Nočna ura za otroke, povezana s posteljo: 12 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Po teh navodilih boste lahko zgradili uro z aktiviranim gibanjem in bo prikazovala datum, čas in ustrezen dogodek dneva. Prikazal bo nočni način, ko je čas za spanje in ko se otroci zbudijo, se lahko hitro spomnijo, kaj bo glavna dejavnost dneva: šola, počitnice, prijateljeva rojstnodnevna zabava, tekma za ragbi ali odbojko itd.

Prav tako se bo samodejno prilagodil poletnemu času in zbral podatke o praznikih iz prazničnega koledarja.

Ne gre za budilko (starši so me že zbudili starši in poskušal bom storiti enako za svoje otroke in jim pokazati, da nekdo skrbi zanje, odkar zjutraj odprejo oči).

Naprava bo zbirala podatke iz Googlovega koledarja (ali katere koli storitve, ki lahko nudi koledarje v obliki ICS) in se bo sinhronizirala z internetnim časom, s čimer se odpravi potreba po ročni nastavitvi.

Shematski, programski in 3D načrt za ohišje so odprti in na voljo na povezavah. Svojo idejo ali izboljšavo lahko prispevate tukaj ali na githubu.

Naprava temelji na modulu ESP-32, enostavno jo je prilagoditi različnim platformam, ki temeljijo na ESP-23, in verjetno tudi ESP8266 in drugim napravam, združljivim z Arduino, ki omogočajo povezljivost.

1. korak: Komponente

Moji otroci spijo na pogradu in nimajo nočne omarice, zato je ura zasnovana tako, da je pritrjena na leseno konstrukcijo postelje. Morda ga boste želeli preoblikovati, da bo bolje ustrezal vašim potrebam (to lahko storite in delite rezultate!), Zato sem seznam razdelil na elektronske dele (vedno potrebne) in montažne dele (specifične za to zasnovo).

Elektronske komponente:

• Modul na osnovi ESP-32. Uporabite lahko Adafruit Huzzah-32 ali kateri koli modul ESP-32, ki podpira programsko okolje Arduino. Uporabil sem modul podjetja do-it, ki je na voljo na Amazon.it po zelo ugodni ceni (na žalost distribucija Adafruit v Italiji ni zelo dobra).
• Senzor PIR (tukaj sem uporabil on e, vendar ga lahko preprosto najdete na spletu ali v lokalnih trgovinah za proizvajalce). Moj senzor potrebuje napajanje 5V in oddaja 3.3V izhodni signal, ki je združljiv tudi s 5V napravami. Preverite, ali imajo vaši senzorji enake specifikacije, ali temu ustrezno prilagodite zasnovo.
• Oleden zaslon I2C. Uporabil sem enobarvni zaslon z ločljivostjo 128 x 64 slikovnih pik in je združljiv z lastnim modelom Adafruit, ki za delovanje potrebuje le manj povezav (privzeto je nastavljen na vmesnik I2C). Če uporabljate drug zaslon, boste morda morali spremeniti programsko opremo, vendar je bila grafika izvedena z odlično Adafruitovo knjižnico GFX, zato prenos na združljiv zaslon ne bi smel biti pretežak.
• Skakalni kabli (zelo sem slab pri spajkanju, zato raje ne spajam neposredno na zatiče).
• Napajanje 5V. Vrsta priključka ni pomembna, saj jo bomo prerezali in uporabili žice neposredno. Če želite samo napajati modul ESP-32, brez pritrditve na osnovi magneta, lahko uporabite napajalnik USB-micro.

Montažne komponente:

• 3D natisnjena ohišje (povezavo do oblikovanja najdete v vadnici. Če želite povezavo do izvirnega dizajna na thinkercadu, jo lahko spremenite)
• Magneti. Uporabljajo se za pritrditev naprave na montažno ploščo in tudi za njeno napajanje. Za to rešitev sem se odločil, da imam nekaj, kar lahko enostavno odstranim zaradi vzdrževanja (in odpravljanja napak), ki ga je mogoče enostavno znova zagnati tako, da ga odstranite in znova pritrdite na steno.
• Vijaki za les/steno

Orodja:

• Spajkalnik
• Izvijač
• Računalnik z nameščenim Arduino IDE in nastavljenim razvojnim okoljem ESP-32 Arduino Core, kot je opisano na tej strani.

2. korak: Nastavite Google Koledar

Tukaj bom pokazal, kako z Google Koledarjem ustvariti koledar, ki ga bo uporabljala vaša naprava, lahko uporabite katero koli koledarsko storitev, ki omogoča dostop do koledarja v obliki iCal. Imena in nastavitve polj bodo seveda drugačna, vendar dokler lahko izvozite svoj koledar v obliki iCal s fiksnim URL -jem https, bi moral delovati z vašo uro.

Za dostop do Google Koledarja potrebujete Google Račun.

Nato lahko obiščete calendar.google.com.

Navodilom je treba slediti z uporabo brskalnika v računalniku/Macu. Iste operacije bi morali izvesti tudi iz Googlove lastne mobilne aplikacije.

V Google Koledarju boste morali ustvariti nov koledar, tako da izberete ikono »+« poleg »Dodaj prijateljev koledar« (ni tako intuitivno) in nato v pojavnem meniju (bolj intuitivno) izberite »Nov koledar«.

Koledarju lahko dodelite naslov (uporabno, če mu boste morali za nastavitev ure dodati dogodke), v opisnem polju pa lahko nastavite privzeti čas bujenja in čas za odhod v posteljo.

Če želite konfigurirati čase, morate vnesti črko: "W" za privzeti čas prebujanja, "H" za konec tedna in praznike in "B" za čas spanja, nato podpičje in čas v formatu 24HR (Žal mi je za moje ameriške prijatelje). V ločene vrstice je treba dodati več parametrov.

Na primer:

P: 08:00

H: 08:30

B: 22:00

Pomeni, da je čas bujenja običajno 8.00 in 8.30 za WE/praznike, čas za spanje pa 22.00.

Na tej točki lahko kliknete »ustvari koledar«, da ga dodate na seznam koledarjev, ki jih upravlja Google Koledar.

Dobiti morate URL, ki ga lahko uporabite za prenos v obliki iCal. Če želite to narediti, kliknite na navpične pike, ki se pojavijo na desni strani imena koledarja, ko ga premaknete z miško (ni intuitivno), in nato kliknite »Nastavitve in skupna raba«.

Pomakniti se boste morali navzdol po strani z nastavitvami (vsaj če nimate zaslona 4k) in poiskati polje »Tajni naslov v formatu iCal«. Kopirajte in shranite besedilo (na mojem posnetku zaslona je zamegljeno), ker ga boste potrebovali za konfiguracijo naprave.

Če praznični koledar ni povezan z vašim računom, je čas, da ga dodate.

Znova izberite ikono »+« poleg »Dodaj prijateljev koledar« in tokrat izberite »brskanje po koledarjih, ki vas zanimajo«.

To bo prikazalo seznam več koledarjev, vključno z lokalnimi prazničnimi koledarji, izberite tistega, ki ga želite uporabiti, in se bo prikazal na seznamu poleg vašega trenutnega koledarja.

Odprite stran »nastavitve« z menijem navpičnih pik, kot je opisano prej za običajni koledar, tokrat pa kopirajte in shranite URL pod »Javni naslov v obliki iCal«.

Če ne najdete ustreznega prazničnega koledarja, vam bo verjetno samo iskanje v Googlu pomagalo najti spletno mesto, ki ponuja koledar iCal za vašo določeno lokacijo.

Na tej točki boste imeli podatke, ki jih želite dovoliti, da naprava prenese vaše koledarje:

• URL vašega glavnega koledarja ure
• URL prazničnega koledarja

3. korak: Zberite podatke o časovnem pasu

Ura se lahko sinhronizira z internetnimi storitvami, vendar bo morala vedeti, v katerem časovnem pasu se nahajate, da mu lahko prilagodite trenutni čas in čas dogodkov.

Časovne pasove je mogoče izraziti z nizom znakov, ki opisuje odmik od GMT (Greenwich čas) in pravilih, ki se uporabljajo za preklapljanje med poletnim in običajnim časom. Gradnja te strune ni zelo enostavna, a na srečo g. Pavel Gurenko je uvedel lepo orodje, ki nam omogoča, da generiramo ta niz tako, da navedemo samo ime časovnega pasu, ki ga najdete na https://www.pavelgurenko.com/2017/05/getting-posix-tz-strings-from- olson.html

Imena časovnih pasov so odvisna od celine/države/mesta, kjer se nahajate. V Evropi je običajno dovolj, da navedete Evropo/, za države z več časovnimi pasovi so stvari lahko nekoliko bolj zapletene, vendar vam bo ta wikipedijska stran https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_tz_database_time_zones pomagala najti pravo.

Ko najdete ime časovnega pasu, ga lahko vnesete v obrazec na mr. Gurenkov blog in pritisnite gumb za pošiljanje, da dobite pravi niz (kot lahko vidite na posnetkih zaslona).

Niz za moj časovni pas (Evropa/Rim) je na primer: Evropa/Rim (CET-1CEST, M3.5.0, M10.5.0/3)

Kopirajte in shranite te podatke, ker jih boste morali navesti pri konfiguraciji naprave.

4. korak: Konfigurirajte in dodajte slike po meri za svoje dogodke

Ker bomo imeli z uro priključen grafični zaslon, lahko dogodkom dodamo nekaj grafik, tako da bodo otroci takoj razumeli, kaj je glavna dejavnost dneva. Standardne ikone za šolske dni, WE/praznike in čas spanja so vdelane v kodo (navodila za njihovo prilagoditev najdete v github repo), lahko pa dodate slike za določene dogodke.

Na žalost je zaslon precej majhen in enobarven, zato bo to nekoliko omejilo kompleksnost vaših slik.

Naprava podpira enobarvne bitne slike 48x48 slikovnih pik. Lahko jih prenese iz google pogona, vendar boste morali predložiti indeksno datoteko, ki jih bo ujemala z besedami v opisu vašega dogodka.

Ustvarite slike po meri

Najprej morate ustvariti bitne slike, lahko uporabite katero koli grafično aplikacijo, ki jo želite, če jo shranite kot nekomprimirano datoteko Windows Bitmap (BMP). Velikost datoteke mora biti 446 bajtov.

Če uporabljate MS-Paint, lahko ustvarite novo sliko in ji spremenite velikost na 48x48 slikovnih pik (glejte prvi posnetek zaslona).

Nato lahko narišete sliko, lahko uporabite samo črno-belo in slikovna pika se bo na zaslonu obrnila (bele pike bodo bele in obratno).

Ko ste zadovoljni z rezultati (drugi posnetek zaslona), lahko izberete »shrani kot …« in izberete obliko slike kot enobarvno datoteko bitne slike sistema Windows (tretji posnetek zaslona).

Naložite slike v Google Drive in zbirajte povezave

Ko ustvarite vse slike, ki jih potrebujete, jih lahko naložite na google pogon. Predlagam, da v ta namen ustvarite mapo.

Ko naložite svoje slike, bi morali zanje uporabiti neposredne povezave za prenos:

www.labnol.org/internet/direct-links-for-g…

ali to stran za pretvorbo povezav za skupno rabo v povezave za neposredni prenos:

sites.google.com/site/gdocs2direct/

Vsako slikovno povezavo morate povezati z mnemotehničnim imenom. Če želite to narediti, ustvarite novo besedilno datoteko (v računalniku z operacijskim sistemom Windows lahko uporabite beležnico) in v vsako vrstico dodate sliko v naslednji obliki:

:

seznam bi morali zaključiti s ključno besedo "konec" v novi vrstici (za primer glejte posnetek zaslona štiri).

Naloži indeksno datoteko

Ko končate, lahko naložite indeksno datoteko in zberete lasten URL za prenos, ki ga boste morali navesti pri konfiguraciji naprave.

Žal vam Google Drive ne bo dovolil prenosa datoteke, če ste jo spremenili z urejevalnikom Google Dokumenti, zato morate besedilno datoteko v računalniku urediti in jo naložiti na google pogon vsakič, ko želite dodati nove slike ali spremeniti nekaj.

5. korak: Namestitev programske opreme

Če želite v napravo namestiti programsko opremo, jo morate sestaviti iz izvorne kode.

Nastavite podporo za Arduino IDE in ESP-32

Namestiti morate Arduino IDE, ki ga lahko prenesete z uradnega spletnega mesta Arduino.

Nato morate po navodilih na githubu namestiti podporo za ESP-32.

Na tej točki morate preizkusiti, ali je mogoče vzorce sestaviti in prenesti v napravo, preden ustvarite kodo za projekt.

Prenesite knjižnice in kodo

Knjižnice, potrebne za projekt, morate dodati z upraviteljem knjižnice Arduino.

V glavnem meniju Arduino IDE izberite "Sketch / Include Library / Manage Libraries …" (glej prvi posnetek zaslona).

Za izdelavo kode morate poiskati in namestiti:

• Knjižnica Adafruit GFX
• Adafruit SSD1306
• RootCertificates

Če želite namestiti knjižnico, preprosto vnesite njeno ime v iskalno polje, pritisnite enter, izberite pravo knjižnico s seznama, najnovejšo različico s seznama različic in izberite »namesti« (glej drugi posnetek zaslona).

Prenesite kodo

Ko namestite potrebne knjižnice, lahko prenesete izvorno kodo iz mojega skladišča github.

Lahko ga preprosto razpakirate ali klonirate v mapo, kjer so shranjene vaše skice Arduino.

Programska oprema je še vedno v teku, zato odprite vprašanja na githubu, če naletite na težave, in bodite pozorni na prihodnje posodobitve.

6. korak: Namestitev programske opreme

Če želite, da se vaša ura poveže z lastnim koledarjem in zbere dodatne informacije (počitniški koledar, ikone po meri itd.), Morate najprej zagnati konfiguracijsko skico.

Zaženite konfiguracijsko skico

V Arduino IDE lahko izberete "Datoteka / Odpri …" in se pomaknite do mape, kamor shranite kodo, ki ste jo prenesli iz github -a.

Nato lahko premaknete mapo "KidsClockConfig" in odprete skico "KidsClockConfig.ino" (glejte prvi posnetek zaslona).

Ploščo ESP-32 morate povezati s kablom USB, tudi to se bo vklopilo.

Računalnik mu bo dodelil serijska vrata, izbrati ga morate na desnih vratih v podmeniju "tools / ports" v Arduino IDE.

Nato lahko v orodni vrstici Arduino izberete gumb »naloži« (puščica, ki kaže na desno), da ustvarite in naložite kodo v svoj modul.

Zadnje sporočilo v izhodnem oknu (na dnu Arduino IDE) bi moralo biti:

Trda ponastavitev prek zatiča RTS…

Če se postopek uspešno zaključi, lahko odprete terminalsko okno, da vstavite konfiguracijske podatke.

Če želite odpreti terminal, v glavnem meniju Arduino IDE izberite "tools / serial monitor …", to bo odprlo novo okno, ki vam bo omogočilo serijsko komunikacijo z napravo (z istim kablom USB, ki ste ga uporabili za prenos kode).

Konfigurirajte serijsko hitrost na 115200 baud (glejte priloženi posnetek zaslona) in pritisnite gumb "pošlji".

Naprava vas bo vprašala SSID (ime vašega omrežja wi-fi). Nastavitve so shranjene v EEPROM -u naprave (trajni pomnilnik), če je nekaj že shranjeno, morate samo pritisniti gumb za pošiljanje, da ostane tako, kot je, sicer pa samo kopirajte ali vnesite podatke v besedilno polje in pritisnite pošlji.

Od vas bodo zahtevali:

• SSID (glej posnetek zaslona)
• ključ Wi-Fi (geslo)
• javni URL koledarja, uporabljenega za dogodke (tistega, ki ste ga ustvarili v 2. koraku)
• URL prazničnega koledarja (za vašo državo/lokacijo, zbran v 2. koraku)
• Časovni pas v obliki, dobljeni v 3. koraku (na primer časovni pas za Italijo je "CET-1CEST, M3.5.0, M10.5.0/3", vstavljen brez narekovajev)
• URL indeksne datoteke (ustvarjeno v 4. koraku)

Ko vnesete zadnje podatke, bi morali videti:

Nastavitve so shranjene.

Natisnjeno na serijski konzoli.

Vaša naprava je zdaj pripravljena za izvajanje zadnje skice in jo lahko uporabite kot nočno uro.

Zaženi zadnjo skico

Na tej točki lahko odprete skico z imenom "KidsClock" in jo naložite v napravo.

Naložil bo konfiguracijo in izpisal nekaj informacij o serijskih vratih ter jih naložil iz mreže.

Preverite, ali tam poročajo o napakah, in odklopite napravo od računalnika, pripravljeni ste povezati druge komponente strojne opreme in jih uporabiti.

7. korak: Osnovna plošča in napajalnik

Moji otroci spijo na pogradu, zato sem moral oblikovati uro, ki bi jo lahko pritrdili na leseno konstrukcijo postelje. Želel sem tudi enostaven dostop do notranjosti (za odpravljanje težav) in enostaven način za izklop in vklop ure, če je prišlo do napake na strani programske opreme.

Odločil sem se, da bom z magneti obdržal uro na majhni podporni plošči, pritrjeni na posteljo. Ker magneti prevajajo tudi elektriko, sem se odločil, da jih povežem z napajalnikom. Na ta način se bo tudi ponastavitev in ponovna namestitev ure na ploščo ponastavila. 3D -oblikovanje ohišja ure najdete na thinkercadu.

Prva komponenta, ki jo potrebujete za ožičenje, je osnovna plošča. Magnet bi morali vstaviti v luknje. To bo zahtevalo določen pritisk, vendar je treba zagotoviti, da so pritrjeni, da ne ostanejo pritrjeni na glavno ohišje, ko odklopite uro.

Spajal sem žice iz 5V napajalnika neposredno na magnete. Najprej lahko postavite magnete, nato žice spajkate s hrbtne strani. Ogrevanje magnetov bo tudi nekoliko stopilo PLA okoli njih, kar bo zagotovilo, da jih ne boste zlahka odstranili s plošče.

Poraba energije naprave je precej nizka, zato bi zadostoval napajalnik 500mA. Bodite previdni pri tem, kateri magnet priključite na pozitivno in negativno žico napajalnika (dobro je, da napišete "+" in "-" z označevalcem, da se izognete zamenjavi).

8. korak: Glavni primer

Povezati morate dva dodatna magneta in jih uporabiti za prenos energije na ploščo, na zaslon in na senzor gibanja.

Za poenostavitev sem odrezal nekaj mostičnih kablov (plošča in druge komponente imajo 2,54 mm zatiče) in naredil dva kabla z več izhodi (glej prvo sliko). Eden s 3 izhodi za napajanje 5V in eden s 4 za ozemljitev.

Morali bi vzeti žico brez mostičnega priključka in jo spajkati na magnet, vendar morate najprej narediti dve stvari:

• preverite, katera stran magneta ustreza polariteti magneta, ki ste ga vstavili v osnovno ploščo. Dva magneta, ki jih nameravate uporabiti, lahko preprosto pritrdite na tiste, ki so že na osnovni plošči.
• potisnite žico v desno luknjo v ohišju, v tem koraku boste morali žico najprej spajkati na magnet, nato pa jo priključiti, kot je prikazano na slikah.

Dvakrat preverite, ali se rdeče in črne žice ujemajo s polaritetami na podstavku, saj jih na napačen način lahko poškodujete.

9. korak: Namestitev komponent v ohišje

Ohišje s 3D tiskanjem ima dve montažni luknji, eno (na vrhu) za senzor PIR in eno na dnu od zaslona.

Najprej morate namestiti zaslon. Nežno ga potisnite v notranjost namestitvenega stekla (steklo ni vsaj odporno, vsaj na zaslonu, ki sem ga uporabil, zato bodite previdni) in ga pritrdite z enim od majhnih pravokotnih delov. To bi moralo biti dovolj, da ostane zaklenjeno, tako da bodo zatiči dostopni za ožičenje.

Zdaj morate namestiti senzor PIR, vendar morate najprej nekoliko zmanjšati njegovo občutljivost, da se izognete, da bi ga lahko sprožili premiki med spanjem. Za prikrivanje sprednje leče sem uporabil nekaj lepilnega traku, pri čemer sem pustil le odprtino blizu vrha senzorja, tako da boste morali z roko mahati nad uro, da jo aktivirate. Tudi vijake sem uporabil za umerjanje občutljivosti na nizko raven, zato jo bo aktivirala le roka blizu senzorja. Preverite dokumentacijo vašega senzorja PIR, da razumete, kako konfigurirati njegovo občutljivost (če je to seveda mogoče).

Ko maskirate in konfigurirate senzor, lahko lečo zaklenete na mesto in potisnete senzor v njegovo pritrdilno luknjo ter ga pritrdite s pravokotnim blokom, kot ste to storili za zaslon.

10. korak: Ožičenje in testiranje

Zdaj je čas, da sestavne dele povežete in preverite, ali ura deluje.

Shemo si lahko ogledate tako, da prenesete datoteko PDF, priloženo temu koraku.

Najprej morate na zaslon priključiti nožice I2C (SCL in SDA) plošče ESP-32.

Na doit plošči so to zatiči z oznako GPIO21 in GPIO22, položaj in oznake se lahko spremenijo na drugih ploščah, ki temeljijo na ESP-32, vendar bi morali v dokumentaciji zlahka najti SCL in SDA.

Nato morate priključiti izhodni zatič PIR (srednji zatič za moj senzor, vendar še enkrat preverite dokumentacijo, če uporabljate drugega) na GPIO12.

Na tej točki boste morali 5V napajanje (rdeči kabel) priključiti na VIN vtiče plošče, PIR in zaslon ter ozemljitveni kabel (črno) na 2 ozemljitvena zatiča plošče (eden bi moral biti dovolj, vendar sem raje uporabite oba, da bo plošča tesneje povezana v ohišju), PIR in zaslon

Morda bodo stvari videti nekoliko neurejene, vendar bi morali vse potisniti v ohišje, modul ESP32 pustiti na vrhu in ohišje pritrditi na osnovno ploščo.

Zaslon se mora vklopiti v manj kot eni sekundi in prikazati sporočilo: "connect to" in vaš SSID.

Po nekaj sekundah naj prikaže trenutni čas in nato slike prilagodi glede na to.

11. korak: Dodajanje vnosov v koledar

Zdaj lahko v koledar dodate nove vnose.

Uporabite lahko samo spletno mesto koledarja ali aplikacijo za telefon.

Pritisnite veliko ikono "+" in konfigurirajte svoj dogodek.

Pomembne stvari (glejte posnetek zaslona) so:

- se prepričajte, da ste izbrali pravi koledar, Google privzeto uporablja vaš glavni koledar, spremeniti ga boste morali

- začetni čas dogodka je tudi čas bujenja, torej čas, ko se zaslon preklopi iz nočnega načina na dogodek

- naprava podpira samo posamezne dogodke, brez ponavljajočih se/občasnih

- Besedilo v polju za zadevo (do 32 znakov) bo prikazano pod ikono

- V polje za opis lahko dodate ime ene od slik, ki ste jih konfigurirali v 4. koraku, ali pustite prazno, če želite uporabiti privzeto ikono

Aplikacija prenese koledar vsakih 10 minut, zato se vaš dogodek morda ne bo prikazal takoj, če ste ga konfigurirali za trenutni dan.

Dobro je, da v koledar izbrišete stare vnose, zato se količina podatkov, ki jih bo morala naprava prenesti za posodobitev svojega urnika, sčasoma ne bo povečala.

12. korak: Zaključek

Upam, da boste poskušali zgraditi in spremeniti to majhno napravo in jo uporabiti za spoznavanje mikrokrmilnikov, povezljivosti itd., Pa tudi za to, da bo zjutraj zbujanje malce bolj zabavno za vaše otroke.

Kmalu ga nameravam dokumentirati na svojem blogu in dodati nekaj več tehničnih podrobnosti v primerjavi s temi navodili za izdelavo.

Če imate težave pri gradnji, lahko uporabite komentarje tukaj. Če imate težave s programsko opremo, uporabite github repo.

To seveda ni končni izdelek. To je samo zabaven poskus, ki prikazuje, kako lahko prenesete podatke iz internetne storitve v fizično namensko napravo. Zame še vedno poteka delo in otroci jemljejo predloge, kako bi ga lahko izboljšali. Delite tudi svoje mnenje in predloge!