Nocny budzik MP3 z literami: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Do tego projektu chciałem stworzyć wygodny i w pełni funkcjonalny budzik nocny.

Moje osobiste wymagania dotyczące budzika przy łóżku to:

1. Czytelny w każdym świetle, a nie oślepiający w nocy
2. Melodie alarmowe MP3
3. Atrakcyjny i mały rozmiar
4. Funkcja drzemki
5. Funkcja pamięci, dzięki której godzina, godzina alarmu, dzwonek i głośność nie zostaną utracone w przypadku odcięcia zasilania.
6. Funkcja urodzin: W moje urodziny (i członków mojej rodziny) chcę obudzić się „happy birthday” zamiast standardowego dzwonka

Nie mogłem znaleźć żadnego instruktażowego połączenia tych wszystkich; stąd to pouczające.

Zegar zbudowany jest na matrycy 8X8 WS2812B. Ze względu na małą ilość diod LED nie wszystkie słowa mogą składać się z kolejnych liter. Większość zegarów słownych 8x8 (takich jak ten ładny) rozwiązuje ten problem, grupując więcej liter na jednej diodzie LED, chociaż inne mają bardziej kreatywne rozwiązania. Zdecydowałem się na rozwiązanie bardziej podobne do tego, w którym słowa składa się z nienastępujących po sobie liter. Daje to magiczny zwrot, ponieważ nie widzisz słów, zanim się nie zapalą. Aby zwiększyć czytelność, litery z tego samego słowa mają ten sam kolor. Na początku jest to trochę zagadkowe, ale po pewnym czasie możesz to przeczytać w wybuchu. Dlatego też nazywam to zegarem literowym, a nie zegarem słownym. Zegar budzi mnie każdego ranka i wciąż jestem zdumiony tym, jak powstają słowa!

Kieszonkowe dzieci

Poza elektroniką, prawie wszystkie podzespoły są ponownie używane lub regenerowane, które miałem już w domu. Jedynym narzędziem, którego naprawdę potrzebujesz i prawdopodobnie nie masz pod ręką, jest wycinarka laserowa. Na szczęście istnieje wiele fablabów i makerspace, które mogą Ci w tym pomóc. Dziękuję Makerspace De Prins!

Części elektroniczne:

• Matryca LED 8X8 WS2812B
• Arduino nano
• Moduł zegara czasu rzeczywistego DS3231
• Miniodtwarzacz DFP
• karta micro SD do umieszczenia w DFPlayer mini (najmniejsza/najtańsza, jaką można znaleźć, spełni swoje zadanie)
• Fotodioda
• Jedna dioda LED RGB
• Kondensator 1000 F
• głośnik tak mały, jak to możliwe
• ogólne przewody, złącza, rezystory, przyciski
• Trochę drewna, MDF, … do pudełka

Krok 1: Zrób pudełko

Do samego pudełka użyłem kawałków z naszej drewnianej podłogi. Są to ładne deski dębowe o grubości 9 mm. Za pomocą piły ukośnej wyciąłem 4 kawałki o wymiarach 10,5 x 8,6 cm (właściwie wyciąłem zapasowy, aby poprawić błędy!). Wzdłuż krótszej krawędzi wykonano rowek o grubości 5 mm, aby ukryć przednią i tylną ściankę. Długie krawędzie są przycięte pod kątem 45°, tworząc ładne kwadratowe pudełko. To nie jest wspólne dla stolarzy szaleństwo, ze względu na mały obszar klejenia końcowego ziarna. Ale podoba mi się wygląd fugi ukrytej w rogu i nadal jest wystarczająco mocny do aplikacji. Ale to tylko moje rozwiązanie z materiałami, które miałem pod ręką. Każde pudełko, w którym znajduje się matryca, dobrze sobie poradzi. Przed sklejeniem części musimy wykonać i dopasować elektronikę. Więc do następnego kroku.

Krok 2: Tarcza zegara

Nie ma zegara bez tarczy. Jest to jeden z bardziej sprytnych, szybkich i tanich sposobów na uczynienie liter półprzezroczystymi, jednocześnie blokując wszelkie inne światło. Wystarczy mały kawałek (10 x 10 cm) szkła akrylowego (pleksi AKA), trochę farby w sprayu i wycinarka laserowa. Zacząłem od odzyskanego przezroczystego szkła akrylowego; grubość nie ma znaczenia, o ile pasuje do wnęki twojego pudełka. Z jednej strony zmatowiłem róg papierem ściernym i pokryłem go czarną farbą w sprayu. Nie martw się o kapiącą farbę i tak dalej, ponieważ będzie to tylna strona. Z drugiej strony musisz zachować jak największą nieskazitelność. Teraz potrzebujesz dostępu do wycinarki laserowej, aby usunąć farbę i część szkła akrylowego, gdzie litery muszą pochodzić za pomocą dostarczonego SVG; nie zapominaj, że litery muszą być lustrzane! Et voila: tani, szybki i łatwy sposób na stworzenie perfekcyjnie wyglądającej płyty czołowej, praktycznie bez przepuszczania światła! Prawdopodobnie musisz zmienić kolejność liter, ponieważ są one przeznaczone dla holenderskiego zegara.

Teraz masz dostęp do lasera, wytnij też matrycę (również dołączony plik) z jakiegoś 6mm MDF. Znajduje się on pomiędzy matrycą LED a płytą czołową, aby rozproszyć światło i zapobiec przedostawaniu się światła do sąsiednich liter.

Krok 3: lutowanie elektroniki

Teraz nadszedł czas na rdzeń naszego zegara; elektronika.

Sercem naszego projektu jest arduino nano. Użyłem jednego opartego na Atmega328P. To działa, ale podczas tworzenia oprogramowania często napotykałem problemy z pamięcią. Więc prawdopodobnie nano każdy lub nawet ESP32 może być lepiej dopasowany.

Przed zlutowaniem wszystkiego dobrze jest przetestować wszystkie elementy i połączenia na płytce stykowej. Ze względu na dużą ilość komponentów i niezbędnych połączeń będzie to wyglądać niechlujnie. Następnie przenoszę wszystkie elementy jeden po drugim na perforowaną płytkę drukowaną. Proszę trzymać komponenty blisko siebie, ponieważ pudełko jest stosunkowo małe i ułożyć je w taki sposób, aby takie rzeczy jak karta SD, bateria itp. były dostępne po zdjęciu tylnej części. Od góry wszystko wygląda ładnie i schludnie, a tył to spaghetti w najlepszym wydaniu. Ale wykonując i natychmiast testując wszystkie połączenia, możesz to zrobić! Tutaj znajdziesz porady dotyczące tych płyt prototypowych.

Poniżej znajdziesz wszystkie połączenia, które należy wykonać dla różnych komponentów:

RTC (zegar czasu rzeczywistego) DS3231: 4 piny są podłączone bezpośrednio do arduino

• VCC do 5V
• GND do GND arduino
• SDA do A4
• SCL do A5

DFPlayer Mini: ten jest nieco inny niż w większości przykładów. Aby uniknąć problemów z magistralą I2C, podłączam go do portu szeregowego arduino, zamiast używać magistrali oprogramowania. Karta micro SD, która trafia do DFPlayer Mini, powinna zawierać 12 dzwonków MP3 (o nazwie 0001.mp3, 0002.mp3, …) i dzwonek z okazji urodzin o nazwie 0014.mp3 (13 nie chciało działać!?!).

• VCC do 5V
• GND do GND
• RX do TX na arduino, nie bezpośrednio, ale przez rezystor 1 kohm; nie podłączaj TX DFPlayera mini, nie korzystamy ze sprzężenia zwrotnego z modułu i zakłóci to prawidłowe działanie zegara!
• spk1 i spk2 do głośnika

Matryca led WS2812:

• Dodatni i ujemny są bezpośrednio podłączone do gniazda zasilania;
• Din pierwszej diody/litery jest podłączony do pinu D6 arduino, nie bezpośrednio, ale przez rezystor 330 omów

Kondensator 1000 µF: Ma to na celu ochronę diod LED, prawdopodobnie działa dobrze bez.

Dodatnia noga jest połączona z dodatnią stroną matrycy LED (a zatem również z gniazdem DC); ujemna noga jest połączona ze stroną ujemną matrycy LED

LED RGB: Dioda LED, której używam, ma wbudowane rezystory, większość z nich nie, więc dołącz je w razie potrzeby.

• Najdłuższa noga jest połączona z ziemią
• Pozostałe nogi łączą się z pinami D8, D9 i D10 arduino.

Fotodioda

• Jedna noga fotodiody jest podłączona do 5V,
• druga noga jest podłączona do pinu A0 na arduino i do masy przez rezystor 4,7 kohm

Przyciski: potrzebujesz 3 przycisków; 1 duży przycisk alarmowy i 2 mniejsze do funkcji góra i dół. Przyciski są podłączone do cyfrowych pinów na arduino. Musisz również dodać rezystory pull-down 10kohm, jak ładnie wyjaśniono w tej instrukcji.

• Przycisk alarmowy jest podłączony do pinu D7
• Up jest podłączony do pinu D12
• Przyciski w dół są podłączone do pinu D11

Krok 4: Montaż zegara

Ze względu na ograniczoną przestrzeń dla wszystkich komponentów ważne jest, aby przetestować dopasowanie wszystkich komponentów. Dlatego połączyłem wszystkie komponenty złączami, aby łatwo wyjąć je z płyty głównej. Przycisk alarmu, którego użyłem, jest za długi i zamontowałem go w bardzo dziwny sposób. To dlatego, że nie podobał mi się jego czerwony plastik. Teraz jest umieszczony znacznie głębiej w zegarze, aby zrobić miejsce na mały drewniany krążek, który działa teraz jak przycisk i lepiej pasuje do wyglądu zegara. Dysk jest właściwie wycięty z rączki starego pędzla; widzisz, lubię używać starych rzeczy! Backplate jest również przedmiotem wielokrotnego użytku: kawałek wyciętego ze złotej płyty dibondowej, która służy jako backsplash w naszej kuchni. Wystarczy przyciąć płytę tylną na wymiar za pomocą piły ukośnej i wywiercić otwór na gniazdo prądu stałego. Jest montowany za pomocą śrub, aby zapewnić później dostęp do wnętrza. Kiedy wszystko wydaje się pasować i funkcjonować, czas na sklejenie pudełka. Klejenie jest łatwe, wystarczy skleić wszystkie 4 strony taśmą maskującą, nałożyć klej i owinąć razem. Matryca LED jest przyklejona taśmą do matrycy LED i to tarcie pasuje na swoje miejsce. Płyta czołowa jest montowana na górze za pomocą taśmy dwustronnej. Pierwsze noce robiłem "noce testowe", kiedy wszystko było utrzymywane razem przez gumki i czułem, że nawet przy najniższym ustawieniu diody LED są zbyt jasne! Zostało to rozwiązane przez dodanie 2 warstw papieru między matrycą osłony LED a płytą czołową.

Krok 5: Oprogramowanie

Oprogramowanie jest tam, gdzie ten zegar różni się od większości innych. Ponieważ zamierzam używać go jako mojego głównego budzika, potrzebuję wielu funkcji, którymi sterują tylko 3 przyciski! Wolę też samodzielne urządzenie, niż łączenie się z nim przez Wi-Fi, bluetooth… do prostych rzeczy, takich jak zmiana dzwonka, godziny… i tak dalej.

Tutaj przegląd wszystkich funkcji, które zawarłem.

• Krótkie naciśnięcie przycisku alarmu włącza/wyłącza funkcję alarmu. Gdy alarm jest aktywny, dioda LED świeci na czerwono.
• Po aktywacji alarmu wyświetlany jest czas alarmu i można go zmienić za pomocą przycisków w górę i w dół (godziny, gdy miga czerwona dioda LED, a następnie minuty, gdy miga niebieska dioda LED)
• Aby zmienić dzwonek i głośność; musisz aktywować menu ustawień, naciskając jednocześnie przycisk w górę i w dół podczas ustawiania czasu alarmu.
• Gdy alarm jest włączony, krótkie naciśnięcie przycisku alarmu daje 5 minut czasu drzemki. Aby naprawdę wyłączyć: naciśnij ponownie lub naciśnij długo, aż dioda alarmu zgaśnie.
• Aby zmienić czas, musisz aktywować menu ustawień, naciskając jednocześnie przyciski góra i dół podczas normalnej pracy.
• Aby zmienić datę (używaną w funkcji urodzin), musisz aktywować menu ustawień, naciskając jednocześnie przyciski w górę i w dół podczas ustawiania czasu.
• I na koniec jajko wielkanocne: długie naciśnięcie przycisku alarmu aktywuje tryb tęczy. Wygląda nie tylko fajnie, ale może nawet służyć jako lampka nocna!

Niezbędny szkic arduino w załączeniu. Ale może skorzystać na przepisaniu od zera, ponieważ pokazuje zbyt duży wzrost organiczny, a zatem brakuje mu trochę logiki. Ale ponieważ wszystko działa, nie chcę spędzać na tym więcej czasu niż dotychczas.

Najważniejszą funkcją, która wyróżnia ten zegar, jest ta:

String TextToLED(String InputText, int animacja, int StartLed)

Zawiera algorytm, który wyszuka potrzebne litery do podświetlenia i zmieni kolory w dowolnym miejscu w InputText. W większości innych zegarów wszystkie słowa są zakodowane na sztywno, co oznacza, że kiedy zmieniasz tarczę, musisz wszystko przekodować. Tutaj chodzi tylko o umieszczenie w łańcuchu prawidłowej kolejności liter

ClockFace = String("HETMISDTKWARVIENTBIJFGNAVOORHALFDNTWZEVRPHIAGERNALJFCHTSDUURAPMY"). Jest to szczególnie wygodne przy zmianie nazw funkcji urodzin.

Krok 6: Przyszłe ulepszenia

Nawet po kilku miesiącach użytkowania nadal jestem bardzo zadowolony z budowy. W przypadku większości moich projektów myślę: „To powinno być lepsze, inaczej byłoby lepiej…” Ale ten nie; czuje się i działa tak, jak tego chciałem. Jednym z problemów może być zużycie energii. Może to być wyższe niż przeciętny kupowany budzik. Dużo zależy jednak od ilości światła w ciągu dnia, ponieważ LDR wykonuje swoją pracę bardzo dobrze. Kiedy jest zupełnie ciemno, mój zegar przechodzi w tryb nocny; oznacza to czerwone i zielone litery przy najciemniejszym ustawieniu. W tym trybie zegar pobiera 0,08 A, a więc zużywa około 0,4 Wata. W świetle dziennym wzrasta do 0,3 A lub około 1,5 W, podczas gdy tryb tęczy zużywa nawet 5 W.

W każdym razie patrząc na efekt końcowy, jestem przekonany, że jest wart całej energii, w którą włożyłem!

Nie zapomnij zagłosować na mnie w konkursie zegarów! Dziękuję za przeczytanie do końca.