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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

Moja motivacija Ove zime moja je djevojka imala puno problema s jutarnjim buđenjem i činilo se da pati od JES -a (sezonski afektivni poremećaj). Čak primjećujem koliko je teže probuditi se zimi budući da 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 njezinog problema. Plan kojeg sam se sjetio vidio sam instrukciju (https://www.instructables.com/id/Blue-LED-dawn-simulator- for-Soleil-Sun-Alarm/) o izmjeni alarma za izlazak sunca radi pružanja plavog svjetla pomoću LED-a budući da bi plava trebala biti dobro svjetlo koje će vam pomoći. Ideja mi se svidjela, ali način na koji se mikrokontroler koristi u ovom uputstvu zastrašio me jer sam imao ograničeno iskustvo s programiranjem nakon razvoja koda. To također nije riješilo moju drugu brigu: potrošiti 80 USD 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, pa sam bio upoznat s 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 osigurati napon kad se alarm oglasi. Mogao bih uzeti ovaj napon i koristiti ga kao prekidač s mikrokontrolerom. Kad bi se oglasio alarm i napon povisio, započeo bi proces zatamnjenja. Ako je pritisnuta tipka za odgodu ili je alarm isključen, napon bi se smanjio i proces zatamnjivanja bi prestao, pa se svjetla isključuju. Istražio sam ovu ideju i otkrio da je moguće upotrijebiti napon sata i koristiti ga s mikrokontrolerom! Momak je završio sličan projekt koji mu je ujutro automatski otvorio rolete (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Mikrokontroler Ideje su počele teći i sve što sam imao Dovoljno je odabrati mikrokontroler koji ćete koristiti. Vidio sam članak na sparkfun.com koji je prošao proces izgradnje sklopa za pokretanje ATMega168. Pažljivo sam pročitao i zaključio 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 sadržavala osnovne stvari za rad ATMega168. S 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! Također, ovo je moj prvi projekt mikrokontrolera. Siguran sam da nisam sve učinio potpuno ispravno, poput dodavanja poklopca filtara na mjesta i drugih raznih dijelova u krugove. Javite mi ako vidite nešto što se može poboljšati! Svakako ću to ažurirati ili zabilježiti. Uživati!

Korak 1: Ispitivanje izlaznog kruga sata i alarma

Sondiranje sata Ovo je sat koji sam odabrao. Dobio 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 s ATMega168 i dalje uključuje! Pa će vas ipak probuditi ako nema snage! Kad se baterija isprazni, prednji zaslon se isključuje i prebacuje se na drugi interni sat koji je manje točan, ali i dalje radi. Kad se napajanje ponovno uključi, sat će se možda morati prilagoditi, ali postavke alarma će ostati. Sat se prilično lako rastavlja. Na dnu su četiri vijka i tri vijka koji drže pločicu 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 zaslon iskače i nakon pregleda bilo je nekoliko dijelova. Našao sam transformator, piezoelektrični zvučnik za alarm, neke diode za ispravljački krug, neke tipke za ulaze i prikaz sata koji je izgledao ispod njega. Našao sam tlo i počeo istraživati. BUDITE OPREZNI dok ovo radite na svom satu, postoji izložen transformator koji će ostaviti šestero šok. Zabilježio sam napone na svakom pinu kada je alarm bio isključen i kada je alarm uključen. Nadao sam se pin -u koji bi osigurao lijep 5v logički napon kad je alarm bio uključen i 0v kad 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. Također sam pronašao pin označen VCC koji je pružao napon koji je varirao od 10v-12v. To dolazi do izražaja kasnije pri izgradnji izvora napajanja za mikrokontroler. Izlazni krug alarma lemio sam žicu na masu, a jednu na pin za alarm i počeo raditi na krugu za izjednačavanje napona. Pretpostavio sam da bih mogao koristiti regulator od 5 volti, ali sam samo ležao podesivi regulator. Malo sam izračunao i moje su vrijednosti 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. Dolje je shema kruga pomoću kojeg sam uvjetovao izlaz alarma i slika dijelova zajedno na ploči.

Korak 2: Krug napajanja, LED upravljački krug i ožičenje

Krug napajanja Kad bih mikrokontroler priključio 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 školski laboratorij i pronašao regulator od 5 volti u gomili smeća. Priključio sam krug 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 ovaj krug na Arduino forumima za pomoć i čini se da je to prilično uobičajen i jednostavan krug. 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 tako način na koji je krug nacrtan. Ožičenje Nakon što sam shvatio da mogu uspješno koristiti Vcc sata i izlaz alarma, odlučio sam zalemiti neke tanke žice i niti izvlače ih kroz rupu sa strane. Također sam imao ideju dodati petlju u svoj program mikrokontrolera za reprodukciju pjesme umjesto izvornog 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 polovici sata i sve sam ponovno zavrnuo.

Korak 3: Povezivanje ATMega168 i izgradnja prototipa

Spajanje 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 s 10k otpornikom. -Pin 7 i Pin 20 na VccTo Uzemljenje-Pin 8 i Pin 22 na Uzemljenje-Pin 21 na Uzemljenje s.1uF elektrolitskim kondenzatorom Ulazni pin 4 (digitalni pin 2) spojen je na moju alarmnu žicu Izlazni pin 15 na NEGATIVAN Vodič piezoelektrika pin 16 zvučnika na ulaz upravljačkog sklopa LED-a Sat-16Mhz kristal-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 ne treba vrlo 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 Oprostite ako izgleda zbunjujuće. Po potrebi postavljajte pitanja! Napravio sam i blok dijagram kako bih lakše razumio odakle sve ide ili dolazi. Izgradnja prototipa --- Popis dijelova --- Izlazni krug alarma -LM317T Podesivi regulator pozitivnog napona (Mogli ste koristiti regulator od 5 V, upravo sam imao ovo jedan) -1k Ohm otpornik -3.8k Ohm otpornik -470uF Elektrolitički kondenzator Napajanje -UA7805C 5v regulator -100uF Elektrolitički kondenzator -10uF Elektrolitički kondenzator LED krug pogona -2N3904 -150 Ohm (možete eksperimentirati s nižim ili većim vrijednostima otpornika) ovisno o vašim LED otpornicima) Otpornik -1k Ohm -mikrokontroler -28 -utična utičnica (nije obavezno, ali sam više puta reprogramirao svoj ATMega168 sa svojim Arduinom) -ATMega168 -.1uF elektrolitički kondenzator -16 MHz kristalni -10k Ohm otpornikMisc. Potrošni materijal -Prototipiziranje Perf ploče -Noge i vijci ploče za prototipiranje -Žica Kada sam prototipirao svoj krug, sagradio sam svaki odjeljak na ploči, testirao ga i prenio na perf ploču. Počeo sam s izlaznim krugom alarma i uvjerio se da radi ispravno. Zatim sam prešao na dio napajanja, zatim LED upravljački program i završio sa krugom mikrokontrolera. No, budući da ne morate testirati krug i provjeriti funkcioniraju li koncepti, budući da sam to već učinio, možete jednostavno izgraditi cijeli krug. Pobrinite se da dobijete pravi napon na pravim mjestima. 0v na izlazu izlaznog kruga alarma kada je alarm isključen i 5v kada je uključen. 5v na izlazu strujnog kruga. Ne stavljajte ATMega168 u utičnicu još, potrebno ga je programirati. Mogao sam upotrijebiti manju ploču za perf ili smanjiti svoju, ali odlučio sam je ostaviti na miru. Nije iznimno velik. 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 i rad kola. Također, koristio sam bijelu LED diode jer mi nije ostalo više plave boje velike svjetline. Čuo sam da plava boja bolje pomaže u SAD -u. Otišao sam u trgovinu za dolar 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 jednakim kao jedna LED dioda i povećavajući struju. To osigurava sklop upravljačkog sklopa LED -a. Protip: Mala iglasta kliješta pomažuKorak 1: Držite dvije LED diode zajedno s uzemljenim vodičima koji se dodiruju. Ravni rubovi LED dioda trebali sjediti jedan do drugoga. Napunite vrh lemilice n s nekim lemljenjem pa na vrhu ima kap tekućeg lema. Lemilicom brzo dodirnite dva uzemljivača što bliže LED diodi. Ako vrh ostavite na njemu 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 vodiče kao što je prikazano. Poprilično je teško fotografirati proces, ali u osnovi savijati pozitivne vodiče prema van. Savijte negativne vodiče prema spljoštenim stranama i ravno prema gore, tako da kad spojite dva para, četiri negativna vodiča dolaze zajedno kao jedna velika traka. Uzevši dva para, držite ih zajedno. Svi negativni pinovi bit će u sredini. 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 quad LED diode lemljenjem pri svakom priključku. Isključite sve pozitivne vodiče osim jednog, ostavljajući jedan pozitivan i jedan negativan trag. Gotovi ste! Sada napravite još dvije:] Nakon što imate tri quad LED diode, vrijeme je da ih postavite u reflektor svjetiljke. Ovu svjetiljku sam kupio za 3 dolara u trgovini s dolarima. To je dorcey i svi se dijelovi uvijaju, pa je lako pristupiti svim dijelovima. Koristim srebrni reflektor i crni konus natrag. Crni konus može se odvojiti od metalnih dijelova, ostavljajući samo plastični komad. Kasnije se koristi za pričvršćivanje žarulje 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 ŽARULJU! Zatim sam lemio na dvije duge, tanke žice koje će kasnije biti spuštene kroz podesivi vrat i lemljene na glavnu ploču. Također sam stavio malo ljepila na svaki quad LED paket kako bih bio siguran da će ostati na mjestu.

Korak 5: Podesivi vrat i baza

Podesivi vrat Kako 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 izvana, stvarajući lijepu spiralu. Zatim sam samo uvila žicu s cijevi. Zatim sam ga ispružio i spojio na crni stožac koji sam ranije spomenuo. Crni stožac dolazi s nekim 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. 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 svrdlo za navoj, ali nije bilo potrebno. Ako nemate nastavak za navoj, samo izbušite rupu manju od vijka i uvijte je pomoću kliješta. Sat sam pričvrstio na bazu pomoću čička. Nisam ga zeznuo jer moj sat ima rezervnu bateriju i kad se baterija isprazni, morat će se zamijeniti. Na kraju, dodao sam 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 bootloader. Ovo je bio najjednostavniji način za programiranje mikrokontrolera koji sam mogao pronaći. Kad sam kupio svoju ploču, uzeo sam dodatni ATMega168 s pokretačkim programom od istog dobavljača. Možda ćete morati platiti nešto više za unaprijed programirani čip, ali isplatilo mi se jer se nisam želio petljati sa adapterima za serijski kabel itd. Priložio sam kôd kao.txt datoteku i.pde datoteka. Nisam želio dugo učiniti ovo uputnim 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 probojnu 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 kako bih se upoznao s modulacijom širine impulsa (PWM) za koju je ATMega168 sposoban. Imam tri izjave "ako". Prva je blijedila na nižim razinama zatamnjenja (0-75 od 255) sporije jer više razine izgledaju isto. Drugi brže blijedi u gornjim razinama zatamnjenja. Cijeli postupak blijeđenja traje 15 minuta. Nakon što LED diode dosegnu punu svjetlinu, petlja će se reproducirati sve dok se alarm ne isključi. Izvorni alarm bio je prilično neugodan. Bio je to samo tipičan zvuk budilice 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 iz okruženja Arduino. Našao 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 "c" koja je ponuđena. Zatim sam ugradio taj kôd u svoj glavni kôd. Da biste programirali čip, najprije morate instalirati USB upravljačke programe isporučene s Arduino okruženjem. Zatim odaberite svoju ploču s padajućeg izbornika i odaberite odgovarajući COM port. Cijeli ovaj proces detaljno je opisan ovdje: https://arduino.cc/en/Guide/WindowsA 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 značajke 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 svjetiljka za čitanje. Za uključivanje ili isključivanje zvuka alarma mogao bi se koristiti drugi prekidač. Pločica je također mogla biti puno manja. Upravo sam ovu poslagao okolo i odlučio sam je ostaviti u jednom komadu. Konačni proizvod Evo ga! Dodao sam nekoliko slika kako izgleda kada se svjetla gase. Snimio sam i video zapis alarma koji svira Hey Jude. Opet, ako imate pitanja o ovom projektu, samo pitajte, volim vam pomoći!