Unaprijeđeno budilica Pametno svjetlo: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

U ovom projektu obnavljam potpuno pokvareni budilnik. Brojčanik sata zamjenjuje 12 LED dioda, osvijetljenih LED trakom oko ruba sata. 12 LED dioda govori o vremenu, a LED traka je programirana da djeluje kao alarm, pa se u podešeno vrijeme pojačava do pune svjetline. Raspberry Pi Zero kontrolira sve i omogućuje bezbrojne mogućnosti integracije i proširenja, poput automatske sinkronizacije svjetlosnog alarma s alarmom telefona ili treptanja LED dioda kada primite e -poruku.

Projekt koristi relativno jeftine ili ponovno korištene komponente - jedino što sam na kraju kupio bio je regulator napona. Sve ostalo što sam slučajno imao ležao je, poput izrezane LED trake. Ovaj Instructable će vas provesti kroz to kako sam svom slomljenom satu dao novi život i nadamo se da bi vas mogao inspirirati da unaprijedite nešto svoje.

Korak 1: Dijelovi

Kako bismo kontrolirali sve što koristimo, koristit ćemo Raspberry Pi Zero jer je mali, košta vrlo malo i može se povezati s WiFi -jem, što znači da nam ne trebaju sat u stvarnom vremenu i stoga lako možemo ažurirati kôd daljinski s prijenosnog računala. Osim ako nemate Pi Zero W, povezat ćemo se na WiFi mrežu pomoću USB WiFi ključa.

Ovdje je popis dijelova koje sam koristio, ali većina se stvari može zamijeniti za odgovarajuće alternative. Na primjer, umjesto Raspberry Pi mogli biste koristiti Arduino sa satom u stvarnom vremenu za kontrolu projekta.

Korišteni dijelovi

• Stari budilnik
• 30 cm toplo bijele LED trake
• 1x Raspberry Pi Zero + mikro SD kartica
• 1x USB WiFi ključ + mikro USB u USB pretvarač
• 12x LED dioda
• 12x 330ohm otpornici (koristite veće ako želite prigušene LED diode)
• 1x TIP31a (ili drugi npn tranzistor za napajanje ili MOSFET)
• 1x 1k otpornik
• 1x LM2596 DC-DC podesivi pretvarač u dolarima (spušta 12V za 5V za Raspberry Pi)
• 1x 12v napajanje (+ način ulaska u vaš projekt)
• 10 cm x 10 cm drveta za ploču sata (treba biti prikladno tanko za ugradnju LED dioda)
• Razni komadi žice različite boje

Korisne stvari koje treba imati

• Lemilica + lemljenje
• Vruće ljepilo
• Multimetar
• Oglasna ploča
• Ženske igle zaglavlja
• Čitač ili pretvarač mikro SD kartica
• Računalo
• Mini HDMI adapter + HDMI zaslon ako želite koristiti Pi -ovo radno okruženje

Korak 2: Postavljanje Raspberry Pi

Operacijski sustav

Budući da Raspberry Pi neće biti povezan s zaslonom, odlučio sam koristiti Raspbian Buster Lite koji ne dolazi s radnim okruženjem. Ako ste noviji u Raspberry Pi, možda ćete se htjeti držati standardnog Raspbian Bustera koji dolazi s radnom površinom. Ako niste sigurni kako instalirati operacijski sustav, ovo je sjajan izvor. Oba operativna sustava mogu se preuzeti s web stranice Raspberry Pi.

Trenutno napajajte Pi preko Micro USB ulaza za napajanje. Priključite i USB WiFi ključ.

Razgovor s Raspberry Pi

Nakon što se sve zapakira, prilično je teško pristupiti Pi ako želite promijeniti kôd itd. Korištenje SSH -a omogućuje vam povezivanje s Pi -om i upravljanje njime s drugog računala. To nije uključeno prema zadanim postavkama, ali to možemo učiniti jednostavno stvaranjem mape pod nazivom ssh na particiji za pokretanje vaše SD kartice. Ako ste već prijavljeni na svoj Pi, to možete učiniti i tako da upišete sudo raspi-config u terminal i prijeđete na Interfacing Options> SSH i odaberete Yes da biste ga omogućili.

Sada se možete povezati sa svojim Pi na drugom računalu. Na Mac ili Linuxu možete koristiti svoju terminalnu aplikaciju, ali na većini verzija sustava Windows morat ćete instalirati SSH klijenta, poput PuTTY. Povežite se s Pi upisivanjem ssh pi@ gdje se naziv hosta zamjenjuje s imenom hosta IP adrese vašeg Pi. Zadani naziv hosta je raspberrypi.local. Od vas će se tražiti lozinka koja je, ako je još niste promijenili, malina.

Potrebne instalacije

Prvo provjerite je li sve ažurno pokretanjem sudo apt update, a zatim sudo apt potpunu nadogradnju.

Kako bismo bili sigurni što nam je potrebno za kontrolu GPIO pinova na Pi tipu sudo apt-get install python-rpi.gpio i sudo apt-get install python3-rpi.gpio. Oni bi već trebali biti instalirani na punu verziju Raspbiana.

Kod

Evo koda za preuzimanje kako bi sve funkcioniralo. Ako koristite okruženje radne površine, zalijepite ih u mapu Dokumenti.

Ako koristite naredbeni redak SSH -a, idite do svoje kućne mape upisivanjem cd ~/Documents i pritiskom na enter. Napravite novu datoteku pod nazivom test1.py s nano test1.py. Ovo će otvoriti uređivač nano teksta gdje možete zalijepiti kôd preuzete datoteke test1.py. CTRL-O i pritisnite enter za spremanje datoteke, a CTRL-X za napuštanje uređivača. Ponovite postupak za preostale datoteke.

Korak 3: Ugradnja LED trake

Prvo umetnite LED traku u sat da vidite koliko vam je potrebno, označite ovu duljinu i odrežite traku na sljedećoj točki reza kao što je prikazano. Mnogo je lakše lemiti žice na traku prije nego što se traka zaglavi na mjestu. Ovo je prilično dobar vodič o tome kako to učiniti, ali ako niste sigurni, samo bih vježbao lemljenje na komadu s kojeg ste upravo izrezali traku. Lemite jednu žicu na pozitivnu tačku lemljenja i jednu žicu na negativnu. Provjerite radi li vaša LED traka prije nego je umetnete u sat.

Budući da je LED traka koju sam koristio bila korištena prije nego što je izgubila samoljepljivu podlogu, pa sam morao vrućim ljepilom popraviti traku oko ruba ruba sata. Ako imate višak duljine, pokrijte mjesto na kojemu su žice pričvršćene. Možda ćete kasnije htjeti instalirati traku, ali bilo mi je lakše da je sklonim u sat.

Korak 4: Upravljanje LED trakom

Spajanje LED trake

LED traka radi na 12V pa se ne može napajati izravno iz Pi. Kako bismo ih kontrolirali, koristit ćemo tranzistor za napajanje (npr. TIP31a) spojen na Pi kao što je prikazano gore. Preporučio bih da prvo provjerite radi li sve na ploči.

• Spojite GPIO 19 na bazu preko 1k otpornika
• Odašiljač bi trebao biti spojen na GND
• Spojite kolektor na negativni terminal LED trake
• Spojite pozitivni terminal LED trake na +12V

Testiranje

U naredbenom retku pređite u mapu dokumenata (cd ~/Documents) i upišite python test1.py i unesite. Trebali biste vidjeti kako se LED traka povećava i smanjuje svjetlina. Za prekid programa pritisnite CTRL-C. Možete urediti datoteku (nano test1.py) da biste promijenili brzinu i svjetlinu u programu.

uvoz RPi. GPIO kao GPIOimport vrijeme GPIO.setmode (GPIO. BCM) # Koristite BCIO pinout GPIO.setwarnings (False) # Zanemarite upozorenja o pinovima koji se koriste za druge stvari ledStripPin = 19 # LED traka se pokreće s ovog pina GPIO.setup (ledStripPin, GPIO. dutyCycle u rasponu (0, 101, 1): # Fade up pwm. ChangeDutyCycle (dutyCycle) time.sleep (0.05) za dc u rasponu (95, -1, -1): # Fade down pwm. ChangeDutyCycle (dc) vrijeme.sleep (0,05) osim KeyboardInterrupt: # Pritisnite CTRL-C za izlaz, a zatim: pwm.stop () # Zaustavite pwm GPIO.cleanup () # Očistite GPIO pinove

Korak 5: Postavljanje brojača sata

Odrežite komad drveta za sat licem prema dolje tako da stane u vaš sat. Ja sam svoj napravio da miruje na otprilike 3 cm od prednje strane. Izbušite 12 rupa promjera vaših LED dioda (obično 3 mm ili 5 mm) razmaknutih 30 stupnjeva jedna od druge. Brusite prednju stranu prema dolje i nanesite završni premaz po vašem izboru. Sa stražnje strane postavite LED diode tako da pokazuju prema naprijed. Koristio sam vruće ljepilo kako bih LED diode držao na mjestu s pozitivnim priključkom (dulja žica) prema unutra. Veličina mog sata znači da mogu spajati sve negativne terminale zajedno (vidi gore) pa je potrebna samo jedna žica za spajanje svih 12 LED dioda na GND. Zatim lemite žicu na svaku LED diodu.

Ako ovo želite isprobati na ploči, sjetite se da upotrijebite otpornik (330 ohma je prilično standardan) u nizu sa svakom LED -om prije nego što ga spojite na jedan od Pi GPIO pinova. Poigrajte se s vrijednošću otpornika koji koristite da biste dobili razinu svjetline kojom ste zadovoljni. T-cobbler je zaista koristan za razbijanje Pi-ovih igala na ploču, iako ćete za to morati lemiti zaglavlja. Upotrijebite test2.py (pokrenite pomoću python test2.py), ali prvo uredite program i unesite Pi -ove GPIO pinove koje ste koristili za svaku LED.

uvezite RPi. GPIO kao GPIO

vrijeme uvoza GPIO.setmode (GPIO. BCM) # Koristite GPIO raspoznavanje GPIO.setwarnings (Netačno) # Zanemarite upozorenja o pinovima koji se koriste za druge stvari # Zamijenite jedan, dva,… s odgovarajućim brojem kontakata hourPin = [jedan, dva, tri, četiri, pet, šest, sedam, osam, devet, deset, jedanaest, dvanaest] # Igle na koje su LED diode spojene od 1-12 za i u rasponu (0, 12): GPIO.setup (hourPin , GPIO. OUT) # Postavite sve hourPinove kao izlaze GPIO.output (hourPin , 0) # Provjerite jesu li sve LED diode isključene try: while True: za i u rasponu (0, 12) GPIO.output (hourPin , 1): time.sleep (0.05) za i u rasponu (0, 12) GPIO.output (hourPin , 0): time.sleep (0.05) osim KeyboardInterrupt: # Pritisnite CTRL-C za izlaz, i zatim: GPIO.cleanup () # Očistite GPIO pinove

Korak 6: Napajanje Pi -a

Potreban nam je jednostavan način za dobivanje 5V na Pi Zero kako bismo se mogli riješiti mikro USB kabela koji smo do sada koristili za napajanje. Postoji niz rješenja koja smanjuju 12V na 5V, poput linearnog regulatora napona LM7805, ali oni nisu baš učinkoviti, pa sam se umjesto toga odlučio koristiti učinkovitiji podesivi pretvarač dolara pomoću čipa LM2596. Napomena: s ovim ćete morati okretati potenciometar dok se izlazni napon ne smanji na 5V prema potrebi pa ćete trebati neki način mjerenja napona.

Korištenje LM2596 je jednostavno: spojite +12V na IN +, uzemljite na IN-. Pi se može spojiti izravno na 5V spajanjem OUT+ na jedan od Pi -ovih 5V pinova, ali provjerite jeste li promijenili izlazni napon na 5V prije nego što to učinite ili ćete pržiti svoj Pi!

Korak 7: Dovršite krug i pakiranje

Sada smo obuhvatili sva tri elementa kruga koji su zajedno prikazani u gore navedenom cjelokupnom krugu. Da biste uštedjeli prostor i učinili krug urednijim, stavite krug na trakastu ploču ili prototipnu ploču. Prvo lemite najmanje komponente, otpornike, zatim tranzistor za napajanje, sve konektore i na kraju žice. Isplanirajte svoj krug prije lemljenja kako biste bili sigurni da imate mjesta za sve.

Sve sam povezao na prototipsku PCB i koristio sam ženske zaglavlje zaglavlja kako bi se Pi mogao montirati izravno na PCB. LED diode na brojčaniku sata povezane su otpornicima s jedne strane ploče, a s druge strane ploče ostavio sam prostor za tranzistor za napajanje i slobodan za bilo koja druga kola koja bih kasnije htio dodati.

Spojite sat sa satom i pobrinite se da mu sva elektronika stane. Sve mi je jako pristajalo pa ćete možda morati malo preurediti. Priključite napajanje i pokrenite test1.py i test2.py sa SSH -a da biste provjerili radi li sve prije postavljanja stražnje strane.

Korak 8: Prenesite kôd + Završi

Kod

Na kraju, ako već niste, prenesite kôd i prilagodite ga kako želite (koristeći nano filename.py). Prednost povezivanja na Pi preko SSH -a je što možete ažurirati kôd bez otvaranja sata.

Ovi python programi iz 2. koraka rade sljedeće:

• light_clock_simple.py jednostavno prikazuje sat na LED -ima i blijedi gore -dolje LED traku u određeno vrijeme
• light_clock_pwm.py je isti kao gore, ali također dopušta smanjenje svjetline LED dioda i prikazuje minute pri različitoj svjetlini sati. Morat ćete se poigrati s razinama svjetline oboje kako bi kontrast između njih bio zamjetan

To bi trebalo pružiti solidnu osnovu za dodavanje koda, na primjer možda biste htjeli dodati gumb za odgodu svjetlosnog alarma.

Da bismo pokrenuli program kad se Pi pokrene, moramo dodati '@reboot nohup python light_clock_pwm.py &' na kraj datoteke crontab koja se može otvoriti s terminala pomoću crontab -e. Ponovo pokrenite svoj Raspberry Pi da biste provjerili radi li sada sa sudo shutdown -r.

Potencijalni dodaci

Evo nekoliko ideja dodatne funkcionalnosti koje bi se mogle dodati

• Dodavanje gumba za odgodu
• Dodavanje načina rada lampe
• Povezivanje s IFTTT -om (npr. Svjetlo bi se moglo upaliti kada se alarm telefona isključi/bljeska kada primite e -poštu)
• Dodatni kapacitet dodira, tj. Pretvorite sat u svjetiljku na dodir

Možda ćete primijetiti pri korištenju PWM -a da LED dioda ponekad, posebno pri nižoj svjetlini, malo treperi. To je zato što Pi koristi softverski PWM pa procesi procesora mogu utjecati na radni ciklus. Manje pokrenutih procesa pomaže u tome pa sam upotrijebio smanjeni operativni sustav Raspbian Lite. Hardverski PWM dostupan je i na nekoliko pinova pa ako treperenje dokazuje problem, ovo bi moglo biti nešto za razmotriti.

Nadam se da vam je ovaj Instructable bio informativan i da ćete se osjećati nadahnuto upotrijebiti staru budilicu ili koristiti elemente koda za svoj projekt.

Druga nagrada u izazovu brzine LED traka