Часы со световым будильником на Ардуино, которые облегчат процесс пробуждения по утрам

Если вам трудно вставать по утрам, и вы ненавидите трещащий звук будильника, то можете создать собственный, затратив на это небольшие средства и немного времени.

Световой будильник спроектирован так, чтобы пробуждать вас в спокойном ритме, постепенно увеличивая свою яркость к тому моменту, когда вам нужно проснуться. Идея состоит в том, чтобы взывать к нашей естественной склонности вставать с восходом солнца и «перехитрить» наше тело, приводя его к сбалансированному циркадному ритму, облегчающему процесс пробуждения. Конечно же, не все из вас будут стремиться к этому, но лично я обнаружил, что тёплые цвета действуют очень умиротворяюще утром и мне такой будильник очень помогает.

Многие будильники на Ардуино стараются воспроизвести спектр солнечного света при помощи специальных лампочек, повторяющих оттенок и температуру цвета утреннего солнца. Тем не менее, в нашем варианте будут использоваться обычные RGB диоды, которые могут примерно воссоздать ощущение естественного освещения и, кроме того, могут создать различные уникальные цветовые комбинации и эффекты. Сборка будет базироваться на Ардуино Уно с модулем Real Time Clock (RTC) и 7 сегментным экраном часов.

Шаг 1: Список материалов

  • Деревянная шкатулка (корпус) (Amazon)
  • Ардуино Уно или его эквивалент
  • Регулятор вольтажа LM7805 5V
  • Модуль Real Time Clock (RTC) (Amazon)
  • 7-сегментный светодиодный дисплей для часов (Amazon)
  • Потенциометр (Amazon)
  • Датчик угла поворота (крутилка) (Amazon)
  • Кнопки для крутилок. Можно использовать кнопки для электрогитары
  • Кнопочный выключатель со светодиодом (Amazon)
  • Акриловые стержни (Amazon)
  • RGB светодиоды WS2812B – 8 штук (Amazon)
  • Винты и гайки
  • Небольшие магниты
  • Печатная или макетная плата + провода
  • Морилка для дерева

Шаг 2: Дизайн

Схему сборки вы найдёте по ссылке. Ключевым элементом часов будет модуль RTC. Он обеспечивает надежную сохранность заданного времени и у него есть небольшая батарейка, на случай, если весь будильник будет выключен. Модуль RTC и 7сегментный дисплей взаимодействуют с Ардуино через протокол I2C.

Ввод данных осуществляется крутилкой со встроенной кнопкой, которая используется для настройки времени и будильника, а также для настройки режимов свечения диодов и их яркости. Потенциометр нужен для настройки яркости дисплея часов. Заглядывая в будущее, отмечу, что еще одна крутилка сделает настройку более простой и добавит функциональности, но сделает схему с Ардуино более сложной. Кнопка-выключатель включает диоды. У меня в наличии была красивая металлическая кнопка со встроенным диодом, но подойдёт любая кнопка.

Я использовал адаптер питания на 9V со встроенным джеком 5,5*2,5 мм. Регулятор LM7805 нужен для понижения вольтажа до 5V. Мой показывал 0,75A на 9V и меня всё устраивало, потому что диодам WS2812B вполне хватало этого питания на максимуме их яркости. На полной яркости весь прибор потреблял около 450mA.

Всё железо вместилось в деревянную шкатулку (вы можете покрасить её для более приятного вида). Используемые восемь светодиодов WS2812B можно программировать, чтобы получать разные световые эффекты. Их свет рассеивается через акриловые стержни, установленные в верхней части шкатулки. Для установки стержней, на 3D принтере была напечатана пластина, о которой будет написано позже.

Файлы

Шаг 3: Проводка и изоляция

Для своего проекта я создал печатную плату, основанную на схеме «голого» Ардуино Уно с регулятором LM7805, заглушками и зонами для соединения с RTC и 7сегментным дисплеем. Всё лишнее было просто срезано с платы, чтобы она могла поместиться в шкатулку. Если у вас нет подходящей платы, то просто припаяйте модули, переключатели и светодиоды к Ардуино Уно.

У потенциометра один конец идет на землю (GND), другой на 5V, а средний на аналоговый вход. Крутилки нужно припаять к земле и к двум пинам прерывания (2 и 3) на Ардуино. Кнопка на крутилке и верхняя кнопка припаиваются к земле и к соответствующим пинам цифрового ввода. Также не забудьте соединить питание со светодиодом на верхней кнопке (если у вас такая же кнопка, как у меня). Дисплей и модуль RTC соединяем проводами с 5V, GND и соответствующими пинами SDA и SCL на Ардуино. Я использовал конденсаторы 1uF на входе и выходе LM7805 и еще один на 5V дорожке для поддержки светодиодов.

Можно соединить большинство коннекторов напрямую с платой, но для своих соединений я использовал стандартные 2,54мм коннекторы и провода с термоусадкой. Это упростит любые улучшения или доработки в будущем.

Затем нужно установить всё в шкатулку, вырезать отверстия для акриловых стержней, кнопок, крутилок, дисплея, джека питания и верхней кнопки. Если после установки какие-то элементы будут болтаться, закрепите их горячим клеем.

При сверлении отверстий нужно учесть, что вам, скорее всего, будет удобней сверлить снаружи внутрь и использовать острое сверло и лезвия, чтобы свести к минимуму сколы на дереве. По этой же причине была сделана основа для акриловых стержней — сверление дырок в дереве под каждый стержень наделало бы много «грязи».

Файлы

Шаг 4: Светодиоды и окрашивание

Показать еще 5 изображений

Соедините провода 5V, GND и линию данных с полоской из восьми диодов WS2812B. Я подстраховался, смазав соединения эпоксидкой, поскольку они часто разрываются при нагрузке и их потом очень сложно восстановить. Далее я просто приклеил их к внутренней части шкатулки.

Акриловые стержни были нарезаны по две штуки на каждую длину: 6, 8, 10, 12см. Затем я прошелся по срезам наждачкой и отполировал. Самым простым способом установки акриловых стержней будет аккуратно просверлить дырки в дереве. Я не справился с задачей, повредив древесину, поэтому я напечатал на 3D принтере простую основу, которая позволяла бы также поместить внутрь себя светодиоды. В целом эта деталь получилась аккуратной. Она надёжно держала стрежни на одном уровне со светодиодами, так что даже не пришлось ничего клеить, а еще эта основа добавляет немного контраста эстетике часов. Чтобы шкатулка не открывалась, я приклеил к корпусу и крышке небольшие магниты.

Всё что осталось сделать — покрасить корпус, закрыв те части, которые вы хотите оставить неокрашенными (лучше окрасить весь корпус перед тем, как вы будете устанавливать в него железо)

Файлы

Шаг 5: Код и итоговый вид

Ниже прикреплён файл с кодом. Он достаточно прост и набор функций в нём минимален. Самая сложная часть разработки интерфейса заключалась в том, чтобы с помощью минимального набора доступных кнопок, можно было менять режимы свечения и время будильника, а также настраивать эффекты изменения цвета. Список полезных библиотек, которые использовались в проекте, указан ниже:

  • RTClib.h — библиотека Real Time Clock
  • Adafruit_Neopixel.h — использовалась для диодов WS2812B
  • Adafruit_GFX.h и Adafruit_LEDBackpack.h — для 7сегментного дисплея часов
  • Wire.h — для I2C-связи с дисплеем и RTC
  • TimerOne.h и EEPROM.h

Однократное нажатие кнопки на крутилке позволяет включить\выключить и настроить будильник, используя крутилку. Долгое нажатие на кнопку крутилки позволяет задать настройки времени, используя крутилку. Нажатие на верхнюю кнопку включает светодиоды. Когда они включены, кнопка крутилки меняет режимы свечения, а поворачивая крутилку можно менять яркость свечения. Режимы и яркость сохранены в EEPROM. Настройки таковы, что при установке будильника на определённое время, диоды загорятся на минимальной яркости в последнем установленном режиме свечения. Через 20 минут, яркость постепенно увеличится до максимально возможной. Еще через 20 минут свет погаснет (нажав на верхнюю кнопку можно выключить его раньше).

Данная сборка будильника не включает в себя звуковые сигналы. Я просто использую будильник на телефоне в дополнение к будильнику-восходу, чтобы подстраховать себя от того, что просплю. Например, я установил будильник на 5 утра, максимально ярко он будет гореть в 5:20. На случай, если я не проснусь, также на 5:20 установлен звуковой будильник на телефоне. Затем я точно просыпаюсь, занимаюсь утренними делами и в 5:40 будильник сам выключается.

Режимы свечения включают:

  • Сплошное свечение желтым\оранжевым, настроенное примерно на цветовую температуру восхода
  • Несколько разных оттенков желтого\оранжевого, оранжевого\красного — эффект меняющихся цветов восхода солнца
  • Эффект радуги. Изменяется через настройки RGB, посылаемые на светодиоды
  • Несколько различных двуцветных эффектов, которые медленно переходят один в другой через светодиоды.

Теперь и у вас будет стильный будильник-восход на светодиодах, который поможет вам приятно вставать по утрам!

Файлы
Игорь Самоделов
Игорь Самоделов

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *