LED budilka Sunrise z nastavljivim alarmom za pesem: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

Moja motivacija To zimo je imela moja punca zjutraj veliko težav zbuditi se in zdelo se je, da trpi zaradi sezonske afektivne motnje. Opažam celo, kako težko se je zbuditi pozimi, saj sonce še ni zašlo. Simptomi hudega SAD lahko vključujejo razdražljivost, prespanje, a še vedno utrujenost, nezmožnost vstajanja iz postelje, depresijo in celo nekatere telesne težave, kot so bolečine v sklepih in zmanjšana odpornost na okužbe. Slišal sem za alarme ob sončnem vzhodu, ki so simulirali vzhod sonca, in ugotovil, da bi to lahko bila možna rešitev njene težave. for-Soleil-Sun-Alarm/) o spreminjanju alarma za sončni vzhod za zagotavljanje modre svetlobe z uporabo LED, saj naj bi bila modra dobra luč za pomoč. Ideja mi je bila všeč, vendar me je način uporabe mikrokrmilnika v tem navodilu ustrašil, saj imam po razvoju kode omejene izkušnje s programiranjem. Prav tako ni rešilo moje druge skrbi: porabiti 80 dolarjev za budilko in jo spremeniti, ne da moje dekle ni vredno tega: D Najprej sem razmišljal o razvoju ure iz nič z uporabo mikrokrmilnika. V enem od mojih kolegijev smo zgradili binarno uro za štetje, zato sem bil seznanjen z logiko. Kasneje sem tej ideji opustil, ker ne bi uporabljal istega programskega jezika, zato bi si za razvoj kode vzel veliko časa. Nato sem imel idejo, da bi uporabil poceni digitalno budilko, ki bi, upam, zagotovila napetost, ko se alarm sproži. Lahko bi vzel to napetost in jo uporabil kot stikalo z mikrokrmilnikom. Ko se je alarm sprožil in napetost previsoka, bi se začel postopek zatemnitve. Če je bil pritisnjen gumb za dremež ali če je bil alarm izklopljen, bi napetost padla in postopek zatemnitve bi se ustavil, pri čemer bi se luči ugasnile. Raziskal sem to idejo in ugotovil, da je mogoče uporabiti napetost iz ure in jo uporabiti z mikrokrmilnikom! Fant je zaključil podoben projekt, ki je zjutraj samodejno odprl žaluzije (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Mikrokontroler Ideje so začele teči in vse, kar sem imel je bilo treba izbrati mikrokrmilnik za uporabo. Videl sem članek na sparkfun.com, ki je šel skozi postopek izgradnje vezja za zagon ATMega168. Pozorno sem prebral in se odločil, da se mi zdi dovolj preprost in da sem želel uporabiti mikrokrmilnik. Po nadaljnjih raziskavah sem našel to Arduino stvar, ki so jo vsi uporabljali za svoje DIY projekte. Uporabljal je ATMega168, bil odprtokoden in imel številne forume za pomoč ter začetne primere; kot nalašč za začetnike. Odločil sem se, da ga bom uporabil za programiranje svojega ATMega168 in ga presadil na ploščo, ki je vsebovala vse, kar je potrebno za delovanje ATMega168. Z zadnjim kosom sestavljanke v roki bi lahko začel. Opomba na hitri strani: Preden se začnem, bi se rad zahvalil vsem virom, ki sem jih uporabil. Poskušal sem zagotoviti, da sem povezal katero koli referenco, ki sem jo uporabil v navodilih. Koda je samo manipulacija primerov, vključenih v okolje Arduino, in malo mojega, zato hvala ljudem, ki so jih kodirali! To je tudi moj prvi projekt mikrokrmilnika. Prepričan sem, da nisem vse naredil popolnoma pravilno, na primer dodal pokrovčke filtrov na mesta in druge različne dele v svoja vezja. Če vidite kaj, kar bi lahko izboljšali, mi to sporočite! Vsekakor bom to posodobil ali zapisal. Uživajte!

1. korak: Sondiranje izhodnega vezja ure in alarma

Sondiranje ure To je ura, ki sem jo izbral. Dobil sem ga v Walmartu in je bil poceni, zato če ga ne bi mogel uporabljati, se ne bi preveč vznemirjal. V primeru izpada električne energije ima tudi 9v rezervno baterijo. Kasneje sem ugotovil, da se alarmni niz iz ATMega168 še vedno aktivira! Torej vas bo še vedno prebudilo, če ne bo moči! Ko se baterija izprazni, se sprednji zaslon izklopi in preklopi na drugo notranjo uro, ki je manj natančna, vendar še vedno dobro deluje. Pri ponovnem priklopu ure bo morda treba prilagoditi uro, vendar bodo nastavitve alarma ostale. Ura se dokaj enostavno razpade. Na dnu so štirje vijaki in trije vijaki, s katerimi je plošča z gumbom pritrjena na vrh ohišja ure. Če želite odstraniti zgornji del in imeti boljši dostop do LCD -ja, morate 9v sponko vtakniti skozi luknjo v spodnji polovici. Sprednji LCD zaslon izskoči in po pregledu je bilo nekaj različnih delov. Našel sem transformator, piezoelektrični zvočnik za alarm, nekaj diod za usmerniški tokokrog, nekaj gumbov za vhode in prikaz ure, za katerega se je zdelo, da ima pod sabo vse vezje ure. Našel sem tla in začel sondirati. Bodite previdni, ko to delate na uri, obstaja izpostavljeni transformator, ki bo prinesel šestero udarca. Zabeležil sem napetosti na vsakem zatiču, ko je bil alarm izklopljen in ko je bil alarm vklopljen. Upal sem na pin, ki bi zagotavljal lepo 5v logično napetost, ko je bil alarm vklopljen, in 0v, ko je bil alarm izklopljen. Nisem imel te sreče, toda napetost, ki je šla na zvočnik, je povzročala napetost, ki se je gibala od 9,5 do 12,5 V. Mislil sem, da bi to lahko uporabil. Našel sem tudi pin z oznako VCC, ki je zagotavljal napetost, ki se je gibala od 10v-12v. To pride v poštev pozneje pri izgradnji napajalnika za mikrokrmilnik. Alarmno izhodno vezje sem spajkal žico na ozemljitev in eno na alarmni zatič ter začel delati na vezju za izravnavo napetosti. Mislil sem, da bi lahko uporabil 5 -voltni regulator, vendar sem imel le nastavljiv regulator. Nekaj sem izračunal in moje vrednosti so dale napetost nekoliko pod 5 V. Malce sem se poigraval in zamenjal upore, dokler ni zagotovil 5V, ki sem jih potreboval. Za izravnavo napetosti sem uporabil kondenzator 470uF. S kondenzatorjem se je napetost spreminjala le od 10,5v-10v. Spodaj je shema vezja, s katerim sem nastavil alarmni izhod, in slika delov, ki so skupaj na krovu.

2. korak: Napajalno vezje, LED -gonilniško vezje in ožičenje

Napajalni tokokrog Če bi mikrokrmilnik priključil naravnost na Vcc ure, bi ga razstrelil (no, res ne, vendar bi bil neuporaben). Moral sem napeti napetost in jo znižati na 5v. Uporabil sem preprosto regulatorno vezje, ki uporablja le dva kondenzatorja in 5 -voltni regulator. Šel sem v šolski laboratorij in na kupu smeti našel regulator 5V. Priključil sem vezje in ga preizkusil. Zagotovil je lep in stabilen 4,99V. LED gonilniški tokokrog Ker ATMega168 lahko odda le približno 16mA toka na vsak svoj digitalni izhod, je za napajanje LED potreben regulator toka. To vezje sem našel na forumih za pomoč Arduino in zdi se mi precej običajno in preprosto vezje. Za usmerjanje svetlobe LED sem se odločil uporabiti reflektor iz svetilke. Svetilka, ki sem jo kupil, je imela tri luknje za tri LED. Odločil sem se, da jih zmeljem večje in v vsako luknjo vstavim štiri, s čimer razložim, kako je vezje narisano. Ožičenje Ko sem ugotovil, da lahko uspešno uporabljam Vcc ure in alarmni izhod, sem se odločil spajkati nekaj tankih žic in niti ven jih skozi stransko luknjo. Imel sem tudi idejo, da bi v svoj program mikrokrmilnika dodal zanko za predvajanje pesmi namesto prvotnega alarma. Na piezoelektrični zvočnik sem spajkal dve daljši žici in jih navojil tudi ob strani. Z nekaj ščipalk sem izrezal majhno zarezo v zgornji polovici ure in vse skupaj privijal skupaj.

3. korak: Priključitev ATMega168 in izdelava prototipa

Priključitev ATMega168 Za delovanje ATMega168 je treba priključiti le nekaj nožic. Ta izpis ATMega168 sem našel na https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf Povezave so naslednje: Do Vcc-Pin 1 do Vcc z 10k uporom. -Pin 7 in Pin 20 do Vcc Do ozemljitvenega pina 8 in Pin 22 do ozemljitvenega pina 21 do tal z elektrolitskim kondenzatorjem.1uF Vhodni pin 4 (digitalni pin 2) je priključen na mojo alarmno žico Izhodni pin 15 do NEGATIVNEGA vodila piezoelektrika zvočnik-Pin 16 na vhod LED-pogonskega vezja Ura-16Mhz Crystal-Ena noga na Pin 9, druga noga na Pin 10–11 Vse povezave-Opomba: Verjamem, da bi lahko priklopil nekaj pokrovčkov na noge kristal, a ker moj program ne potrebuje zelo natančne ure, sem ga pustil takšnega, kot je. Naključno sem uporabil vhodni digitalni zatič alarma, vsak drugi digitalni zatič bi moral delovati. Piezoelektrični zvočnik in LED diode morajo biti priključene na digitalni pin PWM, sicer ne bodo delovale. Prav tako nisem našel dobrega modela v Eaglu za 28 -polni model, zato sem samo MS vse skupaj naslikal: D Oprosti, če je videti zmedeno. Po potrebi postavljajte vprašanja! Naredil sem tudi blokovni diagram, ki bo pomagal razumeti, od kod vse gre ali prihaja. Ustvarjanje prototipa --- Seznam delov --- Izhodno vezje alarma -LM317T Nastavljiv regulator pozitivne napetosti (Lahko bi uporabil 5-voltni regulator, pravkar sem imel to en) -1k ohmski upor -3.8k ohmski upor -470uF elektrolitski kondenzator Napajanje -UA7805C 5v regulator -100uF elektrolitski kondenzator -10uF elektrolitski kondenzator gonilno vezje LED -2N3904 -150 ohmov (lahko eksperimentirate z nižjimi ali višjimi vrednostmi upora) -1k ohmski upor Mikrokontroler -28 -polna vtičnica (neobvezno, vendar sem svoj ATMega168 večkrat programiral s svojim Arduinom) -ATMega168 -.1uF elektrolitski kondenzator -16 MHz kristalni -10k Ohm ResistorMisc. Potrošni material -Prototyping Perf Board -Prototyping Board Noge in vijaki -Wire Ko sem prototipiral svoje vezje, sem vsak odsek postavil na mizo, ga preizkusil in prenesel na ploščo perf. Začel sem z izhodnim vezjem alarma in se prepričal, da deluje pravilno. Nato sem prešel na del napajanja, nato na gonilnik LED in končal z vezjem mikrokrmilnika. Ker pa vam ni treba preizkusiti vezja in se prepričati, da koncepti delujejo, saj sem to že naredil, lahko preprosto sestavite celotno vezje. Poskrbite, da boste dobili prave napetosti na pravih mestih. 0v na izhodu izhodnega tokokroga alarma, ko je alarm izklopljen, in 5v, ko je vklopljen. 5v na izhodu napajalnega tokokroga. ATMega168 še ne vtikajte v vtičnico, programirati ga je treba. Lahko bi uporabil manjšo ploščo perf ali pa posekal mojo, vendar sem se odločil, da jo pustim pri miru. Ni izredno velika. Po izdelavi prototipa vezja se lahko začne gradnja LED žarnice.

4. korak: Izdelava LED "žarnice"

Trojna štirikratna LED žarnica !!!! "'Če želite, lahko preskočite ta korak in uporabite eno LED za preizkus vezja. Na to se lahko vrnete, ko vezje potrdite in deluje. Uporabil sem tudi belo LED diode, ker mi ni ostalo več modre barve z visoko svetlostjo. Slišal sem, da modra bolje pomaga pri SAD -ju. Odšel sem v trgovino za dolar, da vzamem poceni svetilko, ker sem potreboval reflektor za usmerjanje svetlobe LED. Svetilka I kupil je vseboval tri LED diode. Odločil sem se, da v vsako luknjo vtaknem štiri LED diode in potreboval sem način, da jih vse povežem. Prišel sem do tega postopka, ki spaja štiri LED diode skupaj in nato tri od teh "štirikotnih LED" poveže skupaj. Vse LED diode so vzporedne, pri čemer napetost ostane enaka eni LED in zvišuje tok. To zagotavlja vezje gonilnika LED. Nasvet: Pomoč za klešče z majhnimi iglami 1. korak: Držite dve LED skupaj z ozemljitvenima dotikoma. Ravni robovi LED bi morali sedeti drug poleg drugega. Naložite konico spajkalnika n z nekaj spajkanja, tako da je na konici kapljica tekočega spajkanja. Hitro se dotaknite dveh ozemljitvenih vodnikov s svojim spajkalnikom čim bližje LED. Če konico pustite tam dolgo, se bodo vodi segreli in se ne bo počutil odlično. 2. korak: Z orodjem dremel, turpijo ali brusnim papirjem pobrusite robove ene strani para tako, da bodo sedite zraven drugega para. Pobrusil sem LED, da bi malo razpršil svetlobo. Zdaj upognite kable, kot je prikazano. Postopek je težko fotografirati, vendar v bistvu pozitivne vodi upognemo navzven. Upognite negativne vodi proti sploščenim stranicam in naravnost navzgor, tako da sestavijo dva para skupaj štiri negativne vodi skupaj kot en velik odvod. Če vzamete dva para, jih držite skupaj. Vsi negativni zatiči bodo v sredini. Dotaknite se jih s spajkalnikom, da jih združite skupaj. 3. korak: Zdaj, ko so štirje negativni vodi spajani skupaj, tri od njih pripnite in pustite samo enega. Sedaj upognite enega od pozitivnih vodnikov okoli zunanje strani štirikotne LED in spajkajte pri vsaki povezavi. Odstranite vse pozitivne vodnike razen enega, pri čemer pustite enega pozitivnega in enega negativnega. Končali ste! Zdaj naredite še dve:] Ko imate tri štiri LED diode, je čas, da jih namestite v reflektor svetilke. To svetilko sem kupil za 3 USD v trgovini z dolarji. To je dorcey in vsi deli se zvijajo, zato je enostaven dostop do vseh delov. Uporabljam srebrni reflektor in črni stožec nazaj. Črnemu stožcu lahko odstranite kovinske dele, pri čemer ostane le kos plastike. Kasneje se uporablja za pritrditev žarnice na nastavljiv vrat. Odvisno od svetilke, ki jo najdete, boste morda morali LED -diode na nastavljiv vrat namestiti drugače. Poskušal sem najti generično svetilko, ki bi bila na voljo na številnih mestih. Korak 4: Uporabil sem dremel, ki sem ga uporabil za razširitev treh lukenj v reflektorju. Nato sem vsako od štirih štirikotnih LED diod potisnil v njihove luknje z negativnimi vodi proti notranjosti. Upognite in spajkajte negativne in pozitivne vodi skupaj ter dokončajte TRIPLE QUAD LED BULL! Nato sem spajkal na dve dolgi, tanki žici, ki se bosta kasneje napajali po nastavljivem vratu in spajkali na glavno vezje. Na vsak paket štirikotnih LED sem nanesel tudi nekaj lepila, da sem prepričan, da bodo ostali na svojem mestu.

5. korak: Nastavljiv vrat in podstavek

Nastavljiv vrat Da bi usmeril "sončno svetlobo", ki jo ustvari budilka, sem se odločil dodati nastavljiv vrat. Sprva sem mislil, da bi lahko uporabil vod za vrat, a ker imam na fakulteti omejeno orodje in strojno opremo, ga nisem mogel dobro pritrditi na podlago. Poleg tega se je bilo precej težko upogniti in se ni dobro prilagodilo. Na koncu sem uporabil samo eno od žic znotraj cevi. Izkazalo se je precej dobro. Lahko sem ga pritrdil brez strojne opreme, samo z luknjo v podstavku. Začela sem tako, da sem vzela eno žico iz cevi in jo ovila po zunanji strani ter ustvarila lepo spiralo. Potem sem samo odvil žico iz cevi. Nato sem ga raztegnil in povezal s črnim stožcem, ki sem ga omenil prej. Črni stožec je opremljen z vezjem iz svetilke, ki je pritrjeno nanj, vendar ga je enostavno odstraniti. Zdaj, ko imate samo kos plastičnega stožca, naredite dve luknji na robovih, vsaka dovolj velika, da se žica lahko prebije. Hranil sem jo navzgor in nato navzdol in ven na drugo stran, jo zvil pod. Nato sem uporabil tanko, prožno žico iz cevi, da sem jo dodatno pritrdil. Dve dolgi žici, ki sta bili prej spajkani, se lahko napajata skozi črni stožec in žarnico lahko zasukata na mestu. Dodala sem malo lepila, da je ostala pritrjena. Podstavek Za pritrditev nastavljivega vratu sem v lesenem podstavku izvrtal luknjo 7/64 palca in vtaknil žico. Lepo se prilega, zato lepilo ni potrebno, vendar je dovolj ohlapno, da se vrat obrne in zvije. Dve LED žici sta lahko oviti okoli vratu in spajkani na prototipno ploščo. Za pritrditev plošče sem uporabil štiri nosilce za tiskano vezje. Na voljo sem imel vrtalnik za navoje, vendar to ni bilo potrebno. Če nimate nastavka za navoj, samo izvrtajte luknjo, ki je manjša od vijaka, in jo zavrtite z nekaj klešč. Uro sem pritrdil na podlago z nekaj ježka. Nisem ga privil, ker ima ura rezervno baterijo in ko se baterija izprazni, jo bo treba zamenjati. Nazadnje sem vogalom dodal še nekaj gumijastih nog.

6. korak: Program

Program Če želite programirati vaš ATMega168 s povezavo USB in ploščo Arduino, potrebujete čip ATMega168, na katerem je že naloženi zagonski program Arduino. To je bil najpreprostejši način, ki sem ga našel, za programiranje mikrokrmilnika. Ko sem kupil svojo ploščo, sem pri zagonskem nalagalniku pri istem dobavitelju vzel dodaten ATMega168. Morda boste morali za vnaprej programiran čip plačati nekoliko več, vendar se mi je splačalo, saj se nisem hotel zapletati z adapterji za serijski kabel itd. Kodo sem priložil kot datoteko.txt in.pde mapa. Nisem hotel dolgo poučevati, tako da objavim vso kodo. Uporabil sem najnovejše programsko okolje Arduino: arduino-0015. Pri ploščah Arduino mi je všeč, da je na voljo ogromno primerov z okoljem, programsko okolje je brezplačno, na voljo pa je tudi veliko projektov in strani za pomoč. Prav tako je zelo enostavno zgraditi razčlenjevalno ploščo za samostojen zagon programa. Kodo sem poskušal komentirati po svojih najboljših močeh, zato bom opise omejil na minimum. Uporabil sem primer "Fading LED", ki ga je napisal BARRAGAN, da sem se seznanil s širino impulzne modulacije (PWM), ki jo zmore ATMega168. Imam tri izjave "če". Prva je pri nižjih stopnjah zatemnitve (0-75 od 255) zbledela počasneje, saj so višje stopnje videti enake. Drugi v zgornjih stopnjah zatemnitve hitreje zbledi. Celotno bledenje traja 15 minut. Ko LED diode dosežejo polno svetlost, se bo zanka pesmi predvajala, dokler se alarm ne izklopi. Prvotni alarm je bil precej moteč. To je bil le tipičen zvok budilke, ki ga vsi sovražijo. Pomislil sem, zakaj ne bi uporabil zvočnika, da bi naredil prijetno pesem, ob kateri bi se zbudil? Ker moje dekle obožuje The Beatles in vedel sem, da ima Hey Jude dokaj preprosto melodijo, se odločim, da jo uporabim. Ustvari se kvadratni val, nato pa se PWM uporabi za predvajanje pesmi Hey Jude na piezoelektričnem zvočniku. Za programiranje pesmi sem manipuliral z primerom "Melody" iz primerov okolja Arduino. Našel sem nekaj preprostih notnih zapisov in jih prevedel v opombe v kodi. Moral sem povečati število not, ki se igrajo, na 41 in narediti matematiko, da bi ugotovil nižjo noto kot "c", ki je na voljo. Nato sem to kodo vsadil v svojo glavno kodo. Če želite programirati čip, boste morali najprej namestiti gonilnike USB, ki so na voljo v okolju Arduino. Nato v spustnem meniju izberite svojo ploščo in izberite ustrezna vrata COM. Celoten postopek je podrobno opisan tukaj: https://arduino.cc/en/Guide/WindowsIn to je to! Po programiranju ATMega168 ga lahko vzamete iz Arduina in ga postavite v prototipno vezje!

7. korak: Zaključek

Možne izboljšave Ko sem dokončal alarm za sončni vzhod, sem pomislil na nekatere izboljšave ali dodatne funkcije, ki bi jih lahko dodal. Ena od idej, ki sem jih dobil, je bilo stikalo za vklop žarnice pri polni svetlosti, da jo lahko uporabimo kot bralno svetilko. Z drugim stikalom lahko vklopite ali izklopite zvok alarma. Vezje bi lahko bilo tudi veliko manjše. Pravkar sem imel tega naokoli in se odločil, da ga pustim v enem kosu. Končni izdelek Tukaj je! Dodal sem nekaj slik, kako izgleda, ko luči prižgejo. Posnel sem tudi video posnetek alarma, ki igra Hej Jude. Še enkrat, če imate kakršna koli vprašanja o tem projektu, vprašajte, rad vam pomagam!