Budík s LED východem slunce s přizpůsobitelným alarmem písně: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Moje motivace Tuto zimu měla moje přítelkyně ráno velké problémy s probouzením a zdálo se, že trpí SAD (sezónní afektivní poruchou). Dokonce si všimnu, jak moc je těžší se v zimě probudit, protože slunce ještě nevyšlo. Příznaky závažné SAD mohou zahrnovat podrážděnost, spánek, ale stále únavu, neschopnost vstát z postele, deprese a dokonce i některé fyzické problémy, jako je bolest kloubů a snížená odolnost vůči infekci. Slyšel jsem o alarmech východu slunce, které simulovaly východ slunce, a napadlo mě, že by to mohlo být možné řešení jejího problému. Plán, který jsem si pamatoval, jsem viděl instruktážní (https://www.instructables.com/id/Blue-LED-dawn-simulator- for-Soleil-Sun-Alarm/) o úpravě alarmu východu slunce tak, aby poskytoval modré světlo pomocí LED diod, protože modrá by měla být dobrým světlem, které vám pomůže. Líbil se mi ten nápad, ale způsob, jakým je mikrokontrolér v tomto návodu použit, mě zastrašil, protože s vývojem programu po vytvoření kódu mám omezené zkušenosti. Nevyřešilo to ani moji další starost: utratit 80 $ za budík a upravit ho, ne že by moje přítelkyně za to nestála: D Nejprve jsem přemýšlel o vývoji hodin od nuly pomocí mikrokontroléru. V jedné z mých školních hodin jsme postavili hodiny pro binární počítání, takže jsem byl obeznámen s logikou. Později jsem se této myšlenky vzdal, protože bych nepoužíval stejný programovací jazyk a vývoj kódu by zabral spoustu času. Pak mě napadlo použít levný digitální budík, který by, doufejme, mohl poskytnout napětí, když se spustí alarm. Mohl jsem vzít toto napětí a použít ho jako přepínač s mikrokontrolérem. Když se spustil alarm a napětí se zvýšilo, začal proces stmívání. Pokud stisknete tlačítko snooze nebo vypnete alarm, napětí se sníží a proces stmívání se zastaví a světla se vypnou. Zkoumal jsem tuto myšlenku a zjistil, že je možné použít napětí z hodin a použít jej s mikrokontrolérem! Jeden chlap dokončil podobný projekt, který ráno automaticky otevřel žaluzie (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Mikrokontrolér Nápady začaly proudit a vše, co jsem měl bylo třeba vybrat mikrokontrolér, který chcete použít. Viděl jsem článek na sparkfun.com, který prošel procesem budování obvodu pro spuštění ATMega168. Četl jsem pozorně a rozhodl jsem se, že to vypadá dostatečně jednoduše a že je to mikrokontrolér, který jsem chtěl použít. Po dalším výzkumu jsem našel tuto věc Arduino, kterou všichni používali pro své projekty DIY. Používal ATMega168, byl open source a měl četná fóra nápovědy a počáteční příklady; ideální pro začátečníka. Rozhodl jsem se jej použít k naprogramování svého ATMega168 a transplantaci na odlamovací desku, která obsahovala základní náležitosti pro běh ATMega168. S posledním kouskem skládačky v ruce jsem mohl začít. Rychlá poznámka: Než začnu, chci poděkovat všem zdrojům, které jsem použil. Snažil jsem se ujistit, že jsem propojil všechny odkazy, které jsem použil, v instruktážním programu. Kód je jen manipulace s příklady obsaženými v prostředí Arduino a trochu můj vlastní, takže díky lidem, kteří je kódovali! Toto je také můj první projekt mikrokontroléru. Jsem si jistý, že jsem neudělal všechno úplně správně, jako například přidání filtračních krytů na místa a další různé části do mých obvodů. Pokud uvidíte něco, co lze zlepšit, dejte mi vědět! Určitě si to zaktualizuji nebo si poznamenám. Užívat si!

Krok 1: Snímání hodin a výstupního obvodu alarmu

Sondování hodin Toto jsou hodiny, které jsem si vybral. Dostal jsem to ve Walmartu a bylo to levné, takže kdybych to nemohl použít, nebyl bych příliš rozrušený. Má také 9V záložní baterii pro případ výpadku napájení. Později jsem zjistil, že poplachová sekvence z ATMega168 stále zhasíná! Takže vás stále probudí, pokud není napájení! Když se vybije baterie, přední displej se vypne a přepne na jiné vnitřní hodiny, které jsou méně přesné, ale stále fungují dobře. Po opětovném připojení napájení může být nutné upravit hodiny, ale nastavení budíku zůstane. Hodiny se rozpojují poměrně snadno. Ve spodní části jsou čtyři šrouby a tři šrouby, které udržují desku plošných spojů s knoflíky připevněnou k horní části pouzdra hodin. Chcete -li sundat horní část a získat lepší přístup k displeji LCD, musíte provléknout 9v klip skrz otvor ve spodní polovině. Přední LCD vyskočí a po kontrole se několik dílů liší. Našel jsem transformátor, piezoelektrický reproduktor pro alarm, některé diody pro obvod usměrňovače, některá tlačítka pro vstupy a hodinový displej, který jako by měl pod sebou všechny hodinové obvody. Našel jsem zem a začal sondovat pryč. BUĎTE OPATRNÍ, KDYŽ TO UDĚLÁTE NA SVÝCH HODINÁCH, JE TO VYSTAVENÝ TRANSFORMÁTOR, KTERÝ DODÁVÁ SKVĚLÝ ŠOK. Když byl alarm vypnutý a když byl zapnutý, zaznamenal jsem napětí na každém pinu. Doufal jsem, že pin, který poskytuje pěkné 5v logické napětí, když je alarm zapnutý, a 0v, když je alarm vypnutý. Neměl jsem to štěstí, ale napětí, které šlo do reproduktoru, poskytovalo napětí, které se pohybovalo od 9,5v do 12,5v. Usoudil jsem, že bych to mohl použít. Také jsem našel kolík označený VCC, který poskytoval napětí, které se pohybovalo od 10v-12v. To se projeví později při budování napájecího zdroje pro mikrokontrolér. Výstupní obvod alarmu Pájel jsem vodič se zemí a jeden s alarmovým kolíkem a začal pracovat na obvodu pro ustálení napětí. Myslel jsem, že mohu použít 5v regulátor, ale měl jsem jen nastavitelný regulátor. Udělal jsem nějakou matematiku a moje hodnoty poskytovaly napětí mírně pod 5v. Trochu jsem si pohrával a vyměnil odpory, dokud to neposkytlo 5v, které jsem potřeboval. K vyhlazení napětí jsem použil na vstupu kondenzátor 470uF. U kondenzátoru se napětí pohybovalo pouze od 10,5v do 10v. Níže je schéma obvodu, který jsem použil k kondicionování výstupu alarmu, a obrázku částí dohromady na prkénku.

Krok 2: Obvod napájecího zdroje, obvod ovladače LED a zapojení

Napájecí obvod Pokud bych měl připojit mikrokontrolér přímo k Vcc hodin, vyhodil bych ho do vzduchu (ale ne tak docela, ale byl by zbytečný). Potřeboval jsem upravit napětí a snížit ho na 5V. Použil jsem jednoduchý obvod regulátoru, který používá pouze dva kondenzátory a 5V regulátor. Šel jsem do školní laboratoře a v hromádce koše našel regulátor 5 V. Zapojil jsem obvod a vyzkoušel ho. Poskytoval pěkný a stabilní obvod ovladače LED 4,99 V. LED ATMega168 může dodávat pouze asi 16 mA proudu na každý ze svých digitálních výstupů, proto je k napájení LED zapotřebí proudový regulátor. Našel jsem tento obvod na fórech nápovědy Arduino a vypadá to jako docela běžný a jednoduchý obvod. K nasměrování světla LED jsem se rozhodl použít reflektor z baterky. Baterka, kterou jsem koupil, měla tři otvory pro tři LED diody. Rozhodl jsem se je brousit větší a dát do každé díry čtyři, čímž jsem vysvětlil způsob, jakým je obvod nakreslen. Zapojení Jakmile jsem zjistil, že mohu úspěšně použít hodiny Vcc a výstup alarmu, rozhodl jsem se připájet několik tenkých vodičů a závitu vytáhněte je otvorem v boku. Také mě napadlo přidat do svého programu pro mikrokontrolér smyčku pro přehrávání skladby místo původního alarmu. K piezoelektrickému reproduktoru jsem připájel dva delší dráty a ty jsem navlékl také stranou. Použil jsem nůžky na drát, abych vyřízl malý zářez v horní polovině hodin a všechno sešrouboval.

Krok 3: Zapojení ATMega168 a vytvoření prototypu

Zapojení ATMega168 Ke spuštění ATMega168 je potřeba připojit pouze několik pinů. Našel jsem tento pinout ATMega168 na https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf připojení jsou následující: Na Vcc-Pin 1 na Vcc s 10k odporem. -Pin 7 a Pin 20 na Vcc K uzemnění Pin 8 a Pin 22 k zemi-Pin 21 k zemi s elektrolytickým kondenzátorem.1uF Vstupní pin 4 (digitální pin 2) je připojen k mému poplachovému vodiči Výstupní pin 15 k NEGATIVNÍMu vedení piezoelektrického reproduktor-Pin 16 na vstup obvodu ovladače LEDClock-16Mhz Crystal-Jedna noha na Pin 9, druhá noha na Pin 10-11 Připojení celkem-Poznámka: Věřím, že jsem mohl připojit nějaké čepice na nohy krystal, ale protože můj program nepotřebuje vysoce přesné hodiny, nechal jsem to tak. Náhodně jsem použil digitální pin alarmu, jakýkoli jiný digitální pin by měl fungovat. Piezoelektrický reproduktor a diody LED musí být připojeny k digitálnímu kolíku PWM, jinak nebudou fungovat. Také jsem nemohl najít dobrý model v Eagle pro 28pinový model, takže jsem to MS namaloval dohromady: D Omlouvám se, pokud to vypadá matoucí. Ptejte se, pokud potřebujete! Vytvořil jsem také blokové schéma, abych pomohl porozumět tomu, odkud všechno pochází nebo pochází. Budování prototypu --- Seznam dílů --- Obvod výstupu alarmu -LM317T Nastavitelný regulátor pozitivního napětí (Můžete použít 5v regulátor, právě jsem měl toto jeden) -1k Ohm rezistor -3,8k Ohm rezistor -470uF elektrolytický kondenzátor Napájení -UA7805C 5v regulátor -100uF elektrolytický kondenzátor -10uF elektrolytický kondenzátorLED obvod ovladače -2N3904 -150 Ohm (Můžete experimentovat s nižšími nebo vyššími hodnotami odporu v závislosti na vašich LED) Mikrokontrolér s odporem -1k Ohm -28kolíková zásuvka (volitelně, ale svůj ATMega168 jsem mnohokrát přeprogramoval pomocí Arduina) -ATMega168 -.1uF elektrolytický kondenzátor -16 MHz Crystal -10k Ohm ResistorMisc. Dodávky -Prototypovací deska Perf -Prototypovací deska nohou a šroubů -Drát Když jsem prototypoval svůj obvod, postavil jsem každou sekci na prkénko, otestoval ji a přenesl na desku perf. Začal jsem s výstupním obvodem alarmu a ujistil se, že funguje správně. Poté jsem přešel k části napájecího zdroje, poté k ovladači LED a skončil s obvodem mikrokontroléru. Ale vzhledem k tomu, že nemusíte testovat obvod a ujistit se, že koncepty fungují, protože jsem to již udělal, můžete jednoduše postavit celý obvod. Zajistěte správné napětí na správných místech. 0v na výstupu výstupního obvodu alarmu, když je alarm vypnutý, a 5v, když je zapnutý. 5v na výstupu napájecího obvodu. ATMega168 zatím nezasouvejte do zásuvky, je třeba ji naprogramovat. Mohl jsem použít menší prkno na prkno, nebo ho pokácet, ale rozhodl jsem se to nechat být. Není nijak extrémně velký. Poté, co byl obvod prototypován, může začít stavba LED žárovky.

Krok 4: Sestavení LED „žárovky“

Triple Quad LED žárovka !!!! LED diody, protože mi nezbylo žádné další vysoké jasové blues. Slyšel jsem, že modrá pomáhá lépe s SAD. Šel jsem do obchodu s dolary vyzvednout levnou baterku, protože jsem potřeboval reflektor pro směrování světla LED. zakoupený obsahoval tři LED diody. Rozhodl jsem se vložit do každého otvoru čtyři LED diody a potřeboval jsem způsob, jak je všechny zapojit. Přišel jsem na tento proces, který spojuje čtyři LED diody dohromady a poté spojí tři z těchto „čtyř LED“dohromady. Všechny LED diody jsou paralelní, přičemž napětí je stejné jako u jedné LED a zvyšuje proud. To poskytuje obvod ovladače LED. Protip: Malé jehlové kleště pomáhají Krok 1: Přidržte dvě LED diody společně s dotýkajícími se uzemňovacími vodiči. Ploché okraje LED by měly sedět vedle sebe. Zaveďte špičku pájecího hrotu n s nějakou pájkou, takže na špičce je kapka tekuté pájky. Rychle se dotkněte páječky dvou uzemňovacích vodičů co nejblíže LED. Pokud necháte špičku dlouho zapnutou, vodiče se zahřejí a nebude se cítit skvěle. Krok 2: Pomocí nástroje dremel, pilníku nebo brusného papíru obrouste okraje jedné strany páru na plocho, aby posaďte se vedle dalšího páru. Brousil jsem LED diody, abych trochu rozptýlil světlo. Nyní ohněte vodiče podle obrázku. Je těžké vyfotit tento proces, ale v zásadě ohýbat pozitivní vývody směrem ven. Ohněte záporné vývody směrem k zploštělým stranám a kolmo nahoru, takže když dáte dva páry dohromady, čtyři záporné vývody se spojí jako jeden velký vývod. Vezměte dva páry a držte je pohromadě. Záporné piny budou všechny uprostřed. Dotkněte se je páječkou, abyste je všechny spojili dohromady. Krok 3: Nyní, když jsou čtyři záporné vývody pájeny dohromady, připněte tři z nich a ponechte pouze jeden. Nyní ohněte jeden z kladných vodičů kolem vnější strany čtyř LED diod, pájejte při každém připojení. Ořízněte všechny kladné vodiče kromě jednoho a ponechejte jeden kladný a jeden záporný vodič. Hotovo! Nyní vytvořte další dvě:] Jakmile máte tři LED diody se čtyřmi LED, je na čase je vložit do reflektoru svítilny. Koupil jsem tuto baterku za 3 dolary v dolarovém obchodě. Je to dorcey a všechny části se od sebe otáčejí, takže je snadný přístup ke všem částem. Zpět používám stříbrný reflektor a černý kužel. Černý kužel lze zbavit kovových částí a zanechat jen plastový kus. Později se používá k připevnění žárovky k nastavitelnému krku. V závislosti na baterce, kterou najdete, možná budete muset své LED diody na nastavitelném krku odlišně přizpůsobit. Pokusil jsem se najít obecnou baterku, která by byla k dispozici na mnoha místech. Krok 4: Použil jsem dremel, abych rozšířil tři otvory v reflektoru. Potom jsem zatlačil každou ze čtyř čtyř LED diod do jejich otvorů se zápornými vývody směrem dovnitř. Ohněte a pájte záporné a kladné vodiče dohromady a dokončete tak LED TRIPLE QUAD LED BULB! Poté jsem připájel dva dlouhé, tenké dráty, které budou později vedeny po nastavitelném krku a připájeny k hlavní desce s obvody. Na každý balíček čtyř LED diod jsem také dal nějaké lepidlo, abych se ujistil, že zůstanou na svém místě.

Krok 5: Nastavitelný krk a základna

Nastavitelný krk Abych nasměroval „sluneční světlo“, které budík generuje, rozhodl jsem se přidat nastavitelný krk. Zpočátku jsem si myslel, že bych mohl použít trubku na krk, ale protože mám na vysoké škole omezené nástroje a hardware, nemohl jsem ji dobře zajistit k základně. Navíc bylo docela těžké se ohnout a nepřizpůsobit se příliš dobře. Nakonec jsem použil jen jeden z vodičů uvnitř potrubí. Dopadlo to docela dobře. Byl jsem schopen jej upevnit bez hardwaru, jen s otvorem v základně. Začal jsem tím, že jsem vytáhl jeden drát z potrubí a omotal jej zvenčí a vytvořil pěknou spirálu. Pak jsem stočil jen drát z potrubí. Poté jsem ho natáhl a připojil k černému kuželu, o kterém jsem se zmínil dříve. Černý kužel je dodáván s některými obvody ze svítilny, které jsou k němu připojeny, ale lze jej snadno odstranit. Nyní, když máte jen plastový kuželový kus, vytvořte na okrajích dva otvory, každý dostatečně velký, aby se do něj drát vešel. Nakrmil jsem to a pak dolů a ven na druhou stranu, stočil to pod. Poté jsem tenký, ohebný drát z potrubí dále zajistil. Dva dlouhé dráty, které byly dříve pájeny, mohou být vedeny černým kuželem zpět a žárovka může být zkroucena na místě. Přidal jsem trochu lepidla, aby zůstalo přichycené. Základna Abych připevnil nastavitelný krk, vyvrtal jsem do dřevěného podstavce otvor 7/64 palce a zasunul drát dovnitř. Sedí docela pohodlně, takže není nutné lepidlo, ale je dostatečně volný, takže krk lze otočit a zkroutit. Dva LED vodiče lze omotat kolem krku a připájet k prototypové desce. K připevnění desky jsem použil čtyři držáky na DPS. Měl jsem k dispozici vrták se závitem, ale nebylo to nutné. Pokud nemáte závitovací bit, vyvrtejte otvor, který je menší než šroub, a stočte jej kleštěmi. Hodiny jsem připevnil k základně pomocí suchého zipu. Nezničil jsem to, protože moje hodiny mají záložní baterii a až baterie vybije, bude nutné ji vyměnit. Nakonec jsem do rohů přidal gumové nožičky.

Krok 6: Program

Program Abyste mohli svůj ATMega168 naprogramovat pomocí USB připojení a desky Arduino, budete potřebovat čip ATMega168, který již má zavaděč Arduino. Toto byl nejjednodušší způsob, jak jsem mohl najít, programování mikrokontroléru. Když jsem si koupil desku, vyzvedl jsem si navíc ATMega168 se zavaděčem od stejného dodavatele. Možná budete muset za předprogramovaný čip trochu zaplatit, ale stálo mi to za to, protože jsem se nechtěl pohrávat s adaptéry sériového kabelu atd. Kód jsem připojil jako soubor.txt a.pde soubor. Nechtěl jsem, aby to bylo instruktivní dlouho zveřejněním celého kódu. Použil jsem nejnovější programovací prostředí Arduino: arduino-0015. Na deskách Arduino mám rád to, že s prostředím je zahrnuto mnoho příkladů, prostředí programu je zdarma a existuje mnoho stránek s projekty a nápovědou. Je také velmi snadné postavit si odpočinkovou desku, na které můžete svůj program spustit sami. Pokusil jsem se kód okomentovat podle svého nejlepšího vědomí, takže popisy omezím na minimum. Použil jsem příklad „Fading LED“od BARRAGAN, abych se seznámil s pulzně šířkovou modulací (PWM), které ATMega168 dokáže. Mám tři prohlášení „kdyby“. První vybledl v nižších úrovních tlumení (0-75 z 255) pomaleji, protože vyšší úrovně vypadají stejně. Druhý rychleji mizí v horních úrovních šera. Celý proces vyblednutí trvá 15 minut. Jakmile LED diody dosáhnou plného jasu, smyčka skladeb bude hrát, dokud se alarm nevypne. Původní alarm byl docela nepříjemný. Byl to jen typický zvuk budíku, který všichni nesnášeli. Říkal jsem si, proč nevyužít reproduktor k vytvoření příjemné písničky k probuzení? Protože moje přítelkyně miluje The Beatles a já věděl, že Hey Jude má docela jednoduchou melodii, rozhodl jsem se ji použít. Vygeneruje se čtvercová vlna a poté se pomocí PWM přehrají noty Hey Jude na piezoelektrickém reproduktoru. K programování písně jsem manipuloval s příkladem „Melody“z příkladů prostředí Arduino. Našel jsem pár jednoduchých not a přeložil to do poznámek v kódu. Musel jsem zvýšit počet not, které se hrají, na 41 a provést matematiku, abych zjistil nižší notu, než je uvedeno „c“. Poté jsem tento kód implantoval do svého hlavního kódu. K naprogramování čipu budete nejprve muset nainstalovat ovladače USB dodávané s prostředím Arduino. Poté z rozevírací nabídky vyberte desku a vyberte příslušný port COM. Celý tento proces je podrobně popsán zde: https://arduino.cc/en/Guide/WindowsA je to o tom! Po naprogramování lze ATMega168 vyjmout z Arduina a vyskočit do prototypovaného obvodu!

Krok 7: Závěr

Možná vylepšení Poté, co jsem dokončil poplach východu slunce, jsem zvažoval některá vylepšení nebo další funkce, které jsem mohl přidat. Jeden z nápadů, na který jsem přišel, byl spínač pro zapnutí žárovky na plný jas, aby mohl být použit jako lampa na čtení. Další vypínač lze použít k zapnutí nebo vypnutí zvuku alarmu. Deska s obvody mohla být také mnohem menší. Právě jsem nechal tuhle ležet a rozhodl jsem se ji nechat v jednom kuse. Konečný produkt Tady je! Přidal jsem pár obrázků, jak to vypadá, když světla slábnou. Také jsem pořídil nějaké video z budíku hrajícího Hey Jude. Opět platí, že pokud máte nějaké dotazy k tomuto projektu, stačí se zeptat, rád pomůžu!