Nočna budilka MP3: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Za ta projekt sem želel narediti priročno in popolnoma funkcionalno nočno budilko.

Moji osebni pogoji za nočno budilko so:

1. Berljivo pri kateri koli svetlobi, ponoči pa ne slepi
2. MP3 melodije alarma
3. Privlačen in majhen faktor oblike
4. Funkcija dremeža
5. Pomnilniška funkcija, tako da se čas, čas alarma, melodija zvonjenja in glasnost ne izgubijo, kadar koli izklopite napajanje.
6. Rojstnodnevna funkcija: Na svoj rojstni dan (in tiste družinskih članov) me želi prebuditi "srečen rojstni dan" in ne standardni zvonjenje

Nisem mogel najti nobenega navodila, ki bi združeval vse to; zato je to poučno.

Ura je zgrajena okoli matrice 8X8 WS2812B. Zaradi majhne količine LED diod ne morejo biti vse besede sestavljene iz zaporednih črk. Večina 8x8 besednih ur (kot je ta lepa) to reši tako, da združi več črk v eno LED, čeprav imajo druge bolj ustvarjalne rešitve. Odločil sem se, da grem k rešitvi, podobni tej, kjer besede nastajajo iz zaporednih črk. To mu daje nekaj čarobnega pridiha, saj ne vidite besed, preden zasvetijo. Za večjo berljivost imajo črke iz iste besede isto barvo. Sprva je malce zmedeno brati, čez nekaj časa pa ga lahko preberete. Tudi zato temu pravim ura s črkami in ne ura z besedami. Vsako jutro me zbudi ura in še vedno sem presenečen nad tem, kako nastanejo besede!

Zaloge

Poleg elektronike so skoraj vse komponente ponovno uporabljene ali predelane, kar sem že imel doma. Edino orodje, ki ga resnično potrebujete in ga verjetno nimate pri roki, je laserski rezalnik. Na srečo obstaja veliko fablabov in ustvarjalnih prostorov, ki vam lahko pri tem pomagajo. Hvala Makerspace De Prins!

Elektronske komponente:

• 8X8 WS2812B LED matrika
• Arduino nano
• Modul ure realnega časa DS3231
• DFPlayer mini
• mikro SD kartico, ki jo vstavite v DFPlayer mini (najmanjša/najcenejša, ki jo najdete, bo odlično opravila delo)
• Foto dioda
• Ena RGB LED
• 1000 F kondenzator
• čim manjši zvočnik
• generične žice, priključki, upori, gumbi
• Nekaj lesa, MDF,.. za škatlo

1. korak: Naredite škatlo

Za samo škatlo sem uporabil nekaj izrezov z našega lesenega poda. To so lepe hrastove deske debeline 9 mm. Z rezalno žago sem izrezal 4 kose velikosti 10,5 x 8,6 cm (pravzaprav sem odrezal nekaj rezervnih, da popravim morebitne napake!). Ob kratkem robu je narejen 5 mm utor za skrivanje sprednje in zadnje plošče. Dolgi robovi so odrezani pod kotom 45 °, da nastane lepa kvadratna škatla. To ni skupen lesarski delavci zaradi majhne površine lepila. Všeč mi je videz sklepa, skritega v kotu, in je še vedno dovolj močan za uporabo. Ampak to je le moja rešitev z materiali, ki sem jih imel pri roki. Vsaka škatla, v kateri je matrika, se bo odlično odrezala. Preden lepimo dele, moramo izdelati in namestiti elektroniko. Torej do naslednjega koraka.

2. korak: Ura

Brez ure brez ure. To je eden bolj pametnih, hitrih in poceni načinov, kako črke narediti prosojne, hkrati pa blokirati vso drugo svetlobo. Potrebujete le majhen kos (10 x 10 cm) akrilnega stekla (AKA plexi), nekaj brizgalne barve in laserski rezalnik. Začel sem s predelanim prozornim akrilnim steklom; debelina je nepomembna, če se prilega vdolbini vaše škatle. Na eni strani sem vogal ostrljal z brusnim papirjem in ga pokril s črno barvo. Naj vas ne briše kapljanje barve in tako naprej, saj bo to hrbtna stran. Po drugi strani pa morate ostati čim bolj nedotaknjeni. Zdaj potrebujete dostop do laserskega rezalnika, da odstranite barvo in del akrilnega stekla, kamor morajo črke prihajati s priloženim SVG -jem; ne pozabite, da je treba črke zrcaliti! Et voila: poceni, hiter in enostaven način za izdelavo popolno videti prednje plošče, skoraj brez puščanja svetlobe! Verjetno morate spremeniti vrstni red črk, saj so namenjene nizozemski uri.

Zdaj imate dostop do laserja, izrežite tudi matriko (tudi datoteko v prilogi) iz kakih 6 mm MDF. To poteka med LED matrico in sprednjo ploščo, da razprši svetlobo in prepreči uhajanje svetlobe v sosednje črke.

3. korak: Spajkanje elektronike

Zdaj je čas za jedro naše ure; elektronika.

Srce našega projekta je arduino nano. Uporabil sem eno na osnovi Atmega328P. To deluje, vendar sem med razvojem programske opreme pogosto naletel na težave s pomnilnikom. Verjetno bi bil nano ali ESP32 morda bolj primeren.

Preden vse skupaj spajkate, je pametno preizkusiti vse komponente in povezave na plošči. Zaradi velike količine komponent in potrebnih povezav bo to videti neurejeno. Nato vse komponente prenesem eno za drugo na perforirano vezje. Komponente držite blizu skupaj, saj je škatla razmeroma majhna in jih usmerite tako, da bodo stvari, kot so kartica SD, baterija…, dostopne tako, da odstranite zadnji del. Z vrha je vse videti lepo in urejeno, zadaj pa v najboljšem primeru špageti. Toda z vzpostavitvijo in takojšnjim preizkušanjem vseh povezav lahko to storite tudi vi! Nekaj nasvetov za te prototipne plošče najdete tukaj.

Spodaj najdete vse povezave za različne komponente:

RTC (ura v realnem času) DS3231: 4 zatiči so neposredno povezani z arduinom

• VCC do 5V
• GND v GND arduina
• SDA do A4
• SCL do A5

DFPlayer Mini: Ta je nekoliko drugačen kot v večini primerov. Da bi se izognili težavam z vodilom I2C, ga namesto programskega vodila pritrdim na serijska vrata arduina. Kartica mikro SD, ki gre v DFPlayer Mini, mora vsebovati 12 melodij zvonjenja MP3 (z imenom 0001.mp3, 0002.mp3,…) in melodijo zvonjenja za vesel rojstni dan z imenom 0014.mp3 (13 ni želelo delovati!?!).

• VCC do 5V
• GND v GND
• RX v TX na arduinu, ne neposredno, ampak preko upora 1 kohm; ne povežite TX -ja DFPlayer mini, ne uporabljamo povratnih informacij iz modula in to bo pokvarilo pravilno delovanje ure!
• spk1 & spk2 k zvočniku

LED matrika WS2812:

• Pozitivno in negativno sta neposredno povezana z vtičnico
• Din prve LED/črke je priključen na pin D6 arduina, ne neposredno, ampak preko upora 330 ohmov

Kondenzator 1000 µF: To je za zaščito LED, verjetno brezhibno deluje.

Pozitivna noga je povezana s pozitivno stranjo matrike LED (in s tem tudi vtičnica DC); negativni krak je povezan z minus stranjo LED matrike

RGB LED: LED, ki ga uporabljam, ima vgrajene upore, večina jih nima, zato jih po potrebi vključite.

• Najdaljša noga je povezana s tlemi
• Druge noge se povežejo s pin D8, D9 in D10 arduina.

Fotodioda

• Ena noga fotodiode je priključena na 5V,
• druga noga je priključena na pin A0 na arduinu in na tla preko 4,7 kohmskega rezitorja

Gumbi: potrebujete 3 gumbe; 1 velik alarmni gumb in 2 manjša za funkcijo gor in dol. Gumbi so povezani z digitalnimi zatiči na arduinu. Dodati morate tudi 10kohmske izvlečne upore, kot je lepo razloženo v tem navodilu.

• Alarmni gumb je priključen na pin D7
• Up je priključen na pin D12
• Gumbi navzdol so priključeni na pin D11

4. korak: Sestavljanje ure

Zaradi omejenega prostora za vse komponente je pomembno, da preizkusite njihovo namestitev. Zato sem vse komponente povezal s konektorji, da jih enostavno odstranim z glavne plošče. Alarmni gumb, ki sem ga uporabil, je predolg in sem ga namestil na zelo čuden način. To pa zato, ker mi ni bila všeč njegova rdeča plastika. Zdaj je postavljen veliko globlje v uro, da naredi prostor za majhen lesen disk, ki zdaj deluje kot gumb in se bolje prilega videzu ure. Disk je dejansko izrezan z ročaja stare čopiča; Vidiš, rad uporabljam stare stvari! Zadnja plošča je tudi ponovno uporabljen predmet: nekaj izreza iz zlate dibond plošče, ki služi kot hrbtna stran v naši kuhinji. Z mitrovno žago samo odrežite zadnjo ploščo in izvrtajte luknjo za priključek DC. Nameščen je z vijaki za kasnejši dostop do notranjosti. Ko se zdi, da se vse prilega in deluje, je čas, da škatlo lepimo. Lepljenje je preprosto, lepite vse štiri strani skupaj z lepilnim trakom, nanesite lepilo in zavijte skupaj. LED matrika je pritrjena na matrico pokrova LED in to trenje se prilega na svoje mesto. Sprednja plošča je na vrhu pritrjena z dvostranskim trakom. Prve noči sem naredil nekaj "testnih noči", ko so vse držali skupaj gumijasti trakovi, in začutil sem, da so tudi pri najnižji nastavitvi LED svetle! To je bilo rešeno z dodajanjem dveh slojev papirja med matrico pokrova LED in prednjo ploščo.

5. korak: programska oprema

Programska oprema je v tem, da se ta ura razlikuje od večine drugih. Ker ga nameravam uporabljati kot glavno budilko, potrebujem veliko funkcij, ki jih lahko upravljate samo s tremi gumbi! Raje imam tudi samostojno napravo, kot pa da se moram nanjo povezati prek wifija, bluetootha,… za preproste stvari, kot je spreminjanje melodije zvonjenja, časa, … itd.

Tukaj je pregled vseh funkcij, ki sem jih vključil.

• S kratkim pritiskom na alarmni gumb vklopite / izklopite funkcijo alarma. Ko je alarm aktiven, je LED rdeča.
• Po vklopu alarma se prikaže čas alarma in čas alarma lahko spremenite z gumboma gor in dol (ure, ko utripa rdeča LED, nato minute, ko utripa modra LED)
• Spremenite ton in glasnost zvonjenja; meni za nastavitve morate aktivirati tako, da med nastavitvijo časa alarma hkrati pritisnete gumb gor in dol.
• Ko se alarm sproži, s kratkim pritiskom na alarmni gumb dobite 5 minut časa za dremež. Če se želite resnično izklopiti: ponovno pritisnite ali dolgo držite, dokler se alarmna lučka ne izklopi.
• Če želite spremeniti čas, morate aktivirati meni z nastavitvami tako, da med običajnim delovanjem hkrati pritisnete gumb gor in dol.
• Če želite spremeniti datum (uporablja se za rojstnodnevno funkcijo), morate aktivirati meni z nastavitvami tako, da med nastavitvijo časa hkrati pritisnete gumb gor in dol.
• In nazadnje velikonočno jajce: z dolgim pritiskom na alarmni gumb se aktivira mavrični način. To ne izgleda samo kul, ampak lahko služi celo kot nočna luč!

Priložena je potrebna arduino skica. Lahko pa bi imel korist od ponovnega pisanja iz nič, saj kaže preveč na svojo organsko rast in zato nima dovolj logike. Ker pa vse deluje, ne želim porabiti več časa za to, kot sem že.

Najpomembnejša funkcija, ki to uro ločuje, je ta:

String TextToLED (String InputText, int animacija, int StartLed)

Vsebuje algoritem, ki bo poiskal potrebne črke, ki vam bodo zasvetile, in zamenjal barve na katerem koli mestu v vhodnem besedilu. V večini drugih ur so vse besede trdo kodirane, kar pomeni, da morate pri menjavi urne številke vse znova kodirati. Tukaj gre le za postavitev pravilnega vrstnega reda črk v niz

ClockFace = String ("HETMISDTKWARVIENTBIJFGNAVOORHALFDNTWZEVRPHIAGERNALJFCHTSDUURAPMY"). To je še posebej priročno pri spreminjanju imen za rojstnodnevno funkcijo.

6. korak: Prihodnje izboljšave

Tudi po nekaj mesecih uporabe sem še vedno zelo zadovoljen z izdelavo. Za večino svojih projektov mislim: "To bi bilo treba izboljšati, sicer bi bilo bolje, …" Toda ta, ne; čuti in deluje tako, kot sem si želel. Ena težava je lahko poraba energije. To je lahko višje od povprečne budilke, ki jo kupite. Je pa veliko odvisno od količine svetlobe čez dan, saj LDR svoje delo opravlja zelo dobro. Ko je popolnoma temno, gre moja ura v nočni način; to pomeni rdeče in zelene črke pri najtemnejši nastavitvi. V tem načinu ura porabi 0,08 amp in tako porabi približno 0,4 vata. Pri celodnevni svetlobi se to poveča na 0,3 amp ali približno 1,5 vata, medtem ko mavrični način porabi celo 5 vatov.

Kakorkoli že, ko gledam končni rezultat, sem prepričan, da je vredno vse energije, ki sem jo vložil!

Ne pozabite glasovati zame v natečaju za ure! Hvala, ker ste prebrali do konca.