LED budilnik sa izlaskom sunca sa prilagodljivim alarmom za pjesmu: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:10

Moja motivacija Ove zime moja djevojka je imala dosta problema ujutro da se probudi i činilo se da pati od JES -a (sezonski afektivni poremećaj). Čak primjećujem koliko je teže probuditi se zimi jer sunce još nije izašlo. Simptomi ozbiljnog JCD -a mogu uključivati razdražljivost, spavanje, ali i dalje umor, nemogućnost ustajanja iz kreveta, depresiju, pa čak i neke fizičke probleme poput bolova u zglobovima i smanjene otpornosti na infekcije. Čuo sam za alarme za izlazak sunca koji su simulirali izlazak sunca i zaključio da bi to moglo biti moguće rješenje za njen problem. Plan kojeg sam se sjetio vidio sam instrukciju (https://www.instructables.com/id/Blue-LED-dawn-simulator- for-Soleil-Sun-Alarm/) o modifikovanju alarma za izlazak sunca kako bi se obezbedilo plavo svetlo pomoću LED dioda, jer bi plavo trebalo da bude dobro svetlo koje će vam pomoći. Ideja mi se svidjela, ali način na koji se mikrokontroler koristi u ovom uputstvu me zastrašio jer sam imao ograničeno iskustvo s programiranjem nakon razvoja koda. To također nije riješilo moju drugu brigu: potrošiti 80 dolara na budilicu i izmijeniti je, nije da moja djevojka ne vrijedi: D Prvo sam razmišljao o razvoju sata od nule pomoću mikrokontrolera. Napravili smo binarni sat za brojanje na jednom od mojih koledža, tako da sam bio upoznat sa logikom. Kasnije sam odustao od te ideje jer ne bih koristio isti programski jezik i trebalo bi mi puno vremena za razvoj koda. Tada sam došao na ideju da upotrijebim jeftin digitalni budilnik koji bi, nadamo se, mogao dati napon kada se alarm oglasi. Mogao bih uzeti ovaj napon i koristiti ga kao prekidač s mikrokontrolerom. Kada bi se alarm oglasio i napon porastao, započeo bi proces zatamnjenja. Ako je pritisnuto dugme za odgodu, ili je alarm isključen, napon bi se smanjio i proces zatamnjenja bi se zaustavio, pa bi se svjetla ugasila. Istražio sam ovu ideju i otkrio da je moguće upotrijebiti napon sa sata i koristiti ga s mikrokontrolerom! Momak je završio sličan projekat koji je ujutro automatski otvarao roletne (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Mikrokontroler Ideje su počele da teku i sve što sam imao Trebalo je odabrati mikrokontroler za upotrebu. Vidio sam članak na sparkfun.com koji je prošao proces izgradnje kola za pokretanje ATMega168. Pažljivo sam pročitao i odlučio da se čini dovoljno jednostavnim i da je to mikrokontroler koji sam želio koristiti. Daljnjim istraživanjem otkrio sam ovu Arduino stvar koju svi koriste za svoje DIY projekte. Koristio je ATMega168, bio je otvorenog koda i imao je brojne forume za pomoć i početne primjere; savršen za početnike. Odlučio sam ga upotrijebiti za programiranje svog ATMega168 i presaditi ga na ploču za razbijanje koja je sadržala osnovne stvari za rad ATMega168. Sa posljednjim dijelom slagalice u ruci, mogao sam početi. Brza strana Napomena: Prije nego što počnem, samo se želim zahvaliti svim izvorima koje sam koristio. Pokušao sam biti siguran da sam povezao bilo koju referencu koju sam koristio unutar instrukcija. Kôd je samo manipulacija primjerima uključenim u Arduino okruženje i malo mojim vlastitim pa hvala ljudima koji su ih kodirali! Takođe, ovo je moj prvi projekat mikrokontrolera. Siguran sam da nisam sve učinio potpuno ispravno, poput dodavanja poklopca filtera na mjesta i drugih različitih dijelova u moja kola. Javite mi ako vidite nešto što se može popraviti! Obavezno ću to ažurirati ili zabilježiti. Uživajte!

Korak 1: Sondiranje izlaznog kola sata i alarma

Sondiranje sata Ovo je sat koji sam izabrao. Nabavio sam ga u Walmartu i bio je jeftin pa da ga ne mogu koristiti ne bih se previše uzrujao. Također ima rezervnu bateriju od 9V u slučaju nestanka struje. Kasnije sam saznao da se alarmni niz sa ATMega168 i dalje uključuje! Dakle, i dalje će vas probuditi ako nema snage! Kad se baterija isprazni, prednji zaslon se isključuje i prebacuje se na drugi interni sat koji je manje precizan, ali i dalje radi. Kada se napajanje ponovo uključi, sat će se možda morati prilagoditi, ali postavke alarma će ostati. Sat se prilično lako odvaja. Na dnu su četiri vijka i tri vijka koji drže ploču s gumbima pričvršćenu na vrh kućišta sata. Da biste skinuli gornji dio i imali bolji pristup LCD -u, morate provući 9v kopču kroz otvor na donjoj polovici. Prednji LCD ekran iskače i nakon pregleda bilo je nekoliko različitih dijelova. Pronašao sam transformator, piezoelektrični zvučnik za alarm, neke diode za ispravljačko kolo, neke tipke za ulaze i prikaz sata koji je izgledao ispod njega. Našao sam tlo i počeo istraživati. PAŽLJIVO Dok ovo radite na satu, POSTOJI IZLOŽENI TRANSFORMATOR KOJI ĆE OSTAVITI POGODNI ŠOK. Zabilježio sam napone na svakom pinu kada je alarm bio isključen i kada je alarm bio uključen. Nadao sam se pinu koji bi osigurao lijep 5v logički napon kada je alarm uključen i 0v kada je alarm isključen. Nisam imao tu sreću, ali napon koji je išao do zvučnika pružao je napon koji je varirao od 9,5v-12,5v. Mislio sam da bi mi ovo moglo koristiti. Pronašao sam i pin označen VCC koji je pružao napon koji je varirao od 10v-12v. To dolazi do izražaja kasnije pri izgradnji izvora napajanja za mikrokontroler. Krug izlaznog alarma lemio sam žicu na masu, a jednu na pin za alarm i počeo raditi na krugu za izjednačavanje napona. Mislio sam da bih mogao koristiti regulator od 5V, ali samo sam imao podesivi regulator. Malo sam izračunao i moje vrijednosti su dale napon nešto ispod 5v. Malo sam petljao i mijenjao otpornike dok mi nije dao 5V koje su mi potrebne. Koristio sam kondenzator od 470uF na ulazu za izglađivanje napona. Kod kondenzatora napon je varirao samo od 10,5v-10v. Ispod je shema kola pomoću kojeg sam uvjetovao izlaz alarma i slika dijelova zajedno na ploči.

Korak 2: Krug napajanja, LED upravljački krug i ožičenje

Krug napajanja Ako bih spojio mikrokontroler ravno na Vcc sata, raznio bih ga (pa ne baš, ali učinilo bi ga beskorisnim). Morao sam kondicionirati napon i spustiti ga na 5v. Koristio sam jednostavan krug regulatora koji koristi samo dva kondenzatora i regulator od 5 V. Otišao sam u školsku laboratoriju i u gomili smeća postavio regulator od 5 volti. Priključio sam kolo i testirao ga. Omogućio je lijep i stabilan upravljački krug od 4,99 V. LED S obzirom da ATMega168 može isporučiti samo oko 16 mA struje na svaki od svojih digitalnih izlaza, za napajanje LED dioda potreban je regulator struje. Našao sam ovo kolo na Arduino forumima za pomoć i čini se da je to prilično uobičajeno i jednostavno kolo. Za usmjeravanje svjetla LED dioda odlučio sam upotrijebiti reflektor iz svjetiljke. Svjetiljka koju sam kupio imala je tri rupe za tri LED diode. Odlučio sam ih samljeti veće i staviti četiri u svaku rupu, objašnjavajući na taj način način na koji se kolo crta. Ožičenje Nakon što sam shvatio da mogu uspješno koristiti Vcc na satu i izlaz alarma, odlučio sam zalemiti neke tanke žice i navoje izvlače ih kroz rupu sa strane. Takođe sam imao ideju da dodam petlju u svoj program mikrokontrolera za reprodukciju pesme umesto originalnog alarma. Zalemio sam dvije duže žice na piezoelektrični zvučnik i provukao ih i sa strane. Koristio sam neke škare za žicu da izrežem mali zarez u gornjoj polovini sata i sve ponovo zašrafim.

Korak 3: Povezivanje ATMega168 i izgradnja prototipa

Povezivanje ATMega168 Postoji samo nekoliko pinova koje je potrebno spojiti da bi ATMega168 radio. Ovaj ispis ATMega168 sam pronašao na https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf veze su sljedeće: Na Vcc-Pin 1 do Vcc sa 10k otpornikom. -Pin 7 i Pin 20 na VccTo Uzemljenje-Pin 8 i Pin 22 na Uzemljenje-Pin 21 na Uzemljenje sa.1uF elektrolitičkim kondenzatorom Ulazni pin 4 (digitalni pin 2) je spojen na moju alarmnu žicu Izlazni pin 15 na NEGATIVNI provodnik piezoelektrike Zvučnik-Pin 16 na ulaz LED upravljačkog sklopaClock-16Mhz Crystal-Jedna noga na Pin 9 druga noga na Pin 10--11 Sve veze-Napomena: Vjerujem da sam mogao spojiti neke kape na noge kristal, ali budući da mom programu nije potreban visoko precizan sat, ostavio sam ga takvog kakav je. Slučajno sam koristio ulazni digitalni pin alarma, svaki drugi digitalni pin bi trebao raditi. Piezoelektrični zvučnik i LED diode moraju biti spojeni na digitalni PWM pin ili neće raditi. Također, nisam mogao pronaći dobar model u Eagleu za 28 -pinski model pa sam samo MS naslikao sve zajedno: D Žao mi je ako izgleda zbunjujuće. Po potrebi postavljajte pitanja! Napravio sam i blok dijagram kako bih lakše razumio odakle sve ide ili dolazi. Izgradnja prototipa --- Lista dijelova --- Izlazni krug alarma -LM317T Podesivi regulator pozitivnog napona (Mogli ste koristiti regulator od 5 V, upravo sam imao ovo jedan) Otpornik od -1 k Ohma -3,8 k Ohm Otpornik -470uF Elektrolitički kondenzator Napajanje -UA7805C Regulator 5v -100uF Elektrolitički kondenzator -10uF Elektrolitički kondenzator LED krug pogona -2N3904 -150 Ohm (možete eksperimentirati s nižim ili većim vrijednostima otpornika) Otpornik -1k Ohm -mikrokontroler -28 -utična utičnica (opcionalno, ali sam više puta reprogramirao svoj ATMega168 sa svojim Arduinom) -ATMega168 -.1uF elektrolitički kondenzator -16 MHz kristalni -10k Ohm otpornikMisc. Potrošni materijal -Prototipna ploča Perf -Noge i vijci ploče za prototipiranje -Žica Kada sam prototipirao svoje kolo, sagradio sam svaki odjeljak na ploči, testirao ga i prenio na perf ploču. Počeo sam sa izlaznim krugom alarma i uvjerio se da radi ispravno. Zatim sam prešao na dio napajanja, zatim LED upravljački program i završio sa krugom mikrokontrolera. Ali, budući da ne morate testirati kolo i uvjeriti se da koncepti funkcioniraju, budući da sam to već učinio, možete jednostavno izgraditi cijeli krug. Pobrinite se da na odgovarajućim mjestima dobijete pravi napon. 0v na izlazu izlaznog kola alarma kada je alarm isključen i 5v kada je uključen. 5v na izlazu strujnog kola. Nemojte još stavljati ATMega168 u utičnicu, potrebno ga je programirati. Mogao sam upotrijebiti manju perf tablu ili posjeći moju, ali sam odlučio da to ostavim na miru. Nije izuzetno veliki. Nakon što je krug prototipiran, može započeti izgradnja LED žarulje.

Korak 4: Izgradnja LED "žarulje"

Trostruka četverokutna LED žarulja !!!! "'Ako želite, možete preskočiti ovaj korak i upotrijebiti jednu LED za testiranje vašeg kruga. Na ovo se možete vratiti kada potvrdite da krug radi i radi. Također, koristio sam bijelu boju LED diode jer mi nije ostalo više plave boje velike svjetline. Čuo sam da plava bolje pomaže sa SAD -om. Otišao sam u prodavnicu dolara po jeftinu svjetiljku jer mi je trebao reflektor za usmjeravanje LED diode. Svjetiljka I kupio je sadržavao tri LED diode. Odlučio sam u svaku rupu staviti četiri LED diode i trebao mi je način da ih sve povežem. Došao sam do ovog procesa koji lemi četiri LED diode zajedno, a zatim povezuje tri od ovih "četvero LED" zajedno. Sve LED diode su paralelne, držeći napon isti kao jedna LED dioda i povećavajući struju. To je ono što osigurava krug upravljačkog programa LED -a. Protip: Mala kliješta s iglastim nosem pomažuKorak 1: Držite dvije LED diode zajedno s uzemljenim vodovima dodirujući se. Ravne ivice LED dioda Postavite vrh svoje lemilice n s nekim lemljenjem, tako da na vrhu ima kap tekućeg lema. Lemilicom brzo dodirnite dva uzemljivača što bliže LED diodi. Ako vrh ostavite na tom mjestu dugo, vodiči će se zagrijati i neće se osjećati sjajno. Korak 2: Pomoću dremel alata, turpije ili brusnog papira za brušenje izbrusite rubove jedne strane para tako da će sjednite pored drugog para u ravnini. Brusio sam LED diode kako bih malo raspršio svjetlost. Sada savijte elektrode kao što je prikazano. Pomalo je teško snimiti proces, ali u osnovi savijte pozitivne vodiče prema van. Savijte negativne vodiče prema spljoštenim stranama i ravno prema gore, tako da kada spojite dva para, četiri negativna vodiča dolaze zajedno kao jedna velika traka. Uzmite dva para, držite ih zajedno. Svi negativni pinovi će biti u centru. Dodirnite ih svojim lemilicom kako biste ih spojili zajedno. 3. korak: Sada kada su četiri negativna voda spojena zajedno, isjecite tri od njih, ostavljajući samo jedan. Sada savijte jedan od pozitivnih vodiča oko vanjske strane četvero LED diode lemljenjem pri svakom priključku. Isključite sve pozitivne vodiče osim jednog, ostavljajući jedan pozitivan i jedan negativan kraj. Završili ste! Sada napravite još dvije:] Kad budete imali tri quad LED diode, vrijeme je da ih postavite u reflektor svjetiljke. Ovu svjetiljku sam kupio za 3 dolara u prodavnici dolara. To je dorcey i svi se dijelovi uvijaju, pa je lako pristupiti svim dijelovima. Koristim srebrni reflektor i crni konus. Crnom konusu možete odvojiti metalne dijelove, ostavljajući samo plastični komad. Kasnije se koristi za pričvršćivanje sijalice na podesivi vrat. Ovisno o svjetiljci koju pronađete, možda ćete morati drugačije postaviti LED diode na podesivi vrat. Pokušao sam pronaći generičku svjetiljku koja bi bila dostupna na mnogo mjesta. Korak 4: Upotrijebio sam dremel za proširenje tri rupe u reflektoru. Zatim sam gurnuo svaku od četiri quad LED diode u njihove rupe s negativnim vodovima prema unutra. Savijte i lemite negativne i pozitivne vodiče zajedno dovršavajući TRIPLE QUAD LED SJAVLJU! Zatim sam lemio na dvije duge, tanke žice koje će se kasnije spustiti kroz podesivi vrat i lemiti na glavnu ploču. Također sam stavio ljepilo na svaki quad LED paket kako bih bio siguran da će ostati na mjestu.

Korak 5: Podesivi vrat i baza

Podesivi vrat Da bih usmjerio "sunčevu svjetlost" koju stvara budilica, odlučio sam dodati podesivi vrat. U početku sam mislio da bih mogao koristiti cijev za vrat, ali budući da imam ograničen broj alata i hardvera na fakultetu, nisam je mogao dobro pričvrstiti za bazu. Osim toga, bilo je prilično teško saviti se i nije se dobro prilagodilo. Na kraju sam upotrijebio samo jednu od žica unutar cijevi. Ispalo je prilično dobro. Uspio sam ga pričvrstiti bez hardvera, samo s rupom u podnožju. Počeo sam tako što sam izvadio jednu žicu iz cijevi i omotao je spolja, stvarajući lijepu spiralu. Zatim sam samo uvio žicu s cijevi. Zatim sam ga rastegnuo i spojio s crnim konusom koji sam ranije spomenuo. Crni konus dolazi sa nekim strujnim krugom od svjetiljke pričvršćene na njega, ali se lako uklanja. Sada kada imate samo plastični dio stošca, napravite dvije rupe na rubovima, svaka dovoljno velika da žica može proći. Hranio sam ga gore pa dolje i van s druge strane, uvijajući ga ispod. Zatim sam upotrijebio tanku, fleksibilnu žicu iz cijevi kako bih je dodatno učvrstio. Dvije dugačke žice koje su ranije lemljene mogu se provesti kroz crni konus natrag, a žarulja se može uviti na mjestu. Dodala sam malo ljepila kako bih ostala pričvršćena. Baza Za pričvršćivanje podesivog vrata, izbušio sam rupu od 7/64 inča u drvenoj podlozi i zabio žicu. Leži prilično čvrsto pa ljepilo nije potrebno, ali je dovoljno labavo da se vrat može okrenuti i uviti. Dvije LED žice mogu se omotati oko vrata i zalemiti na ploču za izradu prototipa. Za pričvršćivanje ploče koristio sam četiri nosača za PCB. Imao sam na raspolaganju burgiju za navoj, ali nije bilo potrebno. Ako nemate nastavak za navoj, samo izbušite rupu manju od vijka i uvijte je pomoću kliješta. Pričvrstio sam sat na bazu pomoću čičak trake. Nisam ga zeznuo jer moj sat ima rezervnu bateriju i kad se baterija isprazni, morat će se zamijeniti. Na kraju sam dodao neke gumene nožice u uglove.

Korak 6: Program

Program Da biste programirali svoj ATMega168 s USB vezom i Arduino pločom, trebat će vam ATMega168 čip na kojem je već Arduino pokretački program. Ovo je bio najjednostavniji način koji sam mogao pronaći za programiranje mikrokontrolera. Kad sam kupio svoju ploču, uzeo sam dodatni ATMega168 sa pokretačem za podizanje sustava od istog dobavljača. Možda ćete morati platiti nešto više za unaprijed programirani čip, ali isplatilo mi se jer nisam htio petljati sa adapterima za serijski kabel itd. Priložio sam kôd kao.txt datoteku i.pde file. Nisam želio učiniti ovo uputstvo dugim objavljivanjem cijelog koda. Koristio sam najnovije programsko okruženje Arduino: arduino-0015. Ono što volim kod Arduino ploča je to što postoji mnoštvo primjera uključenih u okruženje, programsko okruženje je besplatno, a postoji i mnogo stranica za projekte i pomoć. Također je super jednostavno izgraditi probnu ploču za samostalno pokretanje programa. Pokušao sam komentirati kôd koliko sam razumio pa ću svesti opise na minimum. Upotrijebio sam primjer "Fading LED" od BARRAGANA da se upoznam sa širinom impulsa (PWM) za koju je ATMega168 sposoban. Imam tri "ako" izjave. Prvi je izblijedio na nižim nivoima zatamnjenja (0-75 od 255) sporije jer viši nivoi izgledaju isto. Druga blijedi na gornjim nivoima zatamnjenja brže. Cijeli postupak blijeđenja traje 15 minuta. Kad LED diode dostignu punu svjetlinu, petlja pjesme će se reproducirati sve dok se alarm ne isključi. Originalni alarm bio je prilično dosadan. Bio je to samo tipičan zvuk budilnika koji svi mrze. Pomislio sam, zašto ne iskoristiti zvučnik da napravite ugodnu pjesmu za buđenje? Budući da moja djevojka voli The Beatles i znao sam da Hey Jude ima prilično jednostavnu melodiju, odlučio sam je upotrijebiti. Stvara se kvadratni val, a zatim se PWM koristi za sviranje nota Hey Jude na piezoelektričnom zvučniku. Za programiranje pjesme manipulirao sam primjerom "Melody" iz primjera Arduino okruženja. Pronašao sam nekoliko jednostavnih nota i to pretočio u bilješke u kodu. Morao sam povećati broj nota koje se sviraju na 41 i napraviti matematiku kako bih shvatio nižu notu od ponuđenog 'c'. Zatim sam taj kod implantirao u svoj glavni kôd. Da biste programirali čip, prvo morate instalirati USB upravljačke programe isporučene s Arduino okruženjem. Zatim odaberite svoju ploču s padajućeg izbornika i odaberite odgovarajući COM port. Cijeli ovaj proces je detaljno opisan ovdje: https://arduino.cc/en/Guide/WindowsI to je sve! Nakon programiranja ATMega168, može se izvaditi iz Arduina i ubaciti u prototipno kolo!

Korak 7: Zaključak

Moguća poboljšanja Nakon što sam završio alarm za izlazak sunca, pomislio sam na neka poboljšanja ili dodatne funkcije koje sam mogao dodati. Jedna od ideja koju sam smislio bio je prekidač za uključivanje žarulje u punoj svjetlini kako bi se mogla koristiti kao lampa za čitanje. Drugi prekidač se može koristiti za uključivanje ili isključivanje zvuka alarma. Pločica je također mogla biti znatno manja. Upravo mi je ovaj ležao i odlučio sam ga ostaviti u jednom komadu. Konačni proizvod Evo ga! Dodao sam nekoliko slika kako izgleda kada se svjetla gase. Snimio sam i video snimak alarma koji svira Hey Jude. Opet, ako imate pitanja o ovom projektu, samo pitajte, volim pomoći!