Özelleştirilebilir Şarkı Alarmlı LED Gündoğumu Çalar Saat: 7 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:22

Motivasyonum Bu kış kız arkadaşım sabahları uyanmakta çok zorlanıyordu ve görünüşe göre SAD'den (Mevsimsel Duygulanım Bozukluğu) muzdaripti. Daha güneş doğmadığı için kışın uyanmanın ne kadar zor olduğunu bile fark ediyorum. Şiddetli SAD'nin belirtileri arasında sinirlilik, aşırı uyuma ama yine de yorgun olma, yataktan çıkamama, depresyon ve hatta eklem ağrısı ve enfeksiyona karşı direncin azalması gibi bazı fiziksel sorunlar yer alabilir. Gün doğumunu simüle eden gün doğumu alarmlarını duymuştum ve onun sorununa olası bir çözüm olabileceğini düşündüm. Plan, bir öğretici gördüğümü hatırladım (https://www.instructables.com/id/Blue-LED-dawn-simulator- for-Soleil-Sun-Alarm/) gün doğumu alarmını LED'leri kullanarak mavi ışık sağlayacak şekilde değiştirme hakkında. Fikri beğendim ama bu talimatta mikrodenetleyicinin kullanım şekli beni korkuttu çünkü kod geliştirildikten sonra programlama konusunda sınırlı deneyimim oldu. Ayrıca diğer endişemi de çözmedi: Bir çalar saate 80 dolar harcamak ve onu değiştirmek, kız arkadaşım buna değmediğinden değil:D İlk önce bir mikro denetleyici kullanarak sıfırdan bir saat geliştirmeyi düşündüm. Üniversite derslerimden birinde bir ikili sayma saati kurduk, bu yüzden mantığa aşinaydım. Daha sonra aynı programlama dilini kullanmayacağım ve kodu geliştirmem çok zaman alacağı için bu fikirden vazgeçtim. Daha sonra, alarm çaldığında bir voltaj sağlayabileceğini umduğum ucuz bir dijital çalar saat kullanma fikri aklıma geldi. Bu voltajı alıp mikrodenetleyicili bir anahtar olarak kullanabilirim. Alarm çaldığında ve voltaj yükseldiğinde, karartma işlemi başlayacaktı. Erteleme düğmesine basıldığında veya alarm kapatıldığında, voltaj düşer ve karartma işlemi durarak ışıkları kapatırdı. Bu fikri araştırdım ve bir saatten voltaj kullanmanın ve bir mikrodenetleyici ile kullanmanın mümkün olduğunu öğrendim! Bir adam, sabahları panjurlarını otomatik olarak açan benzer bir projeyi tamamlamıştı (https://hackaday.com/2008/11/18/alarm-clock-automated-blinds/). Mikrodenetleyici Fikirler akmaya başladı ve sahip olduğum her şey Yapılacak şey, kullanılacak bir mikrodenetleyici seçmekti. Sparkfun.com'da bir ATMega168 çalıştırmak için bir devre oluşturma sürecinden geçen bir makale gördüm. Dikkatlice okudum ve yeterince basit göründüğüne ve kullanmak istediğim mikrodenetleyici olduğuna karar verdim. Daha fazla araştırma üzerine, herkesin kendi DIY projeleri için kullandığı bu Arduino şeyini buldum. ATMega168'i kullandı, açık kaynaktı ve çok sayıda yardım forumuna ve başlangıç örneklerine sahipti; yeni başlayanlar için mükemmel. ATMega168'imi programlamak için kullanmaya karar verdim ve ATMega168'in çalışması için gerekli temel bilgileri içeren bir devre kartına naklettim. Yapbozun son parçası elimdeyken başlayabilirdim. Kısa Not: Başlamadan önce, kullandığım tüm kaynaklara teşekkür etmek istiyorum. Talimat içinde kullandığım herhangi bir referansı bağladığımdan emin olmaya çalıştım. Kod sadece Arduino ortamında bulunan örneklerin manipülasyonları ve biraz da bana ait, bu yüzden onları kodlayan insanlara teşekkürler! Ayrıca bu benim ilk mikrodenetleyici projem. Devrelerime, yerlere ve diğer çeşitli parçalara filtre kapakları eklemek gibi her şeyi tamamen doğru yapmadığıma eminim. Geliştirilebilecek bir şey görürseniz, bana bildirin! Güncelleyeceğimden veya not alacağımdan emin olacağım. Eğlence!

Adım 1: Saat ve Alarm Çıkış Devresinin İncelenmesi

Saati Araştırmak Bu benim seçtiğim saat. Walmart'tan aldım ve ucuzdu, bu yüzden kullanamazsam çok üzülmezdim. Ayrıca elektriğin kesilmesi durumunda 9v pil yedeğine sahiptir. Daha sonra ATMega168'den gelen alarm dizisinin hala çaldığını öğrendim! Yani güç yoksa yine de sizi uyandıracak! Pil gücü bittiğinde ön ekran kapanır ve daha az doğru olan ancak yine de iyi çalışan farklı bir dahili saate geçer. Güç yeniden bağlandığında saatin ayarlanması gerekebilir ancak alarm ayarları kalacaktır. Saat oldukça kolay ayrılıyor. Altta dört vida ve düğme PCB kartını saat kasasının üstüne sabitleyen üç vida vardır. Üst kısmı çıkarmak ve LCD'ye daha iyi erişim sağlamak için 9v klipsi alt yarıdaki delikten geçirmeniz gerekir. Ön LCD dışarı çıkıyor ve inceleme sırasında birkaç parça vardı. Bir transformatör, alarm için bir piezoelektrik hoparlör, doğrultucu devre için bazı diyotlar, girişler için bazı düğmeler ve altında tüm saat devrelerine sahip gibi görünen bir saat göstergesi buldum. Yeri buldum ve incelemeye başladım. BUNU SAATİNİZDE YAPARKEN DİKKATLİ OLUN, AĞIR BİR ŞOK VERECEK AÇIK BİR TRANSFORMATÖR VARDIR. Alarm kapalıyken ve alarm açıkken her bir pimdeki voltajları not ettim. Alarm açıkken güzel bir 5v mantık voltajı ve alarm kapalıyken 0v sağlayan bir pim umuyordum. O kadar şanslı değildim ama hoparlöre giden voltaj 9.5v-12.5v arasında değişen bir voltaj sağlıyordu. Bunu kullanabileceğimi düşündüm. Ayrıca 10v-12v arasında değişen bir voltaj sağlayan VCC etiketli bir pin buldum. Bu, daha sonra mikrodenetleyici için güç kaynağı oluştururken devreye giriyor. Alarm Çıkış Devresi Bir kabloyu toprağa ve birini alarm pimine lehimledim ve voltajı sabitlemek için bir devre üzerinde çalışmaya başladım. 5v regülatör kullanabileceğimi düşündüm ama sadece ayarlanabilir bir regülatörüm vardı. Biraz matematik yaptım ve değerlerim 5v'nin biraz altında bir voltaj sağladı. Biraz kurcaladım ve ihtiyacım olan 5v'yi sağlayana kadar dirençleri değiştirdim. Voltajı düzeltmek için girişte 470 uF kapasitör kullandım. Kondansatör ile voltaj sadece 10.5v-10v arasında değişiyordu. Aşağıda, alarm çıkışımı koşullandırmak için kullandığım devrenin şeması ve parçaların bir devre tahtası üzerinde bir arada bulunduğu bir resim bulunmaktadır.

Adım 2: Güç Kaynağı Devresi, LED Sürücü Devresi ve Kablolama

Güç Kaynağı Devresi Mikrodenetleyiciyi doğrudan saatin Vcc'sine bağlayacak olsaydım, onu havaya uçururdum (gerçekten değil ama işe yaramaz hale getirirdim). Voltajı koşullandırmam ve 5v'a düşürmem gerekiyordu. Sadece iki kapasitör ve 5v regülatör kullanan basit bir regülatör devresi kullandım. Okul laboratuvarına gittim ve çöp yığınında 5v'lik bir regülatör buldum. Devreyi bağladım ve test ettim. Güzel ve istikrarlı bir 4.99v. LED Sürücü Devresi sağladı. ATMega168, dijital çıkışlarının her birine sadece yaklaşık 16mA akım iletebildiğinden, LED'lere güç sağlamak için bir akım regülatörüne ihtiyaç vardır. Bu devreyi Arduino yardım forumlarında buldum ve oldukça yaygın ve basit bir devre gibi görünüyor. LED'lerin ışığını yönlendirmek için bir el fenerinden bir reflektör kullanmaya karar verdim. Satın aldığım el fenerinde üç LED için üç delik vardı. Onları daha büyük taşlamaya ve her deliğe dört tane koymaya karar verdim, böylece devrenin nasıl çizildiğini açıkladım. Kablolama Saatin Vcc'sini ve alarm çıkışını başarılı bir şekilde kullanabileceğimi anlayınca, bazı ince kabloları ve ipliği lehimlemeye karar verdim. yandaki bir delikten dışarı çıkarlar. Orijinal alarm yerine bir şarkı çalmak için mikrodenetleyici programıma bir döngü ekleme fikrim de vardı. Piezoelektrik hoparlöre iki uzun kablo lehimledim ve bunları da yanlardan geçirdim. Saatin üst yarısında küçük bir çentik kesmek için bazı tel makasları kullandım ve her şeyi tekrar vidaladım.

Adım 3: ATMega168'i Bağlama ve Prototipi Oluşturma

ATMega168'in bağlanması ATMega168'in çalışması için bağlanması gereken sadece birkaç pin vardır. ATMega168'in bu pin çıkışını https://www.moderndevice.com/Docs/RBBB_Instructions_05.pdf adresinde buldum. Bağlantılar aşağıdaki gibidir: 10k dirençli Vcc-Pin 1'den Vcc'ye. -Pin 7 ve Pin 20 - VccTo Toprak-Pin 8 ve Pin 22,Toprağa-Pin 21,.1uF elektrolitik kondansatör ile ToprağaGiriş-Pin 4 (Dijital pim 2) alarm telime bağlıÇıkış-Pin 15'ten NEGATİF'e Piezoelektrik Kablosu hoparlör-Pin 16, LED sürücü devresinin girişineClock-16Mhz Kristal - Bir bacak Pin 9'a, diğer bacak Pin 10-11'e Hepsi Bağlantılar--Not: Sanırım bacaklarına birkaç kapak takabilirdim kristal ama programımın çok hassas bir saate ihtiyacı olmadığı için olduğu gibi bıraktım. Alarmın giriş dijital pinini rastgele kullandım, diğer herhangi bir dijital pin çalışmalıdır. Piezoelektrik hoparlör ve LED'ler bir Dijital PWM Pinine bağlı olmalıdır, aksi takdirde çalışmazlar. Ayrıca Eagle'da 28 pinli model için iyi bir model bulamadım, bu yüzden hepsini birlikte boyadım:D Kafa karıştırıcı görünüyorsa özür dilerim. Gerekirse soru sorun! Her şeyin nereden geldiğini veya nereye gittiğini anlamanıza yardımcı olması için bir blok diyagram da yaptım. Prototipin Oluşturulması --- Parça Listesi --- Alarm Çıkış Devresi -LM317T Ayarlanabilir Pozitif Voltaj Regülatörü (5v'lik bir regülatör kullanabilirsiniz, az önce bunu aldım. bir) -1k Ohm Direnç -3,8k Ohm Direnç -470uF Elektrolitik KapasitörGüç Kaynağı -UA7805C 5v Regülatör -100uF Elektrolitik Kapasitör -10uF Elektrolitik KapasitörLED Sürücü Devresi -2N3904 -150 Ohm (LED'lerinize göre daha düşük veya daha yüksek direnç değerleri ile deneme yapabilirsiniz) -1k Ohm DirençMikrodenetleyici -28 Pinli Soket (Opsiyonel ama Arduino ile ATMega168'imi defalarca yeniden programladım) -ATMega168 -.1uF Elektrolitik Kondansatör -16 MHz Kristal -10k Ohm DirençMisc. Sarf Malzemeleri -Prototipleme Perf Kartı -Prototipleme Kartı Ayakları ve Vidaları -Tel Devremin prototipini yaptığımda her bölümü bir breadboard üzerine kurdum, test ettim ve mükemmel tahtaya aktardım. Alarm çıkış devresiyle başladım ve doğru çalıştığından emin oldum. Daha sonra güç kaynağı kısmına, ardından LED sürücüsüne geçtim ve mikrodenetleyici devresini bitirdim. Ancak, devreyi test etmeniz ve kavramların çalıştığından emin olmanız gerekmediği için, bunu zaten yaptığım için tüm devreyi oluşturabilirsiniz. Doğru yerlerde doğru voltajları aldığınızdan emin olun. Alarm kapalıyken alarm çıkış devresinin çıkışında 0v, açıkken 5v. Güç kaynağı devresinin çıkışında 5v. ATMega168'i henüz sokete takmayın, programlanması gerekiyor. Daha küçük bir mükemmel tahta kullanabilir ya da benimkini kesebilirdim ama onu kendi haline bırakmaya karar verdim. Son derece büyük değil. Devrenin prototipi yapıldıktan sonra LED ampulün yapımına başlanabilir.

Adım 4: "Ampul" LED'ini Oluşturma

The Triple Quad LED Ampul!!!!"' Dilerseniz bu adımı atlayıp tek bir led kullanarak devrenizi test edebilirsiniz. Devreyi onaylayıp çalıştığında buna geri dönebilirsiniz. Ayrıca beyaz kullandım. LED'ler çünkü daha fazla yüksek parlaklıkta mavim kalmadı. Mavinin SAD ile daha iyi yardımcı olduğunu duydum. LED'lerin ışığını yönlendirmek için bir reflektöre ihtiyacım olduğu için ucuz bir el feneri almak için dolar mağazasına gittim. satın alınan üç LED içeriyordu. Her bir deliğe dört LED yerleştirmeye karar verdim ve hepsini birbirine bağlamanın bir yoluna ihtiyacım vardı. Dört LED'i birbirine lehimleyen ve ardından bu "dörtlü LED'lerden" üçünü birbirine bağlayan bu işlemi buldum. Tüm LED'ler paraleldir, voltajı bir LED ile aynı tutar ve akımı yükseltir. LED sürücü devresinin sağladığı şey budur. Protip: Küçük kargaburun yardımAdım1: İki LED'i topraklama uçları birbirine değecek şekilde tutun. LED'lerin düz kenarları yan yana oturmalı, havyanızın ucunu yükleyin n biraz lehimle, böylece uçta bir sıvı lehim damlası olur. Lehimleme demirinizle LED'e olabildiğince yakın olan iki toprak kablosuna hızla dokunun. Ucu orada uzun süre bırakırsanız, uçlar ısınır ve harika hissettirmez. 2. Adım: Bir dremel aleti, eğe veya zımpara kağıdı kullanarak, bir çiftin bir tarafının kenarlarını düz olacak şekilde zımparalayın. başka bir çift floşun yanına oturun. Işığı biraz dağıtmak için LED'leri zımparaladım. Şimdi kabloları gösterildiği gibi bükün. Sürecin fotoğraflarını çekmek biraz zor ama temelde olumlu ipuçlarını dışa doğru bükün. Negatif uçları düzleştirilmiş taraflara ve düz tarafı yukarıya doğru bükün, böylece iki çifti bir araya getirdiğinizde, dört negatif uç tek bir büyük uç olarak bir araya gelir. İki çift alarak onları bir arada tutun. Negatif pimlerin tümü merkezde olacaktır. Hepsini kaynaştırmak için havyanızla onlara dokunun. Adım 3: Artık dört negatif uç birlikte lehimlendiğine göre, üç tanesini klipsleyin ve sadece bir tane bırakın. Şimdi, her bağlantıda lehimleyerek dörtlü LED'in dışındaki pozitif uçlardan birini bükün. Bir pozitif ve bir negatif potansiyel müşteri bırakarak pozitif potansiyel müşterilerden biri hariç hepsini klipsleyin. İşiniz bitti! Şimdi iki tane daha yapın:] Üç adet dörtlü LED'iniz olduğunda, onları el feneri reflektörüne yerleştirmenin zamanı geldi. Bu el fenerini dolar mağazasından 3 dolara aldım. Bu bir dorcey ve tüm parçalar birbirinden ayrılıyor, bu nedenle tüm parçalara erişmek kolaydır. Gümüş reflektörü ve siyah koniyi arkada kullanıyorum. Siyah koni, sadece plastik parçayı bırakarak metal parçalarından sıyrılabilir. Daha sonra ampulü ayarlanabilir boyuna tutturmak için kullanılır. Bulduğunuz el fenerine bağlı olarak LED'lerinizi ayarlanabilir boyuna farklı şekilde takmanız gerekebilir. Pek çok yerde bulunabilecek genel bir el feneri bulmaya çalıştım. Adım 4: Reflektördeki üç deliği genişletmek için bir dremel çektim kullandım. Daha sonra dört dörtlü LED'in her birini, negatif uçlar içeriye doğru olacak şekilde deliklerine ittim. ÜÇLÜ DÖRTLÜ LED AMPUL'ü tamamlayarak negatif ve pozitif uçları birlikte bükün ve lehimleyin! Daha sonra, daha sonra ayarlanabilir boyundan beslenecek ve ana devre kartına lehimlenecek olan iki uzun, ince kabloyu lehimledim. Ayrıca, yerinde kalacaklarından emin olmak için her dörtlü LED paketine biraz yapıştırıcı koydum.

Adım 5: Ayarlanabilir Boyun ve Taban

Ayarlanabilir Boyun Çalar saatin ürettiği "güneş ışığını" yönlendirmek için ayarlanabilir bir boyun eklemeyi seçtim. İlk başta boyun için boru kullanabileceğimi düşündüm ama üniversitede sınırlı alet ve donanıma sahip olduğum için onu tabana çok iyi sabitleyemedim. Ayrıca, bükülmesi oldukça zordu ve çok iyi ayarlanmadı. Kanalın içindeki tellerden sadece birini kullandım. Bu oldukça iyi çıktı. Hiçbir donanım olmadan sabitleyebildim, sadece tabanda bir delik vardı. Kanaldan bir kabloyu çıkarıp dışarıya sararak güzel bir spiral oluşturarak başladım. Sonra sadece kabloyu kanaldan büktüm. Sonra uzattım ve daha önce bahsettiğim siyah koniye bağladım. Siyah koni, kendisine bağlı el fenerinden gelen bazı devrelerle birlikte gelir, ancak kolayca çıkarılabilir. Artık sadece plastik koni parçasına sahip olduğunuza göre, kenarlarda her biri telin geçebileceği kadar büyük iki delik açın. Onu besledim, sonra aşağı ve diğer taraftan dışarı çıkardım, altına kıvırdım. Daha sonra, daha fazla sabitlemek için kanaldan gelen ince, esnek kabloyu kullandım. Daha önce lehimlenmiş olan iki uzun tel, siyah koninin içinden geçirilebilir ve ampul yerine bükülebilir. Tutması için biraz yapıştırıcı ekledim. Taban Ayarlanabilir boynu takmak için, ahşap tabana 7/64 inçlik bir delik açtım ve teli içeri soktum. Oldukça sıkı oturduğu için yapıştırıcıya gerek yok ama yeterince gevşek, böylece boyun döndürülüp bükülebiliyor. İki LED kablosu boyun etrafına sarılabilir ve prototipleme panosuna lehimlenebilir. Kartı takmak için dört PCB yuvası kullandım. Bir diş açma matkap ucum vardı ama gerekli değildi. Diş açma ucunuz yoksa, vidadan daha küçük bir delik açın ve pense ile bükün. Saati bir cırt cırt kullanarak tabana tutturdum. Saatimde pil yedeği olduğu için vidalamadım ve pil bittiğinde değiştirilmesi gerekecek. Son olarak köşelere lastik ayaklar ekledim.

Adım 6: Program

Program ATMega168'inizi USB bağlantısı ve Arduino kartı ile programlamak için, üzerinde Arduino bootloader bulunan bir ATMega168 çipine ihtiyacınız olacak. Mikrodenetleyiciyi programlamanın bulabildiğim en basit yolu buydu. Anakartımı satın aldığımda, aynı tedarikçiden önyükleyicili fazladan bir ATMega168 aldım. Önceden programlanmış chip için biraz daha fazla ödeme yapmanız gerekebilir ama seri kablo adaptörleri vs. ile uğraşmak istemediğim için değdi benim için. Kodu.txt dosyası ve.pde olarak ekledim. dosya. Tüm kodu göndererek bunu öğretilebilir hale getirmek istemedim. En son Arduino programlama ortamını kullandım: arduino-0015. Arduino panoları hakkında sevdiğim şey, ortamla birlikte tonlarca örnek olması, program ortamının ücretsiz olması ve orada birçok proje ve yardım sayfası olması. Programınızı kendi başına çalıştırmak için bir ara panosu oluşturmak da çok kolaydır. Kodu, anladığım kadarıyla en iyi şekilde yorumlamaya çalıştım, bu yüzden açıklamaları minimumda tutacağım. ATMega168'in yapabileceği darbe genişlik modülasyonuna (PWM) aşina olmak için BARRAGAN'ın "Sönümlü LED" örneğini kullandım. Üç "if" ifadem var. İlki, alt loşluk seviyelerinde (255'in 0-75'i) daha yavaş soluyor, çünkü daha yüksek seviyeler aynı görünüyor. İkincisi, üst loşluk seviyelerinde daha hızlı kaybolur. Tüm solma işlemi 15 dakika sürer. LED'ler tam parlaklığa ulaştığında, alarm kapanana kadar şarkı döngüsü çalacaktır. Orijinal alarm oldukça can sıkıcıydı. Herkesin nefret ettiği tipik çalar saat sesiydi. Uyanmak için hoş bir şarkı yapmak için neden hoparlörü kullanmayayım diye düşündüm. Kız arkadaşım The Beatles'ı sevdiğinden ve Hey Jude'un oldukça basit bir melodisi olduğunu bildiğimden onu kullanmaya karar verdim. Kare bir dalga oluşturulur ve ardından Hey Jude'un notalarını piezoelektrik hoparlörde çalmak için PWM kullanılır. Şarkıyı programlamak için Arduino ortam örneklerinden "Melodi" örneğini değiştirdim. Bazı basit notalar buldum ve bunu koddaki notlara çevirdim. Çalınan nota sayısını 41'e çıkarmak ve verilen 'c'den daha düşük bir nota bulmak için matematik yapmak zorunda kaldım. Daha sonra bu kodu ana koduma yerleştirdim. Çipi programlamak için önce Arduino ortamı ile sağlanan USB sürücülerini kurmanız gerekecek. Ardından, açılır menüden kartınızı seçin ve uygun COM bağlantı noktasını seçin. Tüm bu süreç burada ayrıntılı olarak açıklanmaktadır: https://arduino.cc/en/Guide/WindowsVe hepsi bu kadar! ATMega168'i programladıktan sonra Arduino'dan çıkarılabilir ve prototip devreye sokulabilir!

7. Adım: Sonuç

Olası İyileştirmeler Gün doğumu alarmını bitirdikten sonra, ekleyebileceğim bazı iyileştirmeler veya ekstra özellikler düşündüm. Aklıma gelen fikirlerden biri, okuma lambası olarak kullanılabilmesi için ampulü tam parlaklığa çevirecek bir anahtardı. Alarm sesini açmak veya kapatmak için başka bir anahtar kullanılabilir. Devre kartı da çok daha küçük olabilirdi. Bunu daha yeni gördüm ve tek parça halinde bırakmaya karar verdim. Son Ürünİşte burada! Işıklar sönerken nasıl göründüğüne dair birkaç resim ekledim. Ayrıca alarmın Hey Jude çalarken videosunu da çektim. Yine, bu proje hakkında herhangi bir sorunuz varsa, sadece sorun, yardım etmeyi seviyorum!