LED napkelte ébresztőóra testreszabható dalriasztással: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Motivációm Ezen a télen a barátnőmnek sok gondja volt a reggeli ébredéssel, és úgy tűnt, hogy SAD -ben (szezonális affektív zavar) szenved. Még azt is észreveszem, hogy télen mennyivel nehezebb felébredni, mivel a nap még nem kelt fel. A súlyos SAD tünetei között szerepelhet az ingerlékenység, a túlalvás, de még mindig fáradt, nem tud felkelni az ágyból, a depresszió, sőt bizonyos fizikai problémák, például az ízületi fájdalom és a fertőzésekkel szembeni ellenállás csökkenése. Hallottam a napfelkeltét jelző riasztókról, amelyek a napfelkeltét szimulálták, és úgy gondoltam, hogy ez lehetséges megoldás lehet a problémájára. A terv, amire emlékeztem, láttam egy tanulságosat (https://www.instructables.com/id/Blue-LED-dawn-simulator- for-Soleil-Sun-Alarm/) a napkelte riasztás módosításáról, hogy kék fényt biztosítson a LED-ek segítségével, mivel a kék állítólag jó fény. Tetszett az ötlet, de a mikrokontroller használatának módja ebben az utasításban megfélemlített, mivel korlátozott tapasztalatom van a programozással a kód kifejlesztése után. Ez nem oldotta meg a másik aggodalmamat sem: 80 dollárt költeni egy ébresztőóra és módosítani, nem mintha a barátnőm nem érné meg: D Először arra gondoltam, hogy egy nulláról dolgozzak ki egy órát egy mikrokontroller segítségével. Építettünk egy bináris számláló órát az egyik főiskolai osztályomon, így jól ismertem a logikát. Később feladtam ezt az ötletet, mivel nem ugyanazt a programozási nyelvet használnám, és sok időbe telne a kód kifejlesztése. Ekkor eszembe jutott egy olcsó digitális ébresztőóra használata, amely remélhetőleg képes feszültséget biztosítani a riasztó megszólalásakor. Foghatnám ezt a feszültséget, és kapcsolóként használhatnám mikrokontrollerrel. Amikor a riasztó megszólalt és a feszültség magas lett, megkezdődött a tompítási folyamat. Ha megnyomja a szundi gombot, vagy kikapcsolja a riasztót, a feszültség lecsökken, és a tompítási folyamat leáll, és kikapcsolja a lámpákat. Kutattam ezt az ötletet, és rájöttem, hogy lehetséges egy óra feszültségét használni és mikrokontrollerrel használni! Egy srác befejezett egy hasonló projektet, amely reggel automatikusan kinyitotta a rolót (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Ehhez csak egy mikrokontrollert kellett választania. Láttam egy cikket a sparkfun.com webhelyen, amely végigjárta az ATMega168 futtatására szolgáló áramkör építésének folyamatát. Gondosan elolvastam, és úgy döntöttem, hogy elég egyszerűnek tűnik, és hogy ezt a mikrokontrollert akarom használni. További kutatások során megtaláltam ezt az Arduino dolgot, amelyet mindenki a saját készítésű projektjeihez használt. Az ATMega168 -at használta, nyílt forráskódú volt, és számos segítő fórumot és kiinduló példát tartalmazott; kezdőnek tökéletes. Úgy döntöttem, hogy az ATMega168 programozására használom, és áthelyezem egy kitörési táblába, amely tartalmazza az ATMega168 működéséhez szükséges alapvető elemeket. A feladvány utolsó darabjával a kezében kezdhettem. Gyors oldal Megjegyzés: Mielőtt elkezdeném, csak köszönetet szeretnék mondani az összes felhasznált forrásnak. Megpróbáltam megbizonyosodni arról, hogy az általam használt hivatkozásokat linkeltem -e az utasításokban. A kód csak az Arduino környezetben szereplő példák manipulációja és egy kicsit a sajátom, így köszönöm azoknak, akik ezeket kódolták! Ezenkívül ez az első mikrokontroller projektem. Biztos vagyok benne, hogy nem mindent csináltam teljesen helyesen, például szűrősapkákat adtam hozzá az áramkörök helyeihez és más alkatrészeihez. Ha látsz valamit, amin javítani lehet, szólj! Biztosan frissítem vagy jegyzetelek. Élvezd!

1. lépés: Az óra és az ébresztő kimeneti áramkör érzékelése

Az óra szondázása Ezt az órát választottam. A Walmartnál kaptam, és olcsó volt, így ha nem tudnám használni, nem lennék túl ideges. Ezenkívül 9V -os akkumulátorral rendelkezik, ha az áram kimarad. Később megtudtam, hogy az ATMega168 riasztási szekvenciája továbbra is leáll! Tehát akkor is felébreszt, ha nincs erő! Amikor lemerül az akkumulátor, az elülső kijelző kikapcsol, és egy másik belső órára kapcsol, amely kevésbé pontos, de továbbra is jól működik. Az áramellátás visszakapcsolásakor előfordulhat, hogy az órát be kell állítani, de az ébresztési beállítások megmaradnak. Az óra viszonylag könnyen szétesik. Négy csavar található az alján, és három csavar, amelyek a gombos NYÁK -kártyát az óra tokjának tetején rögzítik. Ahhoz, hogy levegye a tetejét és jobban hozzáférhessen az LCD -hez, a 9V -os csipeszt át kell fűzni az alsó felén lévő lyukon. Az elülső LCD kiugrik, és ellenőrzéskor kevés alkatrész volt. Találtam egy transzformátort, egy piezoelektromos hangszórót a riasztáshoz, néhány diódát az egyenirányító áramkörhöz, néhány gombot a bemenetekhez, és egy óra kijelzőt, amely úgy tűnt, hogy minden óraáramkör alatta van. Megtaláltam a talajt, és kutakodni kezdtem. MIGYÁZZON MEG, MIKOR AZ ÓRÁN TESZI EZT, VAN EGY KITETT TRANSZFORMÁTOR, HOGY HETVEN LÖVETETT. Megjegyeztem a feszültségeket minden csapon, amikor a riasztó ki volt kapcsolva és amikor a riasztó be volt kapcsolva. Reméltem egy tűt, amely szép 5 V -os logikai feszültséget biztosít, amikor a riasztó be volt kapcsolva, és 0 V -ot, amikor a riasztó ki volt kapcsolva. Nem voltam ilyen szerencsés, de a hangszóróhoz tartozó feszültség 9,5–12,5 volt között változott. Gondoltam, hogy ezt ki tudom használni. Találtam egy VCC feliratú csapot is, amely 10-12 V közötti feszültséget biztosított. Ez később jön létre, amikor a mikrokontroller tápegységét építi. A riasztás kimeneti áramköre I forrasztott egy vezetéket a földre, egyet pedig a riasztótüskére, és elkezdtem dolgozni egy áramkörön, hogy kiegyenlítsem a feszültséget. Arra gondoltam, hogy használhatok egy 5 V -os szabályozót, de csak egy állítható szabályozót helyeztem el. Számolgattam, és az értékeim valamivel 5v alatti feszültséget biztosítottak. Bicskáztam egy kicsit és cseréltem ellenállásokat, amíg meg nem kapta a szükséges 5v -ot. A bemeneten 470uF kondenzátort használtam a feszültség kiegyenlítésére. A kondenzátorral a feszültség csak 10,5-10 V között változott. Az alábbiakban az áramkör vázlata, amelyet a riasztás kimenetének kondicionálására használtam, és egy kép az alkatrészekről egy kenyértáblán.

2. lépés: Tápegység áramkör, LED meghajtó áramkör és kábelezés

Tápegység áramkör Ha a mikrokontrollert egyenesen az óra Vcc -hez akasztanám, felrobbantanám (nem igazán, de használhatatlanná tenném). Kondicionálnom kellett a feszültséget, és le kellett vezetnem 5 V -ra. Egy egyszerű szabályozó áramkört használtam, amely csak két kondenzátort és egy 5 voltos szabályozót használ. Elmentem az iskolák laborjába, és egy 5 V -os szabályozót találtam a szeméthalomban. Csatlakoztattam az áramkört és teszteltem. Szép és stabil 4,99 V -os LED -es áramkört biztosított. Mivel az ATMega168 csak körülbelül 16 mA áramot képes leadni minden digitális kimenetére, áramszabályozó szükséges a LED -ek táplálásához. Ezt az áramkört az Arduino súgófórumain találtam, és meglehetősen gyakori és egyszerű áramkörnek tűnik. A LED -ek fényének irányításához úgy döntöttem, hogy zseblámpából származó reflektorot használok. A zseblámpában, amelyet vettem, három lyuk volt három LED -hez. Úgy döntöttem, hogy nagyobbra őrlöm őket, és négyet teszek minden lyukba, és elmagyarázza az áramkör rajzát. Vezetékek Miután rájöttem, hogy sikeresen használhatom az óra Vcc -jét és az ébresztő kimenetét, úgy döntöttem, hogy forrasztom néhány vékony vezetéket és menetet ki az oldalsó lyukon keresztül. Nekem is az volt az ötletem, hogy hozzáadok egy hurkot a mikrokontroller programomba, hogy az eredeti riasztás helyett egy dalt játsszak le. Két hosszabb vezetéket forrasztottam a piezoelektromos hangszóróhoz, és azokat is kifűztem az oldalán. Néhány drótvágóval kivágtam egy kis bevágást az óra felső felében, és mindent visszacsavaroztam.

3. lépés: Az ATMega168 csatlakoztatása és a prototípus elkészítése

Az ATMega168 csatlakoztatása Csak néhány tűt kell csatlakoztatni az ATMega168 működéséhez. A https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf csatlakozásokat a következő helyen találtam meg: -7-es és 20-as csap Vcc-hez A 8-as földelőcsaphoz és a 22-es érintkezőhöz a 21-es földelőcsaphoz a földeléshez.1uF elektrolit kondenzátorral A 4-es bemeneti tű (2-es digitális tű) csatlakozik a riasztó vezetékemhez 15-ös kimeneti tű a piezoelektromos NEGATÍV vezetékhez 16-os hangszóró-érintkező a LED-meghajtó áramkör bemenetéhez Óra-16 MHz-es kristály-Az egyik láb a 9-es lábhoz, a másik láb a 10–11. a kristályt, de mivel a programomnak nincs szüksége rendkívül pontos órára, így hagytam. Véletlenszerűen használtam a riasztó bemeneti digitális érintkezőjét, bármely más digitális tűnek működnie kell. A piezoelektromos hangszórót és a LED -eket digitális PWM Pin -hez kell csatlakoztatni, különben nem fognak működni. Ezenkívül nem találtam jó modellt az Eagle -ben a 28 tűs modellhez, így csak MS festettem össze: D Bocs, ha zavarosnak tűnik. Ha kell, tegyen fel kérdéseket! Készítettem egy blokkdiagramot is, hogy segítsen megérteni, honnan származik vagy honnan származik. A prototípus építése --- alkatrészlista --- riasztási kimeneti áramkör-LM317T állítható pozitív feszültségszabályozó (használhat egy 5v-os szabályozót, most 1) -1 k ohmos ellenállás -3,8 k ohmos ellenállás -470uF elektrolit kondenzátor Tápegység -UA7805C 5v szabályozó -100uF elektrolit kondenzátor -10uF elektrolit kondenzátor -1 k ohmos ellenállás Mikrokontroller -28 tűs foglalat (opcionális, de az ATMega168 -at többször átprogramoztam az Arduino -mmal) Kellékek -Prototípuskészítő perf tábla -Protokollálás tábla lábak és csavarok -huzal Amikor prototípusoztam az áramkört, minden részt egy kenyérsütő táblára építettem, kipróbáltam és átvittem a perf táblára. A riasztás kimeneti áramkörével kezdtem, és meggyőződtem arról, hogy megfelelően működik. Ezután áttértem a tápegységre, majd a LED -meghajtóra, és befejeztem a mikrokontroller áramkörét. De mivel nem kell tesztelnie az áramkört, és meg kell győződnie arról, hogy a koncepciók működnek, mivel ezt már megtettem, felépítheti az egész áramkört. Győződjön meg arról, hogy a megfelelő feszültségeket a megfelelő helyeken kapja meg. 0v a riasztás kimeneti áramkör kimenetén, ha a riasztás ki van kapcsolva, és 5v, amikor be van kapcsolva. 5V a tápegység kimenetén. Az ATMega168 -at még ne ragassza a foglalatba, azt be kell programozni. Használhattam volna egy kisebb perf táblát, vagy levághattam volna az enyémet, de úgy döntöttem, hogy békén hagyom. Nem rendkívül nagy. Az áramkör prototípusának elkészítése után megkezdődhet a LED izzó építése.

4. lépés: A LED "izzó" építése

A Triple Quad LED izzó !!!! "'Ha szeretné, kihagyhatja ezt a lépést, és egyetlen LED -et használhat az áramkör teszteléséhez. Erre visszatérhet, ha az áramkör megerősítve van és működik. Továbbá fehéret használtam LED -ek, mert nem maradt több nagy fényerejű kék. Hallottam, hogy a kék jobban segít a SAD -ban. Elmentem a dollárboltba, hogy felvegyek egy olcsó zseblámpát, mert szükségem van egy reflektorra, amely irányítja a LED -eket. A megvásárolt termékek három LED -et tartalmaztak. Úgy döntöttem, hogy minden LED -be négy LED -et töltök, és szükségem van arra, hogy mindegyiket összeköthessem. Kitaláltam ezt a folyamatot, amely négy LED -et forraszt össze, majd három „négy LED -et” összekapcsol. párhuzamosak, így a feszültség ugyanaz, mint egy LED, és megemeli az áramot. Ezt biztosítja a LED -meghajtó áramköre. Protip: Kis tűs fogó segít 1. lépés: Tartsa két LED -et együtt a földelő vezetékekkel. A LED -ek lapos élei töltse fel a forrasztópáka hegyét n némi forrasztóval, így folyékony forrasztócsepp van a hegyén. Gyorsan érintse meg a két földelővezetéket a forrasztópáka segítségével a lehető legközelebb a LED -hez. Ha sokáig ott hagyja a csúcsot, a vezetékek felmelegednek, és nem lesz nagyszerű érzés. 2. lépés: Dremel szerszám, reszelő vagy csiszolópapír használatával csiszolja le a pár egyik oldalának a széleit, hogy üljön egy másik pár öblítés mellett. Csiszoltam a LED -eket, hogy segítsek egy kicsit eloszlatni a fényt. Most hajlítsa meg a vezetékeket az ábrán látható módon. Kicsit nehéz fotózni a folyamatot, de alapvetően kifelé hajlítani a pozitív vezetékeket. Hajlítsa a negatív vezetékeket a lapított oldalak felé és az egyeneseket felfelé úgy, hogy amikor két párt összerak, a négy negatív vezeték egy nagy vezetésként jön össze. Vegyünk két párt, tartsuk össze őket. A negatív csapok mind a középpontban lesznek. Érintse meg őket a forrasztópáka segítségével, hogy összeolvadjon. 3. lépés: Most, hogy a négy negatív vezeték össze van forrasztva, csíptessen hármat, csak egyet. Most hajlítsa meg az egyik pozitív vezetéket a négyes LED külső oldalán, forrasztva minden csatlakozásnál. Vágja le az összes pozitív vezetéket kivéve egy pozitív és egy negatív vezetéket. Kész! Most készítsen még kettőt:] Ha már három quad LED -je van, itt az ideje, hogy illessze őket a zseblámpa reflektorába. Ezt a zseblámpát 3 dollárért vettem a dollárboltban. Ez egy dorcey, és az összes alkatrész csavarodik szét, így könnyű hozzáférni az összes alkatrészhez. Én az ezüst fényvisszaverőt és a fekete kúpot használom. A fekete kúp eltávolítható a fém alkatrészekről, így csak a műanyag darab marad. Később használják az izzó rögzítésére az állítható nyakra. A talált zseblámpától függően előfordulhat, hogy a LED -eket másként kell elhelyezni az állítható nyakon. Próbáltam egy általános zseblámpát találni, amely sok helyen elérhető lenne. 4. lépés: Dremel -t használtam a reflektor három lyukának kiszélesítésére. Ezután a négy quad LED mindegyikét benyomtam a lyukakba, a negatív vezetékekkel a belső felé. Hajlítsa össze és forrasztja össze a negatív és pozitív vezetékeket a TRIPLE QUAD LED IZÁNY kitöltésével! Ezután két hosszú, vékony huzalra forrasztottam, amelyeket később levezetnek az állítható nyakon, és forrasztják a fő áramköri lapra. Valamint ragasztót is tettem minden quad LED csomagra, hogy biztosan a helyükön maradjanak.

5. lépés: Állítható nyak és talp

Az állítható nyak Az ébresztőóra által keltett "napfény" irányítása érdekében úgy döntöttem, hogy hozzáadok egy állítható nyakat. Először azt hittem, hogy használhatok vezetékeket a nyakhoz, de mivel az egyetemen korlátozott szerszámok és hardverek vannak, nem tudtam nagyon jól rögzíteni az alaphoz. Ráadásul elég nehéz volt hajlítani, és nem állított be túl jól. Végül csak az egyik vezetéket használtam a vezeték belsejében. Nagyon jó lett. Rögzíteni tudtam hardver nélkül, csak egy lyukat az alapon. Azzal kezdtem, hogy kivettem az egyik vezetéket a vezetékből, és körbecsavartam a külsőt, és így szép spirált alkottam. Aztán csak a vezetéket csavartam le a vezetékről. Ezután kinyújtottam, és összekötöttem az előbb említett fekete kúppal. A fekete kúphoz tartozik néhány áramkör a hozzá csatlakoztatott zseblámpából, de könnyen eltávolítható. Most, hogy már csak a műanyag kúpdarab van, készítsen két lyukat a széleken, amelyek mindegyike elég nagy ahhoz, hogy a huzal átférjen. Megemeltem, majd le és ki a másik oldalról, alá görbítve. Ezután a vezetékből származó vékony, rugalmas drótot használtam a további rögzítéshez. A korábban forrasztott két hosszú vezeték a fekete kúpon keresztül visszavezethető, és az izzó a helyére csavarható. Hozzáadtam egy kis ragasztót, hogy jól tapadjon. Az alap Az állítható nyak rögzítéséhez fúrtam egy 7/64 hüvelykes lyukat a fából készült alapba, és beragasztottam a drótot. Nagyon jól illeszkedik, így nincs szükség ragasztóra, de elég laza, így a nyak elfordul és csavarodik. A két LED -vezeték a nyak köré csavarható, és a prototípus -táblához forrasztható. A tábla rögzítéséhez négy NYÁK -rögzítőt használtam. Volt egy menetfúróm, de nem volt rá szükség. Ha nincs menetes csavarja, csak fúrjon egy lyukat, amely kisebb, mint a csavar, és csavarja be néhány fogóval. Az órát egy tépőzár segítségével rögzítettem az alaphoz. Nem csavartam le, mivel az órám rendelkezik akkumulátorral, és amikor az akkumulátor lemerül, ki kell cserélni. Végül hozzáadtam néhány gumi lábat a sarkokhoz.

6. lépés: A program

Ahhoz, hogy az ATMega168 -at USB -kapcsolattal és Arduino kártyával programozhassa, szüksége lesz egy ATMega168 chipre, amelyen már megtalálható az Arduino rendszerbetöltő. Ez volt a legegyszerűbb módszer a mikrokontroller programozására. Amikor megvettem az alaplapomat, vettem egy extra ATMega168 -at a rendszerbetöltővel ugyanazon szállítótól. Lehet, hogy egy kicsit többet kell fizetnie az előre programozott chipért, de megérte, mert nem akartam összekuszálni a soros kábeladapterrel stb. Csatoltam a kódot.txt fájlként és.pde-ként fájlt. Nem akartam ezt sokáig tanulhatóvá tenni az összes kód közzétételével. A legújabb Arduino programozási környezetet használtam: arduino-0015. Szeretem az Arduino táblákat, hogy rengeteg példa szerepel a környezetben, a programkörnyezet ingyenes, és sok projekt- és súgóoldal létezik. Ezenkívül szuper könnyű felépíteni egy töréstáblát a program önálló futtatásához. Megpróbáltam a legjobb tudásom szerint megjegyzést fűzni a kódhoz, így a leírásokat minimálisra szorítom. A BARRAGAN "Fading LED" példájával ismerkedtem meg az ATMega168 impulzusszélesség -modulációjával (PWM). Három "ha" kijelentésem van. Az első az alacsonyabb tompítási szinteken (0-75 a 255-ből) lassabban fakult, mivel a magasabb szintek ugyanúgy néznek ki. A második gyorsabban halványul a felső homályosságban. A teljes fade folyamat 15 percet vesz igénybe. Miután a LED -ek elérték a teljes fényerőt, a dalhurok a riasztás kikapcsolásáig szól. Az eredeti riasztás meglehetősen bosszantó volt. Ez csak az a tipikus ébresztőóra volt, amit mindenki utál. Gondoltam, miért ne használhatná a hangszórót egy kellemes dal felébresztésére? Mivel a barátnőm szereti a The Beatlest, és tudtam, hogy Hey Jude -nak meglehetősen egyszerű dallam van, úgy döntök, hogy használni fogom. Négyzethullám keletkezik, majd a PWM segítségével Hey Jude hangjai játszhatók le a piezoelektromos hangszórón. A dal programozásához manipuláltam a "Melody" példát az Arduino környezeti példákból. Találtam néhány egyszerű kottát, és lefordítottam jegyzetekre a kódban. 41 -re kellett növelnem a lejátszott hangok számát, és számolnom kellett, hogy alacsonyabb hangot találjak, mint a rendelkezésre álló „c”. Ezt a kódot beültettem a fő kódomba. A chip programozásához először telepítenie kell az Arduino környezethez tartozó USB illesztőprogramokat. Ezután válassza ki a táblát a legördülő menüből, és válassza ki a megfelelő COM portot. Ezt az egész folyamatot részletesen itt írjuk le: https://arduino.cc/en/Guide/WindowsA És ennyi! Az ATMega168 programozása után ki lehet venni az Arduino -ból, és be lehet pattanni a prototípus körbe!

7. lépés: Következtetés

Lehetséges fejlesztések Miután befejeztem a napfelkelte riasztását, némi javítást vagy extra funkciót szerettem volna. Az egyik ötletem egy kapcsoló volt, amellyel az izzót teljes fényerőre lehet kapcsolni, így olvasólámpaként használható. Egy másik kapcsolóval lehet be- vagy kikapcsolni a riasztási hangot. Az áramköri lap sokkal kisebb is lehetett volna. Éppen most feküdtem, és úgy döntöttem, hogy egy darabban hagyom. A végtermék Íme! Hozzáadtam néhány képet arról, hogyan néz ki, amikor a fények kialszanak. Készítettem egy videót is az ébresztőről, amint Hey Jude -t játssza. Ismét, ha bármilyen kérdése van ezzel a projekttel kapcsolatban, csak kérdezzen, szívesen segítek!