Ceas cu alarmă cu răsărit cu LED cu alarmă de melodie personalizabilă: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Motivația mea În această iarnă, iubita mea a avut multe probleme la trezire dimineața și părea să sufere de SAD (Tulburare Afectivă Sezonieră). Ba chiar observ cât de greu este să te trezești iarna, deoarece soarele nu a ieșit încă. Simptomele SAD severe pot include iritabilitate, somn excesiv, dar în continuare obosit, imposibilitatea de a ieși din pat, depresie și chiar unele probleme fizice, cum ar fi durerea articulară și rezistența scăzută la infecție. Am auzit despre alarmele de răsărit care simulează răsăritul soarelui și mi-am dat seama că ar putea fi o posibilă soluție la problema ei. for-Soleil-Sun-Alarm /) despre modificarea unei alarme de răsărit pentru a oferi lumină albastră folosind LED-uri, deoarece albastru ar trebui să fie lumina bună pentru a ajuta. Mi-a plăcut ideea, dar modul în care este utilizat microcontrolerul în acest instructiv ma intimidat, deoarece am avut o experiență limitată în programarea unuia după ce codul a fost dezvoltat. De asemenea, nu a rezolvat cealaltă preocupare a mea: cheltuirea a 80 de dolari pe un ceas cu alarmă și modificarea acestuia, nu că prietena mea nu merită: D M-am gândit mai întâi să dezvolt un ceas de la zero folosind un microcontroler. Am construit un ceas de numărare binar într-una din clasele mele de facultate, așa că eram familiarizat cu logica. Ulterior am renunțat la această idee, deoarece nu aș folosi același limbaj de programare și aș lua mult timp să dezvolt codul. Apoi am avut ideea de a folosi un ceas cu alarmă digitală ieftin, care, sperăm, ar putea furniza o tensiune atunci când alarma s-a declanșat. Aș putea să iau această tensiune și să o folosesc ca întrerupător cu un microcontroler. Când alarma s-a declanșat și tensiunea a crescut, procesul de estompare ar începe. Dacă butonul de amânare a fost apăsat sau alarma a fost oprită, tensiunea ar scădea și procesul de estompare s-ar opri, stingând luminile. Am cercetat această idee și am aflat că era posibil să folosim o tensiune de la un ceas și să o folosim cu un microcontroler! Un tip a finalizat un proiect similar care și-a deschis jaluzelele automat dimineața (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Microcontrolerul Ideile au început să curgă și tot ce aveam de făcut era să alegi un microcontroler de utilizat. Am văzut un articol pe sparkfun.com care a trecut prin procesul de construire a unui circuit pentru a rula un ATMega168. Am citit cu atenție și am decis că mi se pare suficient de simplu și că este microcontrolerul pe care doream să îl folosesc. În urma unor cercetări suplimentare, am descoperit acest lucru Arduino pe care toată lumea l-a folosit pentru proiectele lor de bricolaj. Utiliza ATMega168, era open source și avea numeroase forumuri de ajutor și exemple de început; perfect pentru începători. Am decis să-l folosesc pentru a-mi programa ATMega168 și a-l transfera într-o placă care conținea elementele esențiale pentru ca ATMega168 să ruleze. Cu ultima piesă a puzzle-ului în mână, aș putea începe. Notă laterală rapidă: înainte de a începe, vreau doar să mulțumesc tuturor surselor pe care le-am folosit. Am încercat să mă asigur că am legat orice referință pe care am folosit-o în cadrul instructable. Codul este doar manipulări ale exemplelor incluse în mediul Arduino și un pic al meu, așa că mulțumesc oamenilor care le-au codat! De asemenea, acesta este primul meu proiect de microcontroler. Sunt sigur că nu am făcut totul complet corect, cum ar fi adăugarea de capace de filtrare în locuri și alte părți diferite în circuitele mele. Dacă vedeți ceva care poate fi îmbunătățit, anunțați-mă! Voi fi sigur că o voi actualiza sau o voi nota. Bucurați-vă!

Pasul 1: Testarea circuitului de ieșire al ceasului și alarmei

Probarea ceasului Acesta este ceasul pe care l-am ales. L-am luat la Walmart și a fost ieftin, așa că dacă nu aș putea să-l folosesc, nu aș fi prea supărat. De asemenea, are o baterie de rezervă de 9v în cazul în care curentul se oprește. Ulterior am aflat că secvența de alarmă de la ATMega168 încă se declanșează! Deci te va trezi în continuare dacă nu există putere! Când consumă bateria, afișajul frontal se oprește și trece la un ceas intern diferit, care este mai puțin precis, dar funcționează bine. Când alimentarea este reconectată, este posibil ca ceasul să fie reglat, dar setările de alarmă vor rămâne. Ceasul se desface destul de ușor. Există patru șuruburi în partea de jos și trei șuruburi care mențin placa PCB butonată fixată în partea superioară a carcasei ceasului. Pentru a scoate partea de sus și a avea un acces mai bun la ecranul LCD, trebuie să treceți clema de 9v prin orificiul din jumătatea inferioară. Ecranul LCD frontal apare și, la inspecție, au existat diferite părți. Am găsit un transformator, un difuzor piezoelectric pentru alarmă, niște diode pentru circuitul redresor, niște butoane pentru intrări și un afișaj de ceas care părea să aibă toate circuitele de ceas dedesubt. Am găsit pământul și am început să cercetez. FII ATENȚIE ÎN CÂND FACEȚI ACESTA CESE, EXISTĂ UN TRANSFORMATOR EXPUNERE, CARE VĂ OFERA UN ȘOC SUTIOR. Am luat act de tensiunile de pe fiecare pin când alarma era oprită și când alarma era activată. Speram la un pin care să ofere o tensiune logică frumoasă de 5v când alarma era pornită și 0v când alarma era oprită. Nu am fost atât de norocoasă, dar tensiunea care a ajuns la difuzor a furnizat o tensiune care a variat de la 9,5v-12,5v. M-am gândit că aș putea folosi asta. Am găsit și un pin etichetat VCC care furniza o tensiune care variază de la 10v-12v. Acest lucru intră în joc mai târziu la construirea sursei de alimentare pentru microcontroler. Circuitul de ieșire a alarmei am lipit un fir la masă și unul la pinul de alarmă și am început să lucrez la un circuit pentru a stabiliza tensiunea. M-am gândit că aș putea folosi un regulator de 5V, dar aveam doar un regulator reglabil. Am făcut niște calcule și valorile mele au furnizat o tensiune puțin sub 5v. Am jucat puțin și am schimbat rezistențe până când mi-au oferit 5v de care aveam nevoie. Am folosit un condensator 470uF pe intrare pentru a netezi tensiunea. Cu condensatorul, tensiunea a variat doar de la 10,5v-10v. Mai jos este schema circuitului pe care l-am folosit pentru a-mi condiționa ieșirea de alarmă și o imagine a pieselor împreună pe o placă de măsurare.

Pasul 2: Circuitul de alimentare, circuitul driverului cu LED-uri și cablarea

Circuitul sursei de alimentare Dacă ar fi să conectez microcontrolerul direct la Vcc-ul ceasului, l-aș arunca (nu chiar, dar l-aș face inutil). Trebuia să condiționez tensiunea și să o scad la 5v. Am folosit un circuit regulator simplu care folosește doar doi condensatori și un regulator de 5V. Am fost la laboratorul școlilor și am localizat un regulator de 5V în grămada de gunoi. Am conectat circuitul și l-am testat. Acesta a oferit un circuit drivere și stabil de 4,99 v. LED Întrucât ATMega168 poate furniza doar aproximativ 16 mA de curent către fiecare dintre ieșirile sale digitale, este necesar un regulator de curent pentru a alimenta LED-urile. Am găsit acest circuit pe forumurile de ajutor Arduino și pare un circuit destul de comun și simplu. Pentru a direcționa lumina LED-urilor, am decis să folosesc un reflector de la o lanternă. Lanterna pe care am cumpărat-o avea trei găuri pentru trei LED-uri. Am decis să le mărunțesc mai mari și să pun patru în fiecare gaură, explicând astfel modul în care este desenat circuitul. Cablare Odată ce mi-am dat seama că pot folosi cu succes Vcc-ul ceasului și ieșirea alarmei, am decis să lipesc niște fire subțiri și fire scoate-le printr-o gaură laterală. De asemenea, am avut ideea de a adăuga o buclă în programul meu de microcontroler pentru a reda o melodie în locul alarmei originale. Am lipit două fire mai lungi la difuzorul piezoelectric și le-am infiletat și pe cele laterale. Am folosit niște tăietoare de sârmă pentru a tăia o crestătură mică în jumătatea superioară a ceasului și am înșurubat totul la loc.

Pasul 3: Conectarea ATMega168 și construirea prototipului

Conectarea ATMega168 Există doar câțiva pini care trebuie conectați pentru ca ATMega168 să ruleze. Am găsit acest pinout al ATMega168 la https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf conexiunile sunt după cum urmează: Pentru Vcc-Pin 1 la Vcc cu un rezistor de 10k. -Pin 7 și Pin 20 la Vcc To Ground-Pin 8 și Pin 22 la Ground-Pin 21 la masă cu un condensator electrolitic.1uF Pinul de intrare 4 (pinul digital 2) este conectat la firul meu de alarmă Pinul de ieșire 15 la NEGATIV Conducătorul piezoelectric difuzor-Pin 16 la intrarea circuitului driverului LED Ceas-16Mhz Crystal - Un picior la Pin 9 celălalt picior la Pin 10-11 Conexiuni în total - Notă: Cred că aș fi putut conecta niște capace la picioarele cristalul, dar din moment ce programul meu nu are nevoie de un ceas extrem de precis, l-am lăsat așa cum este. Am folosit pinul digital de intrare alarmei la întâmplare, orice alt pin digital ar trebui să funcționeze. Difuzorul piezoelectric și LED-urile trebuie să fie conectate la un pin digital PWM sau nu vor funcționa. De asemenea, nu am putut găsi un model bun în Eagle pentru modelul cu 28 de pini, așa că doar MS l-am pictat împreună: D Scuze dacă pare confuz. Puneți întrebări dacă aveți nevoie! Am făcut și o diagramă bloc pentru a ajuta la înțelegerea de unde merge sau vine totul. Construirea prototipului --- Lista pieselor --- Circuitul de ieșire a alarmei-LM317T Regulator de tensiune pozitivă reglabil (Ați putea folosi un regulator de 5V, tocmai am avut acest lucru unul) Rezistor -1k Ohm -3.8k Ohm Rezistor -470uF Condensator electrolitic Alimentare -UA7805C 5v Regulator -100uF Condensator electrolitic -10uF Condensator electrolitic Circuit driver LED -2N3904 -150 Ohm (Puteți experimenta valori mai mici sau mai mari ale rezistorului în funcție de LED-urile dvs.) -1k Ohm ResistorMicrocontroller -28 Pin Socket (Opțional, dar mi-am reprogramat ATMega168 de mai multe ori cu Arduino) -ATMega168 -.1uF Condensator electrolitic -16 MHz Crystal -10k Ohm ResistorMisc. Consumabile -Protectarea plăcii Perf -Prototiparea plăcilor Picioare și șuruburi-Sârmă Când mi-am prototipat circuitul, am construit fiecare secțiune pe o placă de testare, am testat-o și am transferat-o pe placa perf. Am început cu circuitul de ieșire a alarmei și m-am asigurat că funcționează corect. Am trecut apoi la porțiunea de alimentare, apoi la driverul LED și am terminat cu circuitul microcontrolerului. Dar, văzând că nu trebuie să testați circuitul și să vă asigurați că conceptele funcționează, deoarece am făcut deja acest lucru, puteți construi întregul circuit. Asigurați-vă că obțineți tensiunile potrivite la locurile potrivite. 0v la ieșirea circuitului de ieșire a alarmei când alarma este oprită și 5v când este activată. 5v la ieșirea circuitului de alimentare. Nu lipiți încă ATMega168 în soclu, trebuie să fie programat. Aș fi putut folosi o placă perf mai mică sau să o tai pe a mea, dar am decis să o las în pace. Nu este extrem de mare. După ce circuitul a fost prototipat, poate începe construcția becului LED.

Pasul 4: Construirea „becului” LED

Becul Triple Quad LED !!!! "'Dacă doriți, puteți sări peste acest pas și puteți utiliza un singur LED pentru a vă testa circuitul. Puteți reveni la acest lucru atunci când circuitul este confirmat și funcționează. De asemenea, am folosit alb LED-uri pentru că nu mi-au mai rămas albastru cu luminozitate ridicată. Am auzit că albastrul ajută mai bine la SAD. M-am dus la magazinul de dolari pentru a ridica o lanternă ieftină pentru că aveam nevoie de un reflector care să direcționeze lumina LED-urilor. Lanterna I achiziționat conținea trei LED-uri. Am decis să introduc patru LED-uri în fiecare gaură și aveam nevoie de o modalitate de a le conecta pe toate. Am venit cu acest proces care lipeste patru LED-uri împreună și apoi să conectez trei dintre aceste "quad-uri LED" împreună. Toate LED-urile sunt în paralel, menținând tensiunea la fel ca un LED și mărește curentul. Aceasta este ceea ce asigură circuitul driverului cu LED-uri. Protecție: Clestele mici pentru nas ajută Pasul 1: Țineți două LED-uri împreună cu cablurile de la sol care se ating. Marginile plate ale LED-urilor ar trebui să stea unul lângă celălalt. Încărcați vârful iro-ului de lipit n cu unele lipire, astfel încât există o picătură de lipire lichidă pe vârf. Atingeți rapid cele două cabluri de împământare cu lipitorul cât mai aproape de LED. Dacă lăsați vârful acolo mult timp, cablurile se vor încălzi și nu se vor simți prea bine. stai lângă o altă pereche la culoare. Am șlefuit LED-urile pentru a ajuta la difuzarea luminii puțin. Acum, îndoiți cablurile așa cum se arată. Îmi este greu să faci fotografii ale procesului, dar practic îndoiți cablurile pozitive spre exterior. Îndoiți cablurile negative către părțile aplatizate și dreapta în sus, astfel încât, atunci când puneți două perechi împreună, cele patru fire negative să se unească toate ca o singură plumb mare. Luând două perechi, țineți-le împreună. Știfturile negative vor fi toate în centru. Atingeți-le cu fierul de lipit pentru a le îmbina pe toate. Pasul 3: Acum, când cele patru fire negative sunt lipite împreună, tăiați trei dintre ele, lăsând doar unul. Acum, îndoiți unul dintre cablurile pozitive în jurul exteriorului LED-ului quad, lipind la fiecare conexiune. Decupați toate, cu excepția unuia dintre pozitivele pozitive, lăsând unul pozitiv și unul negativ. Ați terminat! Acum faceți încă două:] Odată ce aveți trei LED-uri quad, este timpul să le introduceți în reflectorul lanternei. Am cumpărat această lanternă cu 3 dolari la magazinul de dolari. Este un dorcey și toate piesele se răsucesc, deci este ușor să accesați toate piesele. Folosesc reflectorul argintiu și conul negru din spate. Conul negru poate fi dezbrăcat de părțile sale metalice, lăsând doar piesa de plastic. Este folosit mai târziu pentru a fixa becul pe gâtul reglabil. În funcție de lanterna pe care o găsiți, este posibil să trebuiască să montați LED-urile pe gâtul reglabil diferit. Am încercat să găsesc o lanternă generică care să fie disponibilă într-o mulțime de locuri. Pasul 4: Am folosit un dremel pentru a lărgi cele trei găuri din reflector. Apoi am împins fiecare dintre cele patru LED-uri quad în găurile lor cu cablurile negative spre interior. Îndoiți și lipiți împreună cablurile negative și pozitive completând becul cu LED TRIPLE QUAD! Am lipit apoi pe două fire lungi și subțiri, care vor fi ulterior alimentate pe gâtul reglabil și lipite pe placa de circuit principal. De asemenea, am pus niște lipici pe fiecare pachet cu patru LED-uri pentru a mă asigura că vor rămâne pe loc.

Pasul 5: gâtul reglabil și baza

Gâtul reglabil Pentru a direcționa „lumina soarelui” pe care o generează ceasul cu alarmă, am ales să adaug un gât reglabil. La început, am crezut că pot folosi o conductă pentru gât, dar, din moment ce am scule și hardware limitate la facultate, nu am putut să-l fixez foarte bine la bază. În plus, a fost destul de greu de îndoit și nu s-a reglat prea bine. Am ajuns să folosesc doar unul dintre firele din interiorul conductei. A ieșit destul de bine. Am reușit să-l fixez fără feronerie, doar o gaură în bază. Am început luând un fir din conductă și înfășurându-l în exterior, creând o spirală frumoasă. Apoi am răsucit doar firul de pe conductă. L-am întins apoi și l-am conectat la conul negru de care am menționat mai devreme. Conul negru vine cu unele circuite de la lanterna atașată la acesta, dar este ușor de îndepărtat. Acum, că aveți doar piesa de con din plastic, faceți două găuri pe margini, fiecare suficient de mare pentru a se potrivi firul. L-am hrănit și apoi în jos și în afară de cealaltă parte, înfășurându-l sub. Am folosit apoi firul subțire și flexibil de la conductă pentru a-l asigura în continuare. Cele două fire lungi care au fost lipite mai devreme pot fi alimentate prin spatele conului negru, iar becul poate fi răsucit în loc. Am adăugat un pic de lipici pentru a-l menține atașat. Baza Pentru a atașa gâtul reglabil, am forat o gaură de 7/64 inch în baza de lemn și am înfipt firul. Se potrivește destul de bine, deci nu este necesar lipici, dar este suficient de slab, astfel încât gâtul să fie întors și răsucit. Cele două fire LED pot fi înfășurate în jurul gâtului și lipite pe placa de prototipare. Pentru a atașa placa, am folosit patru suporturi PCB. Aveam un burghiu de filetare disponibil, dar nu era necesar. Dacă nu aveți un filet, găuriți o gaură mai mică decât șurubul și răsuciți-l cu niște clești. Am atașat ceasul la bază folosind niște velcro. Nu l-am înșurubat, deoarece ceasul meu are o rezervă a bateriei și, atunci când bateria moare, va trebui înlocuită. În cele din urmă, am adăugat niște picioare de cauciuc la colțuri.

Pasul 6: Programul

Programul Pentru a vă programa ATMega168 cu conexiunea USB și placa Arduino, veți avea nevoie de un cip ATMega168 care să aibă deja încărcătorul de încărcare Arduino. Acesta a fost cel mai simplu mod, pe care l-am putut găsi, de a programa microcontrolerul. Când mi-am cumpărat placa, am luat un ATMega168 suplimentar cu bootloader-ul de la același furnizor. Poate că va trebui să plătiți ceva mai mult pentru cipul pre-programat, dar a meritat pentru mine, deoarece nu am vrut să mă încurc cu adaptoare de cablu seriale etc. Am atașat codul ca fișier.txt și.pde fişier. Nu am vrut să fac acest lucru instructabil mult timp postând tot codul. Am folosit cel mai recent mediu de programare Arduino: arduino-0015. Ceea ce îmi place la bordurile Arduino este că există o mulțime de exemple incluse în mediul înconjurător, mediul programului este gratuit și există multe pagini de proiecte și de ajutor. De asemenea, este foarte ușor să construiești o placă de repartizare pentru a-ți rula singur programul. Am încercat să comentez codul în funcție de înțelegerea mea, așa că voi menține descrierile la minimum. Am folosit exemplul „Fading LED” de BARRAGAN pentru a mă familiariza cu modularea lățimii pulsului (PWM) de care este capabil ATMega168. Am trei afirmații „dacă”. Primul s-a estompat în nivelurile mai scăzute de estompare (0-75 din 255) mai lent, deoarece nivelurile superioare arată la fel. Al doilea se estompează mai rapid în nivelurile superioare de estompare. Întreaga decolorare în proces durează 15 minute. Odată ce LED-urile au atins luminozitatea maximă, bucla melodiei va fi redată până când alarma este oprită. Alarma originală a fost destul de enervantă. Era doar sunetul tipic al ceasului cu alarmă pe care toată lumea îl urăște. M-am gândit, de ce să nu folosesc difuzorul pentru a face o melodie plăcută la care să te trezești? Din moment ce iubita mea iubește The Beatles și știam că Hey Jude are o melodie destul de simplă, am decis să o folosesc. Se generează o undă pătrată și apoi PWM este folosit pentru a reda notele lui Hey Jude pe difuzorul piezoelectric. Pentru a programa melodia, am manipulat exemplul „Melody” din exemplele de mediu Arduino. Am găsit câteva partituri simple și le-am tradus în note în cod. A trebuit să măresc numărul de note care se joacă la 41 și să fac calculele pentru a afla o notă mai mică decât „c” furnizat. Apoi am implantat acel cod în codul meu principal. Pentru a programa cipul, va trebui mai întâi să instalați driverele USB furnizate împreună cu mediul Arduino. Apoi, selectați placa dvs. din meniul derulant și selectați portul COM corespunzător. Tot acest proces este descris în detaliu aici: https://arduino.cc/en/Guide/Windows Și cam atât! După programarea ATMega168, acesta poate fi scos din Arduino și introdus în circuitul prototip!

Pasul 7: Concluzie

Posibile îmbunătățiri După ce am terminat alarma de răsărit, am putut adăuga unele îmbunătățiri sau caracteristici suplimentare. Una dintre ideile cu care am venit a fost un comutator pentru a porni becul cu luminozitate maximă, astfel încât să poată fi folosit ca lampă de citit. Un alt comutator ar putea fi folosit pentru a activa sau dezactiva sunetul alarmei. De asemenea, placa de circuit ar fi putut fi mult mai mică. Tocmai l-am pus pe acesta și am decis să-l las într-o singură bucată. Produsul final Iată-l! Am adăugat câteva imagini cu cum arată când luminile se estompează. Am făcut și câteva videoclipuri cu alarma jucând Hey Jude. Din nou, dacă aveți întrebări despre acest proiect, întrebați-ne, îmi place să vă ajut!