LED -auringonnousu herätyskello mukautettavalla lauluhälytyksellä: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:04

Motivaationi Tänä talvena tyttöystäväni koki paljon aamulla heräämisvaikeuksia ja näytti kärsivän SAD: sta (kausiluonteinen mielialahäiriö). Huomaan jopa kuinka paljon vaikeampaa on herätä talvella, koska aurinko ei ole vielä noussut. Vakavan SAD: n oireita voivat olla ärtyneisyys, ylikunto, mutta silti väsymys, kyvyttömyys nousta sängystä, masennus ja jopa jotkut fyysiset ongelmat, kuten nivelkipu ja alentunut vastustuskyky infektioille. Olin kuullut auringonnousun hälytyksistä, jotka simuloivat auringonnousua, ja ajattelin, että se voisi olla mahdollinen ratkaisu hänen ongelmaansa. for-Soleil-Sun-Alarm/) auringonnousuhälytyksen muuttamisesta sinisen valon tuottamiseksi LED-valojen avulla, koska sinisen on tarkoitus olla hyvä valo. Pidin ajatuksesta, mutta tapa, jolla mikro -ohjainta käytetään tässä ohjeessa, pelotti minua, koska minulla on ollut rajallinen kokemus ohjelmoinnista koodin kehittämisen jälkeen. Se ei myöskään ratkaissut toista huolenaihetta: kuluttaa 80 dollaria herätyskelloon ja muuttaa sitä, ei että tyttöystäväni ei ole sen arvoinen: D Ajattelin ensin kehittää kellon tyhjästä mikrokontrollerin avulla. Rakensimme binäärisen laskukellon yhdelle ylioppilastutkimuksestani, joten olin perehtynyt logiikkaan. Luovuin myöhemmin tästä ajatuksesta, koska en käyttäisi samaa ohjelmointikieltä ja tarvitsisin paljon aikaa koodin kehittämiseen. Sitten tuli ajatus käyttää halpaa digitaalista herätyskelloa, joka voisi toivottavasti antaa jännitteen hälytyksen soidessa. Voisin ottaa tämän jännitteen ja käyttää sitä kytkimenä mikro -ohjaimen kanssa. Kun hälytys soi ja jännite nousi, himmennysprosessi alkoi. Jos torkkupainiketta painetaan tai hälytys kytketään pois päältä, jännite laskee ja himmennys pysähtyy, jolloin valot sammuvat. Tutkin tätä ajatusta ja huomasin, että oli mahdollista käyttää jännitettä kellosta ja käyttää sitä mikrokontrollerin kanssa! Eräs kaveri oli suorittanut samanlaisen projektin, joka avasi kaihtimet automaattisesti aamulla (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Mikro-ohjain Ideat alkoivat virrata ja kaikki tehtävänä oli valita käytettävä mikrokontrolleri. Näin artikkelin sparkfun.comissa, joka kävi läpi prosessin rakentaa piiri ATMega168: n suorittamiseksi. Luin huolellisesti ja päätin, että se vaikutti riittävän yksinkertaiselta ja että se oli mikro, jota halusin käyttää. Jatkotutkimuksen jälkeen löysin tämän Arduinon asian, jota kaikki ovat käyttäneet DIY -projekteihinsa. Se käytti ATMega168: ta, oli avoimen lähdekoodin omaava ohjelma ja sillä oli lukuisia ohjekeskusteluryhmiä ja aloitusesimerkkejä; täydellinen aloittelijalle. Päätin käyttää sitä ATMega168: n ohjelmointiin ja siirtää sen murtotauluun, joka sisälsi ATMega168: n toiminnan kannalta välttämättömät asiat. Palapelin viimeisen palan kädessä voisin aloittaa. Nopea sivuhuomautus: Ennen kuin aloitan, haluan vain kiittää kaikkia käyttämiäni lähteitä. Yritin varmistaa, että linkitin käyttämäni viittauksen ohjeeseen. Koodi on vain manipulointeja Arduinon ympäristöön sisältyvistä esimerkeistä ja hieman omaani, joten kiitos ihmisille, jotka koodasivat ne! Lisäksi tämä on ensimmäinen mikro -ohjainprojektini. Olen varma, etten tehnyt kaikkea täysin oikein, kuten lisäsin suodatinkorkkeja paikkoihin ja muihin osiin piireihini. Jos näet jotain parannettavaa, kerro siitä minulle! Tulen varmasti päivittämään tai tekemään muistiinpanoja. Nauttia!

Vaihe 1: Kellon ja hälytyksen lähtöpiirin mittaaminen

Kellon mittaaminen Tämä on kello, jonka valitsin. Sain sen Walmartista ja se oli halpaa, joten jos en pystyisi käyttämään sitä, en olisi liian järkyttynyt. Siinä on myös 9 V: n paristo, jos virta katkeaa. Myöhemmin huomasin, että ATMega168: n hälytysjärjestys soi edelleen! Joten se herättää sinut edelleen, jos virtaa ei ole! Kun akkuvirta loppuu, etupaneelin näyttö sammuu ja se vaihtaa toiseen sisäiseen kelloon, joka on vähemmän tarkka, mutta toimii silti hyvin. Kun virta kytketään uudelleen, kelloa on ehkä säädettävä, mutta hälytysasetukset säilyvät. Kello hajoaa melko helposti. Pohjassa on neljä ruuvia ja kolme ruuvia, jotka pitävät painetun piirilevyn kiinni kellokotelon yläosassa. Jos haluat ottaa yläosan pois ja saada paremman pääsyn nestekidenäyttöön, sinun on pujotettava 9v -pidike alareunan reiän läpi. Etuosan LCD -näyttö ponnahtaa esiin ja tarkastuksen jälkeen osia oli vähän. Löysin muuntajan, pietsosähköisen kaiuttimen hälytystä varten, joitain diodeja tasasuuntaajapiirille, joitakin painikkeita tuloille ja kellonäytön, jonka alla näytti olevan kaikki kellopiirit. Löysin maan ja aloin tutkia. Ole varovainen, kun teet tämän kellollasi, siellä on altistunut muuntaja, joka toimittaa HEFTY ISKUN. Huomasin jokaisen nastan jännitteet, kun hälytys oli pois päältä ja kun hälytys oli päällä. Toivoisin nastaista, joka tarjosi mukavan 5 V: n logiikkajännitteen, kun hälytys oli päällä ja 0 V, kun hälytys oli pois päältä. En ollut niin onnekas, mutta kaiuttimeen mennyt jännite tarjosi jännitteen, joka vaihteli 9,5–12,5 voltista. Ajattelin, että voisin käyttää tätä. Löysin myös nastan, joka oli merkitty VCC: llä, joka tarjosi jännitteen, joka vaihteli välillä 10v-12v. Tämä tulee voimaan myöhemmin, kun rakennetaan virtalähdettä mikrokontrollerille. Ajattelin, että voisin käyttää 5 voltin säädintä, mutta minulla oli vain säädettävä säädin. Tein matematiikkaa ja arvoni antoivat jännitteen hieman alle 5v. Hieroin vähän ja vaihdoin vastuksia, kunnes saatiin tarvitsemani 5v. Käytin tulossa 470uF -kondensaattoria jännitteen tasoittamiseen. Kondensaattorin kanssa jännite vaihteli vain välillä 10.5v-10v. Alla on kaavio piiristä, jota käytin hälytyslähdön kunnostukseen, ja kuva osista yhdessä leipälaudalla.

Vaihe 2: Virtalähde, LED -ohjainpiiri ja johdotus

Virtalähdepiiri Jos koukkaisin mikrokontrollerin suoraan kellon virtalähteeseen, räjäyttäisin sen (ei oikeastaan, mutta tekisin sen hyödyttömäksi). Minun piti laittaa jännite ja laskea se 5 volttiin. Käytin yksinkertaista säätöpiiriä, joka käyttää vain kahta kondensaattoria ja 5 voltin säädintä. Kävin koululaboratoriossa ja löysin 5v säätimen roskakoriin. Liitin piirin ja testasin sen. Se tarjosi mukavan ja vakaan 4,99 v. LED -ohjainpiirin Koska ATMega168 pystyy toimittamaan vain noin 16 mA virtaa jokaiseen digitaalilähtöönsä, LED -virtalähde tarvitsee virtasäätimen. Löysin tämän piirin Arduinon ohjefoorumeilta ja se näyttää melko yleiseltä ja yksinkertaiselta piiriltä. LEDien valon ohjaamiseksi päätin käyttää taskulampun heijastinta. Ostamassani taskulampussa oli kolme reikää kolmelle LEDille. Päätin jauhaa ne suuremmiksi ja laittaa neljä kuhunkin reikään selittäen näin piirin piirtämistavan. ne ulos sivussa olevan reiän kautta. Minulla oli myös idea lisätä silmukka mikro -ohjainohjelmaani kappaleen toistamiseksi alkuperäisen hälytyksen sijaan. Juotin kaksi pidempää johtoa pietsosähköiseen kaiuttimeen ja pujotin ne myös sivulle. Leikkasin langanleikkureilla pienen loven kellon yläosasta ja ruuvasin kaiken takaisin yhteen.

Vaihe 3: Liitä ATMega168 ja rakenna prototyyppi

ATMega168: n liittäminen ATMega168: n toimintaan tarvitaan vain muutama nasta. Löysin tämän ATMega168-pistokkeen osoitteesta https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf. Yhteydet ovat seuraavat: Vcc-Pin 1-Vcc 10 k: n vastuksella. -Nasta 7 ja nasta 20 Vcc: lle Maadoitusnasta 8 ja nasta 22 maadoitusnasta 21 maadoitukseen.1uF elektrolyyttikondensaattorilla Tuloliitin 4 (digitaalinen nasta 2) on kytketty hälytysjohtooni Lähtötappi 15-pietsosähköisen NEGATIIVINEN johto kaiutin-nasta 16 LED-ohjainpiirin tuloon Kello-16 MHz: n kristalli-yksi jalka nastaan 9 ja toinen nastaan 10--11 Liitännät yhteensä-Huomautus: Uskon, että olisin voinut kiinnittää joitakin korkkeja kristalli, mutta koska ohjelmani ei tarvitse erittäin tarkkaa kelloa, jätin sen sellaisenaan. Käytin hälytyksen digitaalituloa satunnaisesti, minkä tahansa muun digitaalisen nastan pitäisi toimia. Pietsosähköiset kaiuttimet ja LEDit on liitettävä digitaaliseen PWM -nastaan, muuten ne eivät toimi. Lisäksi en löytänyt hyvää mallia Eaglesta 28 -nastaiselle mallille, joten MS vain maalasi kaiken yhteen: D Anteeksi, jos se näyttää sekavalta. Kysy tarvittaessa! Tein myös lohkokaavion, joka auttaa ymmärtämään, mistä kaikki menee tai mistä se tulee. yksi) -1 k ohmin vastus -3,8 k ohmin vastus -470uF elektrolyyttikondensaattori Virtalähde -UA7805C 5v -säädin -100uF elektrolyyttikondensaattori -10uF elektrolyyttikondensaattoriLED -ohjainpiiri -2N3904 -150 ohmia -1 k ohmin vastusMikro -ohjain -28 -nastainen pistorasia (valinnainen, mutta ohjelmoin ATMega168: n uudelleen useita kertoja Arduinollani) Tarvikkeet -Prototyping Perf Board -Prototyping Board jalat ja ruuvit -Johto Kun prototyyppisin piirini, rakensin jokaisen osan leipälevylle, testasin sen ja siirrän sen perf -levylle. Aloitin hälytyslähtöpiiristä ja varmistin, että se toimii oikein. Siirryin sitten virtalähdeosaan, sitten LED -ohjaimeen ja pääsin mikrokontrolleripiiriin. Mutta koska sinun ei tarvitse testata piiriä ja varmistaa, että käsitteet toimivat, koska olen jo tehnyt sen, voit vain rakentaa koko piirin. Varmista, että saat oikeat jännitteet oikeisiin paikkoihin. 0v hälytyksen lähtöpiirin ulostulossa, kun hälytys on pois päältä ja 5v, kun se on päällä. 5v virtalähteen lähdössä. Älä vielä kiinnitä ATMega168 -liitäntää pistorasiaan, se on ohjelmoitava. Olisin voinut käyttää pienempää perf -levyä tai leikata omani, mutta päätin jättää sen rauhaan. Se ei ole äärimmäisen suuri. Kun piirin prototyyppi on muodostettu, LED -lampun rakentaminen voi alkaa.

Vaihe 4: LED -lampun rakentaminen

Triple Quad LED -lamppu !!!! "'Jos haluat, voit ohittaa tämän vaiheen ja käyttää yhtä LEDiä testataksesi piiriäsi. Voit palata tähän, kun piiri on vahvistettu ja toimii. Käytin myös valkoista LEDit, koska minulla ei ollut enää korkean kirkkauden bluesia. Olen kuullut, että sininen auttaa paremmin SAD: n kanssa. Menin dollarikauppaan hakemaan halpaa taskulamppua, koska tarvitsin heijastimen LED -valon ohjaamiseen. Ostettu sisälsi kolme LED -valoa. Päätin täyttää neljä LED -valoa kuhunkin reikään ja tarvitsin tavan yhdistää ne kaikki. Keksin tämän prosessin, jossa juotetaan neljä LED -valoa yhteen ja sitten yhdistetään kolme näistä "nelivaloisista". ovat rinnakkain, pitäen jännitteen samana kuin yksi LED ja nostaa virtaa. Tämä on mitä LED -ohjainpiiri tarjoaa. Aseta juotosraudan kärki n juotoksella, joten kärjessä on nestemäinen juotospisara. Kosketa nopeasti kahta maadoitusjohtoa juotosraudallasi mahdollisimman lähellä LEDiä. Jos jätät kärjen paikalleen pitkään, johdot kuumenevat, eikä se tunnu kovin hyvältä. istu toisen parin vieressä. Hioin LEDit helpottamaan valon leviämistä. Taivuta nyt johdot kuvan osoittamalla tavalla. Vaikea ottaa kuvia prosessista, mutta pohjimmiltaan taivuttaa positiiviset johdot ulospäin. Taivuta negatiiviset johdot litteitä sivuja kohti ja suoraan ylöspäin niin, että kun laitat kaksi paria yhteen, neljä negatiivista johtoa tulevat kaikki yhdeksi suureksi johtoksi. Ottaa kaksi paria, pitää niitä yhdessä. Negatiiviset nastat ovat kaikki keskellä. Kosketa niitä juotosraudallasi, jotta ne sulautuvat yhteen. Taivuta nyt yksi positiivisista johtimista quad -LEDin ulkopuolelle ja juota jokaisessa liitännässä. Leikkaa kaikki paitsi yksi positiivinen liitäntä jättäen yksi positiivinen ja yksi negatiivinen johto. Tee nyt vielä kaksi:] Kun sinulla on kolme neloset -LEDiä, on aika sovittaa ne taskulampun heijastimeen. Ostin tämän taskulampun 3 dollarilla dollarikaupasta. Se on karkea ja kaikki osat kiertyvät toisistaan, joten kaikkiin osiin on helppo päästä käsiksi. Käytän hopeaa heijastinta ja mustaa kartiota. Musta kartio voidaan irrottaa metalliosistaan ja jättää vain muovikappaleen. Sitä käytetään myöhemmin polttimon kiinnittämiseen säädettävään kaulaan. Löydetystä taskulampusta riippuen sinun on ehkä sovitettava LED -valot säädettävään kaulaan eri tavalla. Yritin löytää yleisen taskulampun, joka olisi saatavilla monessa paikassa. Työnsin sitten kukin neljästä neliveto -LEDistä reikiinsä negatiivisilla johtimilla sisäpuolelle. Taivuta ja juota negatiiviset ja positiiviset johdot yhdessä ja viimeistele TRIPLE QUAD -LED -LAMPPU! Sitten juotin kaksi pitkää, ohutta johtoa, jotka myöhemmin syötetään alas säädettävästä niskasta ja juotetaan pääpiirilevyyn. Laitoin myös jokaiseen neljään LED -pakettiin liimaa varmistaakseni, että ne pysyvät paikallaan.

Vaihe 5: Säädettävä niska ja pohja

Säädettävä niska Ohjaamaan herätyskellon tuottamaa "auringonvaloa", päätin lisätä säädettävän kaulan. Aluksi ajattelin, että voisin käyttää putkea kaulaan, mutta koska minulla on vain vähän työkaluja ja laitteistoja yliopistossa, en voinut kiinnittää sitä pohjaan kovin hyvin. Lisäksi se oli melko vaikea taivuttaa eikä säätänyt liian hyvin. Päädyin käyttämään vain yhtä putken sisällä olevista johtimista. Siitä tuli aika hyvä. Pystyin kiinnittämään sen ilman laitteistoa, vain reiän pohjaan. Aloitin ottamalla yhden johdon putkesta ja kiedoin sen ulkopuolen ympärille luoden mukavan spiraalin. Sitten kierrän vain johdon putkesta. Sitten ojensin sen ja liitin sen aiemmin mainitsemaani mustaan kartioon. Mustan kartion mukana tulee joitakin kytkimiä taskulampusta, mutta se on helppo poistaa. Nyt kun sinulla on vain muovinen kartiokappale, tee reunoihin kaksi reikää, joista jokainen on tarpeeksi suuri, jotta lanka mahtuu läpi. Syötin sen ylös ja sitten alas ja ulos toiselta puolelta, käpertyen sen alle. Käytin sitten ohutta, joustavaa johdinta putkesta sen kiinnittämiseksi edelleen. Aiemmin juotetut kaksi pitkää johtoa voidaan syöttää mustan kartion läpi ja polttimo voidaan kiertää paikalleen. Lisäsin hiukan liimaa pitämään kiinni. Pohja Säädettävän kaulan kiinnittämiseksi porasin 7/64 tuuman reiän puupohjaan ja työnsin langan sisään. Se sopii melko tiukasti, joten liimaa ei tarvita, mutta se on riittävän löysä, jotta kaula kääntyy ja kiertyy. Kaksi LED -johtoa voidaan kääriä kaulan ympärille ja juottaa prototyyppikortille. Levyn kiinnittämiseen käytin neljää PCB -kiinnitystä. Minulla oli saatavana kierrepora, mutta se ei ollut välttämätöntä. Jos sinulla ei ole kierteitysruuvia, poraa vain ruuvia pienempi reikä ja kierrä se tietyillä pihdeillä. Kiinnitin kellon pohjaan tarranauhalla. En ruuvannut sitä kiinni, koska kellossani on paristo ja kun akku tyhjenee, se on vaihdettava. Lopuksi lisäsin kulmiin kumijalat.

Vaihe 6: Ohjelma

Ohjelmoidaksesi ATMega168: n USB -liitännän ja Arduino -kortin kanssa tarvitset ATMega168 -sirun, jossa on jo Arduino -käynnistyslatain. Tämä oli yksinkertaisin tapa, jonka löysin, ohjelmoida mikro. Kun ostin levyni, otin ylimääräisen ATMega168: n saman toimittajan käynnistyslataimen kanssa. Saatat joutua maksamaan hieman enemmän esiohjelmoidusta sirusta, mutta se oli sen arvoista minulle, koska en halunnut sotkea sarjakaapelisovittimia jne. Olen liittänyt koodin.txt-tiedostona ja.pde-tiedostona tiedosto. En halunnut tehdä tästä opettavaisesta kauan lähettämällä koko koodin. Käytin uusinta Arduinon ohjelmointiympäristöä: arduino-0015. Rakastan Arduino -taulukoita siinä, että ympäristön mukana on tonnia esimerkkejä, ohjelmaympäristö on ilmainen, ja siellä on monia projekti- ja ohjesivuja. On myös erittäin helppoa rakentaa katkaisulauta ohjelman suorittamiseksi itsenäisesti. Yritin kommentoida koodia parhaan ymmärrykseni mukaan, joten pidän kuvaukset mahdollisimman vähäisinä. Käytin BARRAGANin "Fading LED" -esimerkkiä tutustumaan ATMega168: n pulssileveysmodulaatioon (PWM). Minulla on kolme "jos" -lausetta. Ensimmäinen häipyi alemmalla himmennystasolla (0-75 / 255) hitaammin, koska korkeammat tasot näyttävät samalta. Toinen häipyy ylemmässä himmennystasossa nopeammin. Koko haalistuminen kestää 15 minuuttia. Kun LED -valot ovat saavuttaneet täyden kirkkauden, laulusilmukka toistetaan, kunnes hälytys sammutetaan. Alkuperäinen hälytys oli melko ärsyttävä. Se oli vain tyypillinen herätyskellon ääni, jota kaikki vihaavat. Mietin, miksi et käytä kaiutinta miellyttävän kappaleen luomiseen? Koska tyttöystäväni rakastaa The Beatlesia ja tiesin, että Hey Judella on melko yksinkertainen melodia, päätän käyttää sitä. Neliöaalto generoidaan ja sitten PWM: ää käytetään Hey Jude -noodien soittamiseen pietsosähköisellä kaiuttimella. Kappaleen ohjelmoimiseksi manipuloin "Arduino -ympäristön esimerkkien" Melody "-esimerkkiä. Löysin yksinkertaisia nuotteja ja käänsin ne koodin muistiinpanoiksi. Minun piti lisätä soitettavien nuottien määrää 41: een ja tehdä laskutoimituksia saadakseni pienemmän nuotin kuin annettu "c". Asensin tämän koodin pääkoodiini. Ohjelmoidaksesi sirun sinun on ensin asennettava Arduino -ympäristön mukana toimitetut USB -ohjaimet. Valitse sitten korttisi avattavasta valikosta ja valitse sopiva COM -portti. Koko prosessi on kuvattu yksityiskohtaisesti täällä: https://arduino.cc/en/Guide/WindowsAs siinä kaikki! ATMega168: n ohjelmoinnin jälkeen se voidaan ottaa pois Arduinosta ja ponnahtaa prototyyppipiiriin!

Vaihe 7: Johtopäätös

Mahdolliset parannukset Kun olin lopettanut auringonnousun hälytyksen, tiesin joitakin parannuksia tai lisäominaisuuksia, jotka olisin voinut lisätä. Yksi ideoista, joita keksin, oli kytkin lampun kääntämiseksi täyteen kirkkauteen, jotta sitä voidaan käyttää lukulamppuna. Hälytysäänen voi kytkeä päälle tai pois päältä toisella kytkimellä. Piirilevy olisi voinut olla myös paljon pienempi. Minulla oli juuri tämä yksi makaamassa ja päätin jättää sen yhtenä kappaleena. Olen lisännyt muutaman kuvan siitä, miltä se näyttää, kun valot sammuvat. Otin myös videon hälytyksestä, joka toi Hey Judea. Jälleen kerran, jos sinulla on kysyttävää tästä projektista, kysy vain, autan mielelläni!