmu poplachovému vodiču Výstupný kolík 15 na NEGATÍVNY vývod piezoelektrického reproduktor-kolík 16 na vstup obvodu ovládača LED Hodiny-16 MHz Kryštál-jedna noha na kolík 9, druhá noha na vývod 10-11, všetky pripojenia-Poznámka: Verím, že som mohol pripojiť niekoľko krytiek k nohám kryštál, ale pretože môj program nepotrebuje veľmi presné hodiny, nechal som to tak. Náhodne som použil vstupný digitálny pin alarmu, akýkoľvek iný digitálny pin by mal fungovať. Piezoelektrický reproduktor a diódy LED musia byť pripojené k digitálnemu kolíku PWM, inak nebudú fungovať. Tiež som nemohol nájsť dobrý model v Eagle pre 28 -pinový model, takže som len MS namaľoval všetko dohromady: D Ospravedlňujeme sa, ak to vyzerá mätúco. V prípade potreby položte otázky! Vytvoril som tiež blokový diagram, aby som pomohol porozumieť tomu, odkiaľ všetko pochádza alebo pochádza. Budovanie prototypu --- Zoznam dielov --- Alarmový výstupný obvod -LM317T Nastaviteľný regulátor pozitívneho napätia (Môžete použiť 5 V regulátor, práve som mal toto jeden) -1k Ohm rezistor -3,8k Ohm rezistor -470uF elektrolytický kondenzátor Napájací zdroj -UA7805C 5v regulátor -100uF elektrolytický kondenzátor -10uF elektrolytický kondenzátorLED obvod vodiča -2N3904 -150 Ohm (Môžete experimentovať s nižšími alebo vyššími hodnotami odporu v závislosti od vašich LED diód) Mikrokontrolér s odporom -1k Ohm -28 -kolíková zásuvka (voliteľné, ale svoj ATMega168 som mnohokrát preprogramoval pomocou svojho Arduina) -ATMega168 -.1uF elektrolytický kondenzátor -16 MHz Kryštál -10k Ohm ResistorMisc. Spotrebný materiál -Doska na prototypovanie prototypov -Nohy a skrutky na doske prototypu -Kábel Keď som prototypoval svoj obvod, postavil som každú sekciu na doske, vyskúšal som ju a preniesol na dosku perf. Začal som s výstupným obvodom alarmu a ubezpečil som sa, že funguje správne. Potom som prešiel na časť napájania, potom ovládač LED a skončil som s obvodom mikrokontroléra. Keďže však obvod nemusíte testovať a uistiť sa, že koncepty fungujú, pretože som to už urobil, stačí postaviť celý obvod. Uistite sa, že máte správne napätie na správnych miestach. 0v na výstupe obvodu alarmu, keď je alarm vypnutý, a 5v, keď je zapnutý. 5v na výstupe obvodu napájania. ATMega168 zatiaľ nevkladajte do zásuvky, je potrebné ju naprogramovať. Mohol som použiť menšiu dosku na perf alebo znížiť svoju, ale rozhodol som sa to nechať tak. Nie je extrémne veľký. Po prototypovaní obvodu sa môže začať s výstavbou LED žiarovky.

Krok 4: Zostavenie „žiarovky“LED

Trojitá štvoritá LED žiarovka !!!! LED diódy, pretože mi už nezostalo viac modrého s vysokým jasom. Počul som, že modrá pomáha lepšie pri SAD. Išiel som do obchodu s dolármi vyzdvihnúť lacnú baterku, pretože som potreboval reflektor na nasmerovanie svetla LED. Baterka I zakúpený obsahoval tri LED diódy. Rozhodol som sa do každej diery napchať štyri LED diódy a potreboval som spôsob, ako ich všetky zapojiť. Prišiel som na tento proces, v ktorom sa spájajú štyri diódy LED dohromady a potom sa tri z týchto „štyroch LED diód“spoja dohromady. Všetky diódy LED sú paralelné, pričom napätie je rovnaké ako pre jednu LED diódu a zvyšuje prúd. Toto poskytuje obvod ovládača LED. Protokol: Malé kliešte na nos s ihlou pomáhajú Krok 1: Držte dve LED diódy spolu s dotýkaním sa uzemňovacích vodičov. Ploché okraje LED diód by mali sedieť vedľa seba. Zaťažte hrot spájkovača iro n s nejakou spájkou, takže na hrote je kvapka tekutej spájky. Rýchlo sa dotknite dvoch uzemňovacích vodičov svojou spájkovačkou čo najbližšie k dióde LED. Ak necháte špičku dlho zapnutú, vodiče sa zahrejú a nebude sa vám to zdať skvelé. Krok 2: Pomocou nástroja dremel, pilníka alebo brúsneho papiera obrúste okraje jednej strany páru na plocho, aby sa sadnite si vedľa ďalšieho páru. Brúsil som LED diódy, aby som trochu rozptýlil svetlo. Teraz ohnite elektródy podľa obrázku. Je ťažké odfotiť tento proces, ale v zásade ohýbať pozitívne vodiče smerom von. Ohnite záporné vodiče smerom k splošteným stranám a kolmo nahor, aby pri spojení dvoch párov prišli všetky štyri záporné vodiče k sebe ako jeden veľký zvod. Vezmite dva páry a držte ich spolu. Záporné piny budú všetky v strede. Dotknite sa ich spájkovačkou, aby ste ich všetky spojili. Krok 3: Teraz, keď sú štyri záporné vodiče spájkované dohromady, pripnite tri z nich a ponechajte iba jeden. Teraz ohnite jeden z pozitívnych vodičov okolo vonkajšej strany štvornásobnej LED diódy a spájkujte pri každom zapojení. Zostrihnite všetky kladné vodiče okrem jedného, pričom ponecháte jeden pozitívny a jeden negatívny vodič. Hotovo! Teraz vyrobte ďalšie dve:] Keď máte tri LED diódy Quad, je čas ich namontovať do reflektora baterky. Túto baterku som kúpil za 3 doláre v dolárovom obchode. Je to smutné a všetky časti sa od seba otáčajú, takže je ľahký prístup ku všetkým častiam. Používam strieborný reflektor a čierny kužeľ. Čierny kužeľ môže byť zbavený kovových častí, pričom zostane iba plastový kus. Neskôr sa použije na pripevnenie žiarovky k nastaviteľnému krku. V závislosti od baterky, ktorú nájdete, budete možno musieť LED diódy na nastaviteľnom krku namontovať odlišne. Pokúsil som sa nájsť generickú baterku, ktorá by bola k dispozícii na mnohých miestach. Krok 4: Použil som dremel na rozšírenie troch otvorov v reflektore. Potom som zatlačil každú zo štyroch štyroch LED diód do ich otvorov so zápornými vodičmi smerom dovnútra. Ohnite a spájkujte záporné a kladné vodiče dohromady, čím dokončíte TRIPLE QUAD LED BULB! Potom som spájkoval na dvoch dlhých tenkých drôtoch, ktoré budú neskôr vedené po nastaviteľnom krku a spájkované k hlavnej doske plošných spojov. Na každé balenie štyroch LED diód som tiež dal trochu lepidla, aby som sa ubezpečil, že zostanú na svojom mieste.

Krok 5: Nastaviteľný krk a základňa

Nastaviteľný krk Aby som nasmeroval „slnečné svetlo“, ktoré budík generuje, rozhodol som sa pridať nastaviteľný krk. Najprv som si myslel, že môžem použiť potrubie na krk, ale keďže na vysokej škole mám obmedzené nástroje a hardvér, nevedel som ho veľmi dobre zaistiť k základni. Navyše bolo dosť ťažké sa ohýbať a príliš zle sa prispôsobiť. Nakoniec som použil iba jeden z drôtov vo vnútri potrubia. Dopadlo to celkom dobre. Bol som schopný ho pripevniť bez hardvéru, iba s dierou v základni. Začal som tak, že som vybral jeden drôt z potrubia a omotal ho zvonku, čím som vytvoril peknú špirálu. Potom som stočil iba drôt z potrubia. Potom som ho roztiahol a spojil s čiernym kužeľom, ktorý som spomenul predtým. Čierny kužeľ je dodávaný s obvodmi z baterky, ktoré sú k nemu pripojené, ale dá sa ľahko odstrániť. Teraz, keď máte iba kus plastového kužeľa, urobte na okrajoch dva otvory, každý dostatočne veľký, aby sa do neho mohol vložiť drôt. Nakŕmil som to a potom dole a von na druhú stranu, stočiac to pod. Potom som tenký, flexibilný drôt z potrubia ďalej zaistil. Dva dlhé drôty, ktoré boli predtým spájkované, môžu byť vedené cez čierny kužeľ späť a žiarovka môže byť skrútená na mieste. Pridal som trochu lepidla, aby zostalo prichytené. Základňa Na pripevnenie nastaviteľného krku som vyvŕtal 7/64 palcový otvor do drevenej základne a zasunul som doň drôt. Sedí celkom dobre, takže nie je potrebné žiadne lepidlo, ale je dostatočne voľný, takže krk sa dá otočiť a skrútiť. Dva vodiče LED je možné omotať okolo krku a spájkovať s prototypovou doskou. Na pripevnenie dosky som použil štyri držiaky na DPS. K dispozícii som mal vrták so závitom, ale nebolo to potrebné. Ak nemáte závitovací vrták, vyvŕtajte otvor, ktorý je menší ako skrutka, a skrútte ho pomocou klieští. Hodiny som pripevnil k základni pomocou suchého zipsu. Neskrutkoval som to, pretože moje hodiny majú záložnú batériu a keď batéria vybije, bude potrebné ju vymeniť. Nakoniec som do rohov pridal niekoľko gumových nožičiek.

Krok 6: Program

Program Na programovanie vášho ATMega168 pomocou USB pripojenia a dosky Arduino budete potrebovať čip ATMega168, v ktorom je už bootloader Arduino. Toto bol najjednoduchší spôsob, akým som mohol nájsť, programovanie mikrokontroléra. Keď som si kúpil svoju dosku, vybral som si extra ATMega168 pomocou bootloadera od rovnakého dodávateľa. Možno budete musieť za predprogramovaný čip trochu zaplatiť, ale stálo mi to za to, pretože som sa nechcel zaoberať adaptérmi pre sériové káble atď. Kód som priložil ako súbor.txt a.pde súbor. Nechcel som, aby bol tento pokyn dlhý zverejnením celého kódu. Použil som najnovšie programovacie prostredie Arduino: arduino-0015. Na doskách Arduino mám rád to, že k životnému prostrediu je veľa príkladov, prostredie programu je bezplatné a existuje veľa stránok s projektmi a pomocou. Je tiež veľmi jednoduché zostaviť oddeľovaciu dosku, v ktorej spustíte program sami. Pokúsil som sa komentovať kód podľa svojho najlepšieho vedomia, takže popisy obmedzím na minimum. Použil som príklad „Fading LED“od spoločnosti BARRAGAN, aby som sa zoznámil s moduláciou šírky impulzu (PWM), ktorej je ATMega168 schopný. Mám tri vyhlásenia „keby“. Prvá vybledla v nižších úrovniach stmievania (0-75 z 255) pomalšie, pretože vyššie úrovne vyzerajú rovnako. Druhá mizne v horných úrovniach šera rýchlejšie. Celý proces vyblednutia trvá 15 minút. Hneď ako LED diódy dosiahnu plný jas, bude sa skladba prehrávať, kým sa alarm nevypne. Pôvodný alarm bol dosť nepríjemný. Bol to len typický zvuk budíka, ktorý všetci nenávidia. Pomyslel som si, prečo nepoužiť reproduktor na príjemnú pieseň na prebudenie? Keďže moja priateľka miluje The Beatles a ja som vedel, že Hey Jude má celkom jednoduchú melódiu, rozhodol som sa ju použiť. Vytvorí sa štvorcová vlna a potom sa PWM použije na prehrávanie tónov Hey Jude na piezoelektrickom reproduktore. Na programovanie piesne som manipuloval s príkladom „Melody“z príkladov prostredia Arduino. Našiel som niekoľko jednoduchých notových záznamov a preložil som to do poznámok v kóde. Musel som zvýšiť počet nôt, ktoré sa hrajú na 41, a urobiť matematiku, aby som zistil nižšiu notu, ako je uvedené „c“. Tento kód som potom implantoval do svojho hlavného kódu. Na programovanie čipu budete najskôr musieť nainštalovať ovládače USB dodávané s prostredím Arduino. Potom v rozbaľovacej ponuke vyberte dosku a vyberte príslušný port COM. Celý tento proces je podrobne popísaný tu: https://arduino.cc/en/Guide/WindowsA to je asi všetko! Po naprogramovaní ATMega168 je možné ho vybrať z Arduina a nasadnúť do prototypu obvodu!

Krok 7: Záver

Možné vylepšenia Po dokončení alarmu východu slnka som uvažoval o niektorých vylepšeniach alebo doplnkových funkciách, ktoré som mohol pridať. Jeden z nápadov, na ktorý som prišiel, bol spínač na zapnutie žiarovky na plný jas, aby sa dal použiť ako lampa na čítanie. Ďalší vypínač je možné použiť na zapnutie alebo vypnutie zvuku budíka. Doska s plošnými spojmi mohla byť tiež oveľa menšia. Práve som nechal ležať tento a rozhodol som sa ho nechať v jednom kuse. Konečný produkt Tu je! Pridal som niekoľko fotografií, ako to vyzerá, keď svetlá zhasínajú. Tiež som urobil niekoľko videí s budíkom Hey Jude. Ak máte ďalšie otázky týkajúce sa tohto projektu, opýtajte sa ich, rád vám pomôžem!