Jam Penggera Sunrise LED Dengan Penggera Lagu yang Disesuaikan: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:13

Motivasi Saya Musim sejuk ini teman wanita saya menghadapi banyak masalah untuk bangun pada waktu pagi dan kelihatan menderita SAD (Seasonal Affective Disorder). Saya bahkan menyedari betapa sukarnya bangun pada musim sejuk kerana matahari belum terbit. Gejala SAD yang teruk boleh merangkumi kerengsaan, tidur berlebihan tetapi masih letih, tidak dapat bangun dari tidur, kemurungan, dan bahkan beberapa masalah fizikal seperti sakit sendi dan penurunan daya tahan terhadap jangkitan. Saya pernah mendengar tentang penggera matahari terbit yang mensimulasikan matahari terbit dan menganggap ia mungkin jalan keluar untuk masalahnya. Pelan yang saya ingat dapat melihat petunjuk (https://www.instructables.com/id/Blue-LED-dawn-simulator- for-Soleil-Sun-Alarm /) mengenai pengubahsuaian penggera matahari terbit untuk memberikan cahaya biru menggunakan LED kerana warna biru seharusnya menjadi cahaya yang baik untuk membantu. Saya menyukai idea itu tetapi cara mikrokontroler digunakan dalam pengajaran ini mengintimidasi saya kerana saya mempunyai pengalaman yang terhad dengan pengaturcaraan satu setelah kod ini dikembangkan. Ia juga tidak menyelesaikan masalah saya yang lain: membelanjakan $ 80 pada jam penggera dan mengubahnya, bukan bahawa teman wanita saya tidak sepadan: D Saya pertama kali berfikir untuk mengembangkan jam dari awal menggunakan mikrokontroler. Kami membina jam pengiraan binari di salah satu kelas kolej saya, jadi saya biasa dengan logiknya. Saya kemudian melepaskan idea itu kerana saya tidak akan menggunakan bahasa pengaturcaraan yang sama dan saya memerlukan banyak masa untuk mengembangkan kod tersebut. Saya kemudian mempunyai idea untuk menggunakan jam penggera digital yang murah, semoga dapat memberikan voltan semasa penggera berbunyi. Saya boleh mengambil voltan ini dan menggunakannya sebagai suis dengan mikrokontroler. Apabila penggera mati dan voltan tinggi, proses peredupan akan dimulakan. Sekiranya butang tunda ditekan, atau penggera dimatikan, voltan akan menjadi rendah dan proses peredupan akan berhenti, mematikan lampu. Saya meneliti idea ini dan mengetahui bahawa mungkin menggunakan voltan dari jam dan menggunakannya dengan pengawal mikro! Seorang lelaki telah menyelesaikan projek serupa yang membuka tirainya secara automatik pada waktu pagi (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Mikrokontroler Idea mula mengalir dan semua yang saya ada yang perlu dilakukan ialah memilih mikrokontroler untuk digunakan. Saya melihat artikel di sparkfun.com yang melalui proses membina litar untuk menjalankan ATMega168. Saya membaca dengan teliti dan memutuskan bahawa ia kelihatan cukup mudah dan ia adalah mikrokontroler yang ingin saya gunakan. Setelah membuat kajian lebih lanjut, saya dapati perkara Arduino ini yang digunakan semua orang untuk projek DIY mereka. Ia menggunakan ATMega168, merupakan sumber terbuka, dan mempunyai banyak forum bantuan dan contoh permulaan; sesuai untuk pemula. Saya memutuskan untuk menggunakannya untuk memprogram ATMega168 saya dan memindahkannya ke papan pemecah yang mengandungi perkara penting untuk ATMega168 dijalankan. Dengan potongan teka-teki terakhir di tangan, saya dapat memulakan. Nota Sampingan Pantas: Sebelum saya memulakan, saya hanya ingin mengucapkan terima kasih kepada semua sumber yang saya gunakan. Saya cuba memastikan bahawa saya mengaitkan sebarang rujukan yang saya gunakan mengikut arahan. Kodnya hanyalah manipulasi contoh yang termasuk dalam persekitaran Arduino dan sedikit dari saya sendiri, terima kasih kepada orang yang mengkodkannya! Juga, ini adalah projek mikrokontroler pertama saya. Saya yakin saya tidak melakukan semuanya dengan betul, seperti menambahkan penutup penapis ke tempat dan pelbagai bahagian lain ke litar saya. Sekiranya anda melihat sesuatu yang boleh diperbaiki, beritahu saya! Saya pasti akan mengemas kini atau mencatatnya. Selamat mencuba!

Langkah 1: Menguji Litar Keluaran Jam dan Penggera

Meneliti Jam Ini adalah jam yang saya pilih. Saya mendapatkannya di Walmart dan harganya murah jadi jika saya tidak dapat menggunakannya, saya tidak akan terlalu kecewa. Ia juga mempunyai sandaran bateri 9v sekiranya kuasa padam. Saya kemudian mengetahui bahawa urutan penggera dari ATMega168 masih padam! Oleh itu, ia tetap akan menyedarkan anda jika tidak ada kekuatan! Apabila kehabisan tenaga bateri, paparan depan mati dan beralih ke jam dalaman yang berbeza yang kurang tepat tetapi masih berfungsi dengan baik. Semasa kuasa disambungkan semula jam mungkin perlu disesuaikan tetapi tetapan penggera akan tetap ada. Jam keluar dengan mudah. Terdapat empat skru di bahagian bawah dan tiga skru yang menahan papan PCB butang diikat ke bahagian atas casing jam. Untuk mengambil bahagian atas dan mendapatkan akses yang lebih baik ke LCD, anda perlu memasukkan klip 9v melalui lubang di bahagian bawah. LCD depan muncul dan setelah diperiksa, terdapat beberapa bahagian yang berbeza-beza. Saya menjumpai pengubah, pembesar suara piezoelektrik untuk penggera, beberapa diod untuk litar penyearah, beberapa butang untuk input, dan paparan jam yang sepertinya mempunyai semua litar jam di bawahnya. Saya menjumpai tanah dan mula menyelidiki. BERHATI-HATI DENGAN MELAKUKAN INI PADA JAM ANDA, ADA TRANSFORMER YANG DIPEROLEHI YANG AKAN MENYAMPAIKAN KEDAI HEFTY. Saya perhatikan voltan pada setiap pin ketika penggera dimatikan dan ketika penggera dihidupkan. Saya mengharapkan pin yang memberikan voltan logik 5v yang baik ketika penggera dihidupkan dan 0v ketika penggera dimatikan. Saya tidak bernasib baik tetapi voltan yang menuju ke pembesar suara memberikan voltan yang berbeza dari 9.5v-12.5v. Saya fikir saya boleh menggunakan ini. Saya juga menemui pin berlabel VCC yang memberikan voltan yang bervariasi dari 10v-12v. Ini berlaku kemudian ketika membina bekalan kuasa untuk mikrokontroler. Litar Output Alarm Saya menyolder wayar ke tanah dan satu ke pin penggera dan mula mengerjakan litar untuk menguatkan voltan. Saya fikir saya boleh menggunakan pengatur 5v tetapi saya hanya mempunyai pengatur yang boleh disesuaikan. Saya melakukan beberapa matematik dan nilai saya memberikan voltan sedikit di bawah 5v. Saya bermain-main sedikit dan menukar resis sehingga ia menyediakan 5v yang saya perlukan. Saya menggunakan kapasitor 470uF pada input untuk melancarkan voltan. Dengan kapasitor, voltan hanya berbeza dari 10.5v-10v. Di bawah ini adalah skema litar yang biasa saya gunakan untuk mengkondisikan output penggera saya dan gambar bahagian bersama pada papan roti.

Langkah 2: Litar Bekalan Kuasa, Litar Pemacu LED, dan Pendawaian

Litar Bekalan Kuasa Sekiranya saya menyambungkan mikrokontroler terus ke Vcc jam, saya akan meletupkannya (betul-betul tidak, tetapi menjadikannya tidak berguna). Saya perlu mengatur voltan dan menurunkannya hingga 5v. Saya menggunakan litar pengatur sederhana yang hanya menggunakan dua kapasitor dan pengatur 5v. Saya pergi ke makmal sekolah dan menempatkan pengatur 5v di timbunan sampah. Saya memasang litar dan mengujinya. Ini menyediakan Litar Pemacu LED 4.99v. LED yang bagus dan mantap Oleh kerana ATMega168 hanya dapat menghantar arus sekitar 16mA ke setiap output digitalnya, diperlukan pengatur semasa untuk menghidupkan LED. Saya menemui litar ini di forum bantuan Arduino dan sepertinya litar yang agak biasa dan sederhana. Untuk mengarahkan cahaya LED, saya memutuskan untuk menggunakan reflektor dari lampu suluh. Lampu suluh yang saya beli mempunyai tiga lubang untuk tiga LED. Saya memutuskan untuk mengisarnya lebih besar dan meletakkan empat di setiap lubang, dengan itu menerangkan cara litar dilukis. Pendawaian Setelah saya mengetahui bahawa saya berjaya menggunakan Vcc jam dan output penggera, saya memutuskan untuk menyolek beberapa wayar dan benang nipis mereka keluar melalui lubang di sisi. Saya juga mempunyai idea untuk menambahkan gelung dalam program mikrokontroler saya untuk memainkan lagu dan bukannya penggera asal. Saya memateri dua wayar yang lebih panjang ke pembesar suara piezoelektrik dan mengikatnya juga. Saya menggunakan beberapa gunting wayar untuk memotong takik kecil di bahagian atas jam dan menyatukan semuanya kembali.

Langkah 3: Menghubungkan ATMega168 dan Membangunkan Prototaip

Menghubungkan ATMega168 Hanya ada beberapa pin yang perlu disambungkan agar ATMega168 dapat dijalankan. Saya dapati pinout ATMega168 ini di https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf sambungan adalah seperti berikut: Ke Vcc-Pin 1 ke Vcc dengan perintang 10k. -Pin 7 dan Pin 20 ke VccTo Ground-Pin 8 and Pin 22 to Ground-Pin 21 to Ground dengan kapasitor elektrolit.1uFInput-Pin 4 (pin Digital 2) disambungkan ke wayar penggera saya Output-Pin 15 hingga NEGATIF Lead piezoelectric pembesar suara-Pin 16 ke input litar pemandu LEDClock-16Mhz Crystal - Satu kaki ke Pin 9 kaki yang lain ke Pin 10--11 Sambungan semuanya - Nota: Saya percaya saya boleh menyambungkan beberapa penutup pada kaki kristal tetapi kerana program saya tidak memerlukan jam yang sangat tepat, saya membiarkannya seperti sedia kala. Saya menggunakan pin digital input penggera secara rawak, pin digital lain mesti berfungsi. Pembesar suara dan LED piezoelektrik mesti disambungkan ke Pin PWM Digital atau mereka tidak akan berfungsi. Juga, saya tidak dapat menemukan model yang baik di Eagle untuk model 28 pin, jadi saya hanya MS melukis semuanya: D Maaf jika kelihatan membingungkan. Kemukakan soalan sekiranya anda perlu! Saya membuat rajah blok juga untuk membantu memahami dari mana semuanya datang atau berasal. Membina Prototaip --- Senarai Bahagian --- Litar Keluaran Penggera -LM317T Pengatur Voltan Positif Boleh Laras (Anda boleh menggunakan pengatur 5v, saya hanya mempunyai ini satu) -1k Ohm Resistor -3.8k Ohm Resistor -470uF Electrolytic CapacitorPower Supply -UA7805C 5v Regulator -100uF Electrolytic Capacitor -10uF Electrolytic CapacitorLED Driver Circuit -2N3904 -150 Ohm (Anda boleh bereksperimen dengan nilai perintang yang lebih rendah atau lebih tinggi bergantung pada LED anda) -1k Ohm ResistorMikrokontroler -28 Pin Socket (Pilihan tetapi saya memprogram semula ATMega168 saya berkali-kali dengan Arduino saya) -ATMega168 -.1uF Kapasitor Elektrolitik -16 MHz Crystal -10k Ohm ResistorMisc. Persediaan -Prototyping Perf Board -Prototyping Board Legs and Screw -Wire Semasa saya membuat prototaip litar saya, saya membina setiap bahagian di papan roti, mengujinya, dan memindahkannya ke papan perf. Saya bermula dengan litar output penggera dan memastikan ia berfungsi dengan betul. Saya kemudian beralih ke bahagian bekalan kuasa, kemudian pemandu LED, dan selesai dengan litar mikrokontroler. Tetapi, kerana anda tidak perlu menguji litar dan memastikan konsepnya berfungsi, kerana saya sudah melakukannya, anda boleh membina keseluruhan litar. Pastikan anda mendapat voltan yang betul di tempat yang betul. 0v pada keluaran litar output penggera ketika penggera dimatikan dan 5v ketika dihidupkan. 5v pada output litar bekalan kuasa. Jangan masukkan ATMega168 ke soket, ia perlu diprogramkan. Saya mungkin menggunakan papan perf yang lebih kecil atau memotong lombong tetapi saya memutuskan untuk meninggalkannya sendiri. Ia tidak terlalu besar. Setelah litar diprototaip, pembinaan mentol LED dapat dimulakan.

Langkah 4: Membina LED "Mentol"

Mentol LED Triple Quad !!!! "'Sekiranya anda mahu, anda boleh melangkau langkah ini dan menggunakan satu LED untuk menguji litar anda. Anda boleh kembali ke ini apabila litar anda disahkan dan berfungsi. Juga, saya menggunakan warna putih LED kerana saya tidak mempunyai warna biru kecerahan yang lebih tinggi. Saya telah mendengar warna biru membantu lebih baik dengan SAD. Saya pergi ke kedai dolar untuk mengambil lampu suluh yang murah kerana saya memerlukan reflektor untuk mengarahkan lampu LED. Lampu suluh I yang dibeli mengandungi tiga LED. Saya memutuskan untuk memasukkan empat LED ke dalam setiap lubang dan saya memerlukan kaedah untuk memasangkan semuanya. Saya membuat proses ini yang menjual empat LED bersama dan kemudian menghubungkan tiga "LED quad" ini bersama-sama. Semua LED selari, menjaga voltan sama dengan satu LED dan menaikkan arus. Inilah yang disediakan oleh litar pemacu LED. Protip: Bantuan tang hidung jarum kecilLangkah 1: Pegang dua LED bersama-sama dengan plumbum tanah menyentuh. Tepi rata LED harus duduk bersebelahan. Muatkan hujung iro pematerian anda n dengan beberapa pateri sehingga terdapat titisan solder cecair di hujungnya. Sentuh kedua plag tanah dengan cepat dengan besi pemateri anda sedekat mungkin dengan LED. Sekiranya anda membiarkan hujungnya lama, petunjuk akan menjadi panas dan tidak akan terasa hebat. duduk di sebelah flush pasangan lain. Saya menyalurkan LED untuk membantu menyebarkan cahaya sedikit. Sekarang, bengkokkan petunjuk seperti yang ditunjukkan. Agak sukar untuk mengambil gambar proses tetapi pada dasarnya membongkok petunjuk positif ke luar. Bengkokkan petunjuk negatif ke arah sisi rata dan lurus ke atas sehingga apabila anda menyatukan dua pasang, empat petunjuk negatif bergabung bersama sebagai satu petunjuk besar. Mengambil dua pasang, pegang bersama. Pin negatif semuanya akan berada di tengah. Sentuh mereka dengan besi pematerian anda untuk menyatukannya bersama-sama. Langkah 3: Sekarang empat petunjuk negatif disolder bersama, klip tiga daripadanya, tinggal hanya satu. Sekarang, bengkokkan salah satu petunjuk positif di sekitar bahagian luar LED quad, menyolder pada setiap sambungan. Klip semua kecuali satu petunjuk positif meninggalkan satu petunjuk positif dan satu petunjuk negatif. Anda sudah selesai! Sekarang buat dua lagi:] Setelah anda mempunyai tiga LED quad, sudah tiba masanya untuk memasangkannya ke dalam reflektor lampu suluh. Saya membeli lampu suluh ini dengan harga $ 3 di kedai dolar. Ini dorcey dan semua bahagiannya berpisah, jadi mudah untuk mengakses semua bahagian. Saya menggunakan reflektor perak dan kon hitam. Kerucut hitam boleh dilucutkan dari bahagian-bahagian logamnya hanya tinggal sekeping plastik. Ia digunakan kemudian untuk mengikat mentol ke leher yang boleh disesuaikan. Bergantung pada lampu suluh yang anda dapati, anda mungkin harus memasang LED pada leher yang boleh disesuaikan dengan cara yang berbeza. Saya cuba mencari lampu suluh generik yang boleh didapati di banyak tempat. Saya kemudian mendorong setiap empat LED quad ke dalam lubang mereka dengan petunjuk negatif ke arah dalam. Bengkokkan dan tempelkan petunjuk negatif dan positif bersama-sama menyelesaikan TRIPLE QUAD LED BULB! Saya kemudian memateri dua wayar panjang dan nipis yang kemudian akan dimasukkan ke leher yang boleh disesuaikan dan disolder ke papan litar utama. Saya juga meletakkan beberapa gam pada setiap pakej LED quad untuk memastikan ia tetap di tempatnya.

Langkah 5: Leher dan Pangkal Boleh Laras

Leher yang Boleh Diselaraskan Untuk mengarahkan "cahaya matahari" yang dihasilkan oleh jam penggera, saya memilih untuk menambah leher yang boleh disesuaikan. Pada mulanya saya fikir saya boleh menggunakan saluran untuk leher tetapi kerana saya mempunyai alat dan perkakasan yang terhad di kuliah, saya tidak dapat memasangnya dengan baik. Selain itu, agak sukar untuk membengkokkan dan tidak menyesuaikan diri dengan baik. Saya akhirnya menggunakan salah satu wayar di dalam saluran. Ternyata cukup bagus. Saya dapat mengikatnya tanpa perkakasan, hanya lubang di pangkalan. Saya memulakan dengan mengeluarkan satu wayar dari saluran dan membungkusnya di luar, membuat lingkaran yang bagus. Kemudian saya memutar wayar dari saluran. Saya kemudian meregangkannya dan menyambungkannya ke kerucut hitam yang saya nyatakan sebelumnya. Kerucut hitam dilengkapi dengan beberapa litar dari lampu suluh yang terpasang padanya tetapi ia mudah dikeluarkan. Sekarang anda hanya mempunyai sekeping kon plastik, buat dua lubang di tepinya, masing-masing cukup besar agar wayar dapat masuk. Saya memakannya dan kemudian turun ke seberang, melengkung ke bawah. Saya kemudian menggunakan wayar nipis dan fleksibel dari saluran untuk mengamankannya lebih jauh. Dua wayar panjang yang disolder sebelumnya dapat dimasukkan melalui kerucut hitam ke belakang dan mentol dapat dipintal di tempatnya. Saya menambah sedikit gam untuk melekatkannya. Pangkal Untuk melekatkan leher yang boleh disesuaikan, saya menggerudi lubang 7/64 inci di pangkal kayu dan memasukkan wayar ke dalamnya. Ia pas dengan cukup selesa sehingga tidak perlu lem tetapi cukup longgar sehingga leher dipusingkan dan dipusingkan. Kedua-dua wayar LED boleh dililitkan di leher dan disolder ke papan prototaip. Untuk memasang papan, saya menggunakan empat pelekap PCB. Saya mempunyai sedikit gerudi threading, tetapi itu tidak perlu. Sekiranya anda tidak mempunyai sedikit benang, gerudi lubang yang lebih kecil daripada skru dan putar dengan tang. Saya melekatkan jam ke pangkal menggunakan beberapa velcro. Saya tidak mematikannya kerana jam saya mempunyai sandaran bateri dan apabila bateri mati, ia perlu diganti. Terakhir, saya menambah beberapa kaki getah ke sudut.

Langkah 6: Program

Dalam Program Untuk memprogramkan ATMega168 anda dengan sambungan USB dan papan Arduino, anda memerlukan cip ATMega168 yang mempunyai bootloader Arduino yang sudah ada di dalamnya. Ini adalah kaedah paling mudah, yang saya dapati, untuk memprogram mikrokontroler. Semasa membeli papan saya, saya mengambil ATMega168 tambahan dengan pemuat but dari pembekal yang sama. Anda mungkin perlu membayar lebih banyak untuk cip yang diprogramkan, tetapi sangat berbaloi untuk saya kerana saya tidak mahu mengacaukan penyesuai kabel bersiri dan lain-lain. Saya telah melampirkan kod tersebut sebagai fail.txt dan.pde fail. Saya tidak mahu membuat arahan ini panjang dengan menghantar semua kod. Saya menggunakan persekitaran pengaturcaraan Arduino terkini: arduino-0015. Apa yang saya gemari mengenai papan Arduino ialah terdapat banyak contoh yang disertakan dengan persekitaran, persekitaran program percuma, dan terdapat banyak halaman projek dan bantuan di luar sana. Sangat mudah untuk membina papan pemecah untuk menjalankan program anda sendiri. Saya cuba mengomentari kod yang paling saya fahami, jadi saya akan meminimumkan penerangannya. Saya menggunakan contoh "Fading LED" oleh BARRAGAN untuk membiasakan diri dengan modulasi lebar nadi (PWM) yang mampu dimiliki oleh ATMega168. Saya mempunyai tiga pernyataan "if". Yang pertama memudar pada tahap dimensi yang lebih rendah (0-75 daripada 255) lebih perlahan kerana tahap yang lebih tinggi kelihatan sama. Yang kedua memudar di tahap kemerahan atas lebih cepat. Keseluruhan proses pudar mengambil masa 15 minit. Setelah LED mencapai kecerahan penuh, gelung lagu akan dimainkan sehingga penggera dimatikan. Penggera asalnya agak menjengkelkan. Itu hanya bunyi jam penggera yang dibenci semua orang. Saya berfikir, mengapa tidak menggunakan pembesar suara untuk membuat lagu yang menyenangkan untuk bangun? Oleh kerana teman wanita saya menyukai The Beatles dan saya tahu Hey Jude mempunyai melodi yang cukup sederhana, saya memutuskan untuk menggunakannya. Gelombang persegi dihasilkan dan kemudian PWM digunakan untuk memainkan nota Hey Jude pada pembesar suara piezoelektrik. Untuk memprogramkan lagu, saya memanipulasi contoh "Melody" dari contoh persekitaran Arduino. Saya menjumpai muzik lembaran sederhana dan menerjemahkannya ke dalam nota dalam kod. Saya terpaksa menambah jumlah nota yang dimainkan menjadi 41 dan melakukan matematik untuk mengetahui nota yang lebih rendah daripada 'c' yang disediakan. Saya kemudian memasukkan kod itu ke dalam kod utama saya. Untuk memprogram cip, pertama sekali anda perlu memasang pemacu USB yang disediakan dengan persekitaran Arduino. Kemudian, pilih papan anda dari menu lungsur turun dan pilih port COM yang sesuai. Seluruh proses ini dijelaskan secara terperinci di sini: https://arduino.cc/en/Guide/WindowsDan itu sahaja! Setelah memprogram ATMega168, ia dapat dikeluarkan dari Arduino dan masuk ke rangkaian prototaip!

Langkah 7: Kesimpulannya

Kemungkinan PenambahbaikanSetelah saya selesai penggera matahari terbit, saya mempunyai beberapa penambahbaikan atau ciri tambahan yang dapat saya tambahkan. Salah satu idea yang saya hasilkan adalah suis untuk menyalakan mentol dengan kecerahan penuh sehingga dapat digunakan sebagai lampu baca. Suis lain boleh digunakan untuk menghidupkan atau mematikan bunyi penggera. Papan litar juga mungkin jauh lebih kecil. Saya baru sahaja meletakkan ini dan memutuskan untuk meninggalkannya dalam satu bahagian. Produk Akhir Inilah dia! Saya telah menambahkan beberapa gambar bagaimana rupanya lampu menyala. Saya juga mengambil beberapa video penggera yang bermain Hey Jude. Sekali lagi, jika anda mempunyai pertanyaan mengenai projek ini, tanya saja, saya suka membantu!