Rellotge despertador LED Sunrise amb alarma de cançó personalitzable: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:18

La meva motivació Aquest hivern, la meva xicota tenia molts problemes per despertar-se al matí i semblava patir trastorn afectiu estacional. Fins i tot noto el molt més difícil que es desperta a l’hivern, ja que encara no ha sortit el sol. Els símptomes d’un trastorn sever poden incloure irritabilitat, dormir en excés però estar cansat, no poder sortir del llit, depressió i fins i tot alguns problemes físics com dolor articular i disminució de la resistència a la infecció. Havia sentit a parlar de les alarmes de sortida del sol que simulaven la sortida del sol i pensava que podia ser una possible solució al seu problema. for-Soleil-Sun-Alarm /) sobre la modificació d’una alarma de sortida del sol per proporcionar llum blava mitjançant LEDs, ja que se suposa que el blau és la bona llum per ajudar. M'ha agradat la idea, però la forma en què s'utilitza el microcontrolador en aquest instructiu m'ha intimidat, ja que he tingut poca experiència en programar-ne un després de desenvolupar el codi. Tampoc no va resoldre l'altra preocupació meva: gastar 80 dòlars en un despertador i modificar-lo, no que la meva xicota no val la pena: D Primer vaig pensar a desenvolupar un rellotge des de zero amb un microcontrolador. Vam construir un rellotge binari de comptatge en una de les meves classes universitàries, de manera que coneixia la lògica. Més tard vaig renunciar a aquesta idea, ja que no utilitzaria el mateix llenguatge de programació i trigaria molt a desenvolupar el codi. Aleshores vaig tenir la idea d’utilitzar un despertador digital barat que, amb sort, podria proporcionar una tensió quan va saltar l’alarma. Podria prendre aquest voltatge i utilitzar-lo com a interruptor amb un microcontrolador. Quan l’alarma va saltar i el voltatge augmentava, s’iniciaria el procés d’enfosquiment. Si es premia el botó de repetició o es desactivava l’alarma, el voltatge baixaria i el procés d’enfosquiment s’aturaria, apagant els llums. Vaig investigar aquesta idea i vaig descobrir que era possible utilitzar un voltatge d’un rellotge i fer-lo servir amb un microcontrolador. Un noi havia completat un projecte similar que obria les persianes automàticament al matí (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). The Microcontroller Les idees van començar a fluir i tot el que tenia fer era triar un microcontrolador per utilitzar. Vaig veure un article a sparkfun.com que passava pel procés de construcció d’un circuit per executar un ATMega168. Vaig llegir atentament i vaig decidir que semblava prou senzill i que era el microcontrolador que volia utilitzar. Després de més investigacions, vaig trobar aquest tema d’Arduino que tothom ha estat utilitzant per als seus projectes de bricolatge. Utilitzava l'ATMega168, era de codi obert i tenia nombrosos fòrums d'ajuda i exemples inicials; perfecte per a principiants. Vaig decidir fer-lo servir per programar el meu ATMega168 i trasplantar-lo a un tauler que contenia els elements bàsics necessaris perquè funcionés el ATMega168. Amb l’última peça del trencaclosques a la mà, podria començar. Nota lateral ràpida: abans de començar, només vull donar les gràcies a totes les fonts que he utilitzat. He intentat assegurar-me que heu enllaçat qualsevol referència que he fet servir a l’instructible. El codi són només manipulacions dels exemples inclosos a l'entorn Arduino i una mica propis, així que gràcies a la gent que els va codificar. A més, aquest és el meu primer projecte de microcontrolador. Estic segur que no ho he fet tot del tot correcte, com ara afegir taps de filtre a llocs i altres parts diverses als meus circuits. Si veieu alguna cosa millorable, feu-m'ho saber. Estaré segur d’actualitzar-la o anotar-la. Gaudeix-ne!

Pas 1: Proveu el circuit de sortida de rellotge i alarma

Sondeig del rellotge Aquest és el rellotge que he triat. Vaig aconseguir-ho a Walmart i era barat, de manera que, si no fos capaç d’utilitzar-lo, no em molestaria massa. També té una còpia de seguretat de la bateria de 9v per si s’apaga l’alimentació. Més tard vaig saber que la seqüència d'alarma de l'ATMega168 encara s'apaga. Per tant, encara us despertarà si no hi ha poder. Quan s’acaba l’alimentació de la bateria, la pantalla frontal s’apaga i canvia a un rellotge intern diferent que sigui menys precís però que tot i així funciona bé. Quan es torna a connectar l’alimentació, és possible que s’hagi d’ajustar el rellotge, però la configuració de l’alarma es mantindrà. El rellotge es desfà amb força facilitat. Hi ha quatre cargols a la part inferior i tres cargols que mantenen el tauler PCB de botons subjectat a la part superior de la caixa del rellotge. Per treure la part superior i obtenir un millor accés a la pantalla LCD, heu de passar el clip de 9 V pel forat de la meitat inferior. Apareix la pantalla LCD frontal i, després de la inspecció, hi havia diverses parts. Vaig trobar un transformador, un altaveu piezoelèctric per a l'alarma, alguns díodes per al circuit del rectificador, alguns botons per a les entrades i una pantalla de rellotge que semblava tenir tot el circuit de rellotge a sota. Vaig trobar el terreny i vaig començar a explorar. TINGUEU ATENCIÓ AL FER AIX ON AL RELLOTGE, HI HA UN TRANSFORMADOR EXPOSAT QUE LLIURARÀ UN FORT XOC. Vaig prendre nota de les tensions de cada pin quan l'alarma estava apagada i quan l'alarma estava activada. Esperava un pin que proporcionés una bona tensió lògica de 5v quan l'alarma estigués activada i 0v quan l'alarma estigués apagada. No vaig tenir tanta sort, però el voltatge que va arribar a l’altaveu proporcionava un voltatge que variava de 9,5 a 12,5 v. Vaig pensar que podia fer servir això. També he trobat un pin etiquetat com a VCC que proporcionava una tensió que variava de 10v a 12v. Això entrarà en joc més tard en construir la font d'alimentació del microcontrolador. El circuit de sortida d'alarma he soldat un cable a terra i un al pin d'alarma i he començat a treballar en un circuit per reduir la tensió. Vaig pensar que podia utilitzar un regulador de 5 V, però només tenia un regulador ajustable. Vaig fer algunes matemàtiques i els meus valors proporcionaven una tensió lleugerament inferior a 5v. Vaig canviar una mica i vaig canviar resistències fins que em proporcionessin els 5v que necessitava. Vaig utilitzar un condensador de 470uF a l'entrada per suavitzar la tensió. Amb el condensador, la tensió només variava entre 10,5v-10v. A continuació es mostra l’esquema del circuit que he utilitzat per condicionar la sortida de la meva alarma i una imatge de les parts juntes en una taula de treball.

Pas 2: circuit d'alimentació, circuit de controlador LED i cablejat

Circuit d'alimentació Si enganxés el microcontrolador directament a la Vcc del rellotge, ho faria volar (bé, realment no, però el tornaria inútil). Necessitava condicionar el voltatge i reduir-lo a 5v. He utilitzat un circuit regulador senzill que utilitza només dos condensadors i un regulador de 5 V. Vaig anar al laboratori de les escoles i vaig localitzar un regulador de 5 V a la pila d’escombraries. Vaig connectar el circuit i el vaig provar. Va proporcionar un circuit de controlador de 4.99v. LED agradable i estable Atès que l'ATMega168 només pot subministrar uns 16 mA de corrent a cadascuna de les seves sortides digitals, es necessita un regulador de corrent per alimentar els LED. He trobat aquest circuit als fòrums d’ajuda d’Arduino i sembla un circuit bastant comú i senzill. Per dirigir la llum dels LED, vaig decidir utilitzar un reflector d’una llanterna. La llanterna que vaig comprar tenia tres forats per a tres LED. Vaig decidir triturar-los més grans i posar-ne quatre a cada forat, explicant així la manera com es dibuixa el circuit. per un forat al costat. També vaig tenir la idea d’afegir un bucle al meu programa de microcontroladors per reproduir una cançó en lloc de l’alarma original. Vaig soldar dos cables més llargs a l’altaveu piezoelèctric i els vaig enfilar també pel costat. Vaig utilitzar unes talladores de filferro per retallar una petita osca a la meitat superior del rellotge i vaig tornar a cargolar-ho tot.

Pas 3: connectar l’ATMega168 i construir el prototip

Connectar l'ATMega168 Només hi ha uns quants pins que cal connectar perquè l'ATMega168 funcioni. He trobat aquest pinout de l'ATMega168 a https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf les connexions són les següents: A Vcc-Pin 1 a Vcc amb una resistència de 10k. -Pin 7 i Pin 20 a Vcc A Ground-Pin 8 i Pin 22 a Ground-Pin 21 a Ground amb un condensador electrolític.1uF El pin d'entrada 4 (pin digital 2) està connectat al meu cable d'alarma Pin de sortida 15 a NEGATIU Conductor del piezoelèctric altaveu-Pin 16 a l'entrada del circuit del controlador LED Clock-16Mhz Crystal - Una pota al Pin 9 l'altra pota al Pin 10-11 Connexions en total - Nota: Crec que podria haver connectat alguns taps a les potes de el vidre, però com que el meu programa no necessita un rellotge molt precís, el vaig deixar tal qual. He utilitzat el pin digital d'entrada de l'alarma a l'atzar, qualsevol altre pin digital hauria de funcionar. L'altaveu piezoelèctric i els LED han d'estar connectats a un pin digital PWM o no funcionaran. A més, no vaig poder trobar un bon model a Eagle per al model de 28 pins, de manera que només MS el vaig pintar tot junt: D Ho sento si sembla confús. Feu preguntes si ho necessiteu. També he fet un diagrama de blocs per ajudar-me a entendre d’on surt o surt tot. Construint el prototip --- Llista de peces --- Circuit de sortida d’alarma -LM317T Regulador de tensió positiva ajustable (es podria utilitzar un regulador de 5V, només ho tenia) un) Resistència -1k Ohm -Resistència 3,8k Ohm -470uF Capacitor electrolític Alimentació -UA7805C Regulador 5v -100uF Capacitor electrolític -10uF Condensador electrolític Circuit de controladors LED -2N3904 -150 Ohm (Podeu experimentar amb valors de resistència inferiors o superiors segons els vostres LED) -1k Ohm ResistorMicrocontroller -Socket de 28 pins (opcional però he reprogramat diverses vegades el meu ATMega168 amb el meu Arduino) -ATMega168 -1uF Capacitor electrolític -16 MHz Crystal -10k Ohm ResistorMisc. Subministraments -Prototip de tauler de perf -Prototip de taulers de potes i cargols -Cable Quan vaig prototipar el circuit, vaig construir cada secció en una taula de proves, la vaig provar i la vaig transferir a la placa de perf. Vaig començar amb el circuit de sortida d'alarma i em vaig assegurar que funcionés correctament. Després vaig passar a la part de la font d'alimentació, després al controlador LED, i vaig acabar amb el circuit del microcontrolador. Però, ja que no cal que proveu el circuit i assegureu-vos que funcionen els conceptes, ja que ja ho he fet, podeu construir tot el circuit. Assegureu-vos que obteniu els voltatges adequats als llocs adequats. 0v a la sortida del circuit de sortida d'alarma quan l'alarma està apagada i 5v quan està activada. 5v a la sortida del circuit d'alimentació. No enganxeu l’ATMega168 al sòcol encara, cal programar-lo. Podria haver utilitzat un tauler de perf més petit o tallar el meu, però vaig decidir deixar-lo en pau. No és extremadament gran. Després de prototipar el circuit, es pot iniciar la construcció de la bombeta LED.

Pas 4: construcció de la "bombeta" LED

La bombeta LED Triple Quad !!!! "'Si voleu, podeu ometre aquest pas i utilitzar un sol LED per provar el vostre circuit. Podeu tornar-hi quan tingueu el circuit confirmat i funcionant. A més, he utilitzat el color blanc LEDs perquè no em quedaven més blaus d’alta brillantor. He sentit que el blau ajuda millor amb el SAD. Vaig anar a la botiga del dòlar per agafar una llanterna barata perquè necessitava un reflector per dirigir la llum dels LEDs. comprat contenia tres LED. Vaig decidir introduir quatre LED a cada forat i necessitava una manera de connectar-los tots. Vaig arribar a aquest procés que solda quatre LED junts i després connecto tres d'aquests "quad LED" junts. Tots els LED són en paral·lel, mantenint la tensió igual que un LED i augmenta el corrent. Això és el que proporciona el circuit del controlador de LED. Prototip: les alicates de punta d’agulla petites ajuden Pas 1: manteniu dos LED junts amb els cables de terra que es toquen. Les vores planes dels LED haurien d’estar asseguts l’un al costat de l’altre. Carregueu la punta del vostre soldador n amb una mica de soldadura, de manera que hi ha una caiguda de soldadura líquida a la punta. Toqueu ràpidament els dos cables de terra amb el soldador el més a prop possible del LED. Si deixeu la punta allà molt de temps, els cables s’escalfaran i no resultaran fantàstics. Pas 2: Utilitzeu una eina de dremel, un arxiu o un paper de vidre, rectifiqueu les vores d’un costat d’un parell de manera plana. seure al costat d’un altre parell a ras. Vaig polir els LED per ajudar a difondre una mica la llum. Ara doblegueu els cables com es mostra. Una mica difícil de fer fotografies del procés, però bàsicament doblegar els avantatges positius cap a l'exterior. Doblegueu les derivacions negatives cap als costats aplanats i la recta cap amunt de manera que, quan poseu dos parells junts, les quatre derivacions negatives s’uneixin com una gran derivació. Agafant dos parells, mantingueu-los units. Els passadors negatius estaran al centre. Toqueu-los amb el ferro de soldar per fusionar-los tots. Pas 3: Ara que els quatre cables negatius estan soldats, retalleu-ne tres, deixant-ne només un. Ara, doblegueu un dels cables positius al voltant de l'exterior del quad LED, soldant a cada connexió. Retireu totes les oportunitats positives menys una, deixant-ne una positiva i una negativa. Ja heu acabat. Ara feu-ne dos més:] Un cop tingueu tres LEDs quadriculats, és hora d’incorporar-los al reflector de la llanterna. Vaig comprar aquesta llanterna per 3 dòlars a la botiga del dòlar. És un dorcey i totes les parts es trenquen, de manera que és fàcil accedir a totes les parts. Faig servir el reflector platejat i el darrere del con negre. Es pot treure el con negre de les seves parts metàl·liques deixant només la peça de plàstic. S’utilitza més tard per subjectar la bombeta al coll ajustable. Depenent de la llanterna que trobeu, és possible que hàgiu d'ajustar els vostres LED al coll ajustable de manera diferent. Vaig intentar trobar una llanterna genèrica que estaria disponible en molts llocs. Pas 4: Vaig fer servir un dremel per eixamplar els tres forats del reflector. Aleshores vaig empènyer cadascun dels quatre LED quadriculars als seus forats amb els cables negatius cap a l'interior. Doblegueu i soldeu els cables negatius i positius junts completant la bombeta LED TRIPLE QUAD. Després vaig soldar amb dos cables llargs i prims que posteriorment s’alimentaran pel coll ajustable i es soldaran a la placa de circuit principal. També he posat una mica de cola a cada paquet de quad LED per assegurar-me que es quedin al seu lloc.

Pas 5: coll i base ajustables

El coll ajustable Per tal de dirigir la "llum solar" que genera el despertador, vaig optar per afegir un coll ajustable. Al principi vaig pensar que podia utilitzar conductes per al coll, però com que tinc eines i maquinari limitats a la universitat, no podia fixar-lo molt bé a la base. A més, era força difícil doblar-se i no s’ajustava massa bé. Vaig acabar utilitzant només un dels cables a l'interior del conducte. Va resultar força bo. El vaig poder subjectar sense cap maquinari, només un forat a la base. Vaig començar traient un fil del conducte i embolicant-lo per fora, creant una bonica espiral. Llavors vaig treure el fil del conducte. Després el vaig estirar i el vaig connectar al con negre que he esmentat anteriorment. El con negre inclou alguns circuits de la llanterna connectada, però s’elimina fàcilment. Ara que només teniu la peça de con de plàstic, feu dos forats a les vores, cadascun prou gran perquè hi passi el cable. El vaig alimentar i després baixar i sortir per l'altre costat, arrissant-lo per sota. Després vaig fer servir el fil prim i flexible del conducte per assegurar-lo encara més. Els dos cables llargs que es van soldar anteriorment es poden alimentar a través del con negre posterior i es pot girar la bombeta al seu lloc. Vaig afegir una mica de cola per mantenir-la adherida. La base Per fixar el coll ajustable, he forat un forat de 7/64 polzades a la base de fusta i hi he ficat el cable. S'adapta força bé, de manera que no cal cap cola, però és prou fluix perquè el coll es giri i es torci. Els dos cables LED es poden embolicar al voltant del coll i soldar-los a la placa de prototipatge. Per connectar el tauler, he utilitzat quatre muntatges de PCB. Tenia una broca de rosca disponible, però no era necessari. Si no teniu una broca de rosca, només heu de foradar un forat més petit que el cargol i torceu-lo amb unes alicates. Vaig fixar el rellotge a la base amb un velcro. No el vaig cargolar, ja que el rellotge té una còpia de seguretat de la bateria i, quan la bateria es quedi, haurà de canviar-la. Per últim, he afegit uns peus de goma a les cantonades.

Pas 6: el programa

El programa Per programar el vostre ATMega168 amb la connexió USB i la placa Arduino, necessitareu un xip ATMega168 que ja tingui el carregador d’arrencada Arduino. Aquesta era la manera més senzilla, que vaig poder trobar, de programar el microcontrolador. Quan vaig comprar el tauler, vaig agafar un ATMega168 addicional amb el carregador d’arrencada del mateix proveïdor. És possible que hagueu de pagar una mica més pel xip preprogramat, però em va valer la pena, ja que no volia embolicar-me amb adaptadors de cable sèrie, etc. He adjuntat el codi com a fitxer.txt i.pde dossier. No volia fer que això fos instructiu per llarg publicant tot el codi. He utilitzat el darrer entorn de programació Arduino: arduino-0015. El que m’agrada de les taules Arduino és que hi ha un munt d’exemples inclosos amb l’entorn, l’entorn del programa és gratuït i hi ha moltes pàgines d’ajuda i projectes. També és molt fàcil construir un tauler informatiu per executar el programa tot sol. Vaig intentar comentar el codi al meu entendre, de manera que mantindré les descripcions al mínim. Vaig utilitzar l'exemple de "Fading LED" de BARRAGAN per familiaritzar-me amb la modulació d'ample de pols (PWM) de la qual és capaç l'ATMega168. Tinc tres afirmacions "si". El primer es va esvair en els nivells de foscor més baixos (0-75 de 255) més lentament, ja que els nivells superiors tenen el mateix aspecte. El segon s’esvaeix més ràpidament en els nivells de penombra superiors. Tot el procés d’esvaïment en procés dura 15 minuts. Un cop els LEDs han assolit la brillantor total, el bucle de la cançó es reproduirà fins que s'apagui l'alarma. L'alarma original era bastant molesta. Era només el so típic del despertador que tothom odia. Vaig pensar, per què no fer servir l’altaveu per fer una cançó agradable per despertar? Com que a la meva xicota li encanten els Beatles i sabia que Hey Jude tenia una melodia força senzilla, decideixo utilitzar-la. Es genera una ona quadrada i després s’utilitza PWM per tocar les notes de Hey Jude a l’altaveu piezoelèctric. Per programar la cançó, vaig manipular l'exemple "Melody" dels exemples de l'entorn Arduino. He trobat algunes partitures simples i les he traduït a notes al codi. Vaig haver d'augmentar el nombre de notes que es toquen a 41 i fer les matemàtiques per esbrinar una nota inferior a la "c" que es proporciona. Aleshores vaig implantar aquest codi al meu codi principal. Per programar el xip, primer haureu d’instal·lar els controladors USB que es proporcionen amb l’entorn Arduino. A continuació, seleccioneu el tauler al menú desplegable i seleccioneu el port COM adequat. Tot aquest procés es descriu detalladament aquí: https://arduino.cc/en/Guide/Windows I això és tot. Després de programar l'ATMega168, es pot treure de l'Arduino i entrar al circuit prototipat.

Pas 7: Conclusió

Després d’haver acabat l’alarma de sortida del sol, he pogut afegir algunes millores o funcions addicionals. Una de les idees que se'm va ocórrer va ser un interruptor per encendre la bombeta amb lluminositat completa perquè es pogués utilitzar com a llum de lectura. Es podria utilitzar un altre interruptor per activar o desactivar el so de l'alarma. La placa de circuit també podria haver estat molt més petita. Acabo de fer-ne aquesta i he decidit deixar-la en una sola peça. El producte final, aquí està! He afegit unes quantes imatges del seu aspecte quan s’esvaeixen els llums. També vaig fer un vídeo de l’alarma tocant Hey Jude. Una vegada més, si teniu cap pregunta sobre aquest projecte, pregunteu, m'encanta ajudar-vos!