Արթնացման լույս. 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Երբ գրում եմ այս հրահանգավորումը, հյուսիսային կիսագնդում ձմեռվա կեսն է, և դա նշանակում է կարճ օրեր և երկար գիշերներ: Ես սովոր եմ վեր կենալ 06: 00 -ին, և ամռանը արևը արդեն փայլելու է: Չնայած ձմռանը, այն լուսավորվում է ժամը 09: 00 -ին, եթե մեզ բախտ վիճակվի ունենալ մի օր, որը ամպամած չէ (ինչը… հաճախ չէ):

Որոշ ժամանակ առաջ ես կարդացի Ֆիլիպսի պատրաստած «արթնացման լույսի» մասին, որն օգտագործվում էր Նորվեգիայում ՝ արևոտ առավոտը նմանակելու համար: Ես երբեք չեմ գնել մեկը, բայց անընդհատ մտածում էի այն պատրաստելու մասին, քանի որ ինքներդ պատրաստելը ավելի հաճելի է, քան պարզապես այն գնելը:

Պարագաներ:

Նկարի շրջանակ «Ribba» 50 x 40 սմ IKEA- ից

ծակոտկեն կարծր տախտակ `շինարարական խանութից

STM8S103 զարգացման տախտակ Ebay- ի կամ այլոց միջոցով

DS1307 Իրական ժամանակի ժամացույց (Մաուզեր, Ֆարնել, Կոնրադ և այլն)

32768 Հց ժամացույցի բյուրեղյա (Մաուզեր, Ֆարնել, Կոնրադ և այլն)

3V լիթիումի համընկնում + համընկնումի կրող

BUZ11 կամ IRLZ34N N-channel MOSFET- ներ (3x)

BC549 (կամ որևէ այլ NPN տրանզիստոր)

որքան շատ եք ուզում սպիտակ, կարմիր, կապույտ, կանաչ և այլն

որոշ ռեզիստորներ և կոնդենսատորներ (տես սխեմատիկ)

Powerbrick, 12V- ից 20V, 3A կամ ավելի (օրինակ, հին նոութբուքի սնուցում)

Քայլ 1. Արթնանալը (մի փոքր) դյուրին դարձնելը

Գաղափարն այն է, որ դժվար է առավոտյան վեր կենալ անկողնուց, երբ դեռ մութ է: Եվ եթե դուք ապրում եք արկտիկական շրջանից մոտ կամ նույնիսկ վերևում, ապա շատ երկար մութ կլինի: Նորվեգիայի Տրոմսյո վայրերում ընդհանրապես լույս չի լինի, քանի որ այնտեղ արևը մայր է մտնում նոյեմբերի կեսից, որպեսզի նորից հայտնվի uarանուարիի կեսին:

Այսպիսով, այն, ինչ արեց Ֆիլիպսը, նմանեցրեց արևածագի ծագումը:

Philips- ը դանդաղորեն մեծացնում է լամպի պայծառությունը, որը, հավանաբար, պատրաստված է մի քանի լուսարձակների միջոցով, բայց թաքնված է մեկ դիֆուզորի հետևում: Նրանց անջատումից մինչև լիարժեք պայծառություն տևում է 30 րոպե:

Philips- ի արթնացման լույսերն այնքան էլ թանկ չեն, բայց այն ունի միայն մեկ գույն և մի փոքր փոքր տեսք ունի: Կարծում եմ, որ կարող եմ ավելի լավ անել:

Քայլ 2: Ավելի շատ գույն

Իմ արթնացման լույսը օգտագործում է չորս գույն ՝ սպիտակ, կարմիր, կապույտ և կանաչ: Սկզբում եկեք սպիտակ լուսամփոփներ, այնուհետև եկեք կարմիրները և վերջ ՝ մի քանի կապույտ և կանաչ լուսամփոփներ: Իմ գաղափարն այն էր, որ ես կարող եմ մոդելավորել ոչ միայն պայծառության բարձրացումը, այլև առավոտյան բաց գույնի փոփոխությունը ՝ սկսելով մի փոքր սպիտակից, մի փոքր ուշ ավելացնելով կարմիրը և վերջում խառնելով կապույտի և կանաչի: Ես վստահ չեմ, որ այն իրականում նման է իրական առավոտյան լույսին, բայց ինձ դուր է գալիս գունագեղ էկրանը, ինչպես հիմա է:

Իմը նույնպես ավելի արագ է, քան Philips- ի արթնացման լույսը, Philips- ի լույսի 30 րոպեի փոխարեն, իմը 5% -ից պակասում 0% -ից հասնում է 100% պայծառության: Այսպիսով, իմ արևը ծագում է շատ ավելի արագ:

ՆՇՈՒՄ:

ՇԱՏ դժվար է արթնանալու լույսի նկարներ նկարելը, ես փորձել եմ մի քանի տեսախցիկներով և սմարթֆոններով, բայց իմ արած բոլոր նկարները իրական արդարադատություն չեն իրականացնում:

Քայլ 3. Սիգմոիդ կոր, թարթում և «լուծում»

Իհարկե, ես ուզում էի պայծառությունը հնարավորինս հարթ դարձնել: Մարդու աչքերը լոգարիթմական են զգայունության մեջ, ինչը նշանակում է, որ լիակատար մթության մեջ նրանք ավելի զգայուն են, քան ցերեկը: Պայծառության շատ փոքր աճը, երբ մակարդակները ցածր են, «զգում է» նույնը, ինչ շատ ավելի մեծ քայլը, երբ լույսը, ասենք, 40% պայծառություն է: Դրան հասնելու համար ես օգտագործել եմ հատուկ կոր, որը կոչվում է Sigmoid (կամ S- կոր): Այս կորը սկսվում է որպես էքսպոնենցիալ կոր, որը կիսով չափ նորից հարթվում է: Ես գտա, որ դա ինտենսիվության բարձրացման (և նվազման) շատ գեղեցիկ միջոց է:

Միկրոկոնտրոլերի ժամացույցի հաճախականությունը (և ժամաչափերը) 16 ՄՀց է, և ես օգտագործում եմ TIMER2 (65536) առավելագույն թույլատրելիությունը `իմպուլսի լայնության երեք ազդանշան (PWM) ստեղծելու համար: Հետեւաբար իմպուլսները գալիս են 16000000 /65536 = 244 անգամ վայրկյանում: Դա շատ ավելի բարձր է, քան ցանկացած թարթում տեսնելու աչքերի սահմանը:

Այսպիսով, լուսադիոդները սնվում են PWM ազդանշանով, որը պատրաստված է STM8S103 միկրոկոնտրոլերի այս 16 բիթիմետրով: Առնվազն այս PWM ազդանշանը կարող է միացված լինել ՝ 1 զարկերակի երկարությամբ, իսկ մնացած 65535 զարկերակի երկարությամբ անջատված:

Այսպիսով, այդ PM ազդանշանին միացված լուսարձակները միացված կլինեն ժամանակի 1/65536-րդին ՝ 0.0015%

Առավելագույնը դրանք ժամանակի 65536/65536-րդն են `100%:

Քայլ 4: Էլեկտրոնիկա

Միկրոկոնտրոլեր

Արթնացման լույսի ուղեղը STMicroelectronics- ի STM8S103 միկրոկոնտրոլեր է: Ես սիրում եմ օգտագործել այնպիսի մասեր, որոնք աշխատանքի համար բավականաչափ հնարավորություններ ունեն: Այս պարզ աշխատանքի համար անհրաժեշտ չէ օգտագործել STM32 միկրոկոնտրոլերներ (իմ մյուս նախընտրածները), բայց Arduino UNO- ն բավարար չէր, քանի որ ես ցանկանում էի երեք PWM ազդանշան 16 բիթ թույլատրությամբ և ՄԱԿ -ում երեք ելքային ալիքով ժամաչափ չկա:.

Իրական ժամանակի ժամացույց

Isամանակը կարդացվում է իրական ժամանակի DS1307 ժամացույցից, որն աշխատում է 32768 Հց բյուրեղով և ունի 3V պահուստային մարտկոց:

Ընթացիկ ժամի, օրվա և արթնացման ժամի կարգավորումը կատարվում է երկու կոճակով և ցուցադրվում է 16 x 2 LCD բնույթի էկրանով: Որպեսզի գիշերային ժամերին իմ ննջասենյակը իսկապես մութ լինի, LCD էկրանին լուսավորվում է միայն այն դեպքում, երբ լուսարձակները լուսավոր են, քան լուսային լուսավորությունը, և երբ դուք սահմանում եք ժամանակը, օրը և արթնացման ժամը:

Ուժ

Էլեկտրաէներգիան գալիս է նոութբուքի հին սնուցման աղբյուրից, իմը արտադրում է 12 Վ, իսկ կարող է մատակարարել 3 Ա: Երբ ունեք մեկ այլ էլեկտրամատակարարում, գուցե անհրաժեշտ լինի ռեզիստորները մի շարք կարգավորել լարերով: (Տես ներքեւում)

Լեդս

Էլեկտրական լամպերը միացված են 12 Վ լարման, մնացած էլեկտրամոնտաժային աշխատանքները ՝ 5 Վ լարման վրա, պատրաստված են 7805 գծային կարգավորիչով: Սխեմատիկայում ասվում է, որ ես օգտագործում եմ TO220 կարգավորիչ, որն անհրաժեշտ չէ, քանի որ միկրոկոնտրոլերը, էկրանը և իրական ժամանակի ժամացույցը օգտագործում են ընդամենը մի քանի միլիամպ: Clockամացույցս օգտագործում է 7805 -ի ավելի փոքր TO92 տարբերակ, որը կարող է ապահովել 150 մԱ:

Առաջատար լարերի փոխարկումը կատարվում է N-MOSFET- երով: Կրկին, սխեմատիկայում այն ցույց է տալիս այլ սարքեր, քան ես օգտագործել եմ: Ես պատահաբար ունեցա երեք շատ հին BUZ11 ՄՈՍՖԵՏ `ավելի նոր IRLZ34N ՄՈՍՖԵՏ -երի փոխարեն: Նրանք լավ են աշխատում

Իհարկե, կարող եք տեղադրել այնքան շատ լուսարձակներ, որքան ցանկանում եք, քանի դեռ MOSFET- երը և սնուցման աղբյուրը կարող են կարգավորել հոսանքը: Սխեմատիկորեն ես նկարել եմ ցանկացած գույնի միայն մեկ տող, իրականում կան յուրաքանչյուր գույնի մի քանի գույն, որոնք զուգահեռ են այդ գույնի մյուս տողերին:

Քայլ 5: Ռեզիստորներ (Leds- ի համար)

Theեկավարվող լարերի դիմադրիչների մասին: Սպիտակ և կապույտ լուսարձակները սովորաբար ունենում են 2.8 Վ լարման վրա, երբ դրանք գտնվում են լիարժեք պայծառության մեջ:

Կարմիր լապտերներն ունեն ընդամենը 1.8 Վ, իմ կանաչ ճառագայթներն ունեն 2 Վ ավելի բարձր պայծառությամբ:

Մեկ այլ բան այն է, որ նրանց ամբողջ պայծառությունը նույնը չէ: Այսպիսով, որոշակի փորձեր կատարվեցին, որպեսզի դրանք հավասարապես լուսավորվեն (իմ աչքերով): Sառագայթները հավասար պայծառ դարձնելով լիարժեք պայծառությամբ, նրանք նաև հավասարապես պայծառ տեսք կունենան ցածր մակարդակներում, զարկերակի լայնության ազդանշանը միշտ դրանք միացնում է լիարժեք ուժգնությամբ, բայց ավելի ու ավելի կարճ ժամանակներում ձեր աչքերը հոգ են տանում միջինացվածության մասին:

Սկսեք այսպիսի հաշվարկով. Էներգամատակարարումը մատակարարում է (իմ դեպքում) 12 Վ:

Սերիայի չորս սպիտակ լուսարձակների համար անհրաժեշտ է 4 x 2.8V = 11.2V, ինչը թողնում է 0.8V դիմադրության համար:

Ես գտել էի, որ դրանք բավականաչափ պայծառ էին 30 մԱ -ով, ուստի դիմադրությունը պետք է լինի.

0.8 / 0.03 = 26.6 օմ: Սխեմատիկայում տեսնում եք, որ ես տեղադրել եմ 22 օմ դիմադրություն ՝ լուսարձակները մի փոքր ավելի պայծառ դարձնելով:

Կապույտ լուսարձակները չափազանց պայծառ էին 30 մԱ -ով, բայց գեղեցիկ էին համեմատած 15 մԱ -ի սպիտակ լապտերների հետ, դրանք նույնպես ունեին մոտ 2.8 Վ ավելի քան 15 մԱ, ուստի հաշվարկը 4 x 2.8V = 11.2V էր ՝ կրկին թողնելով 0.8V

0.8 / 0.015 = 53.3 օմ, այնպես որ ես ընտրեցի 47 օմ դիմադրություն:

Իմ կարմիր լուսարձակները նույնպես պետք է ունենան մոտ 15 մԱ հզորություն, ինչպես մյուսները, բայց դրանք այդ հոսանքի վրա ունեն ընդամենը 1.8 Վ լարման վրա: Այսպիսով, ես կարող էի ավելի շատ շարադրել և դեռ ինչ -որ «տեղ» ունենալ դիմադրության համար:

Կարմիր վեց լուսարձակներ ինձ տվեցին 6 x 1.8 = 10.8V, ուստի դիմադրության վրա 12 - 10.8 = 1.2V էր

1.2 / 0.015 = 80 օմ, ես այն դարձրեցի 68 օմ: Ինչպես մյուսները, մի փոքր ավելի պայծառ:

Իմ օգտագործած կանաչ լուսարձակները նույնքան պայծառ են, որքան մյուսները `մոտ 20 մԱ: Ինձ ընդամենը մի քանիսն էին պետք (ճիշտ ինչպես կապույտները) և ես ընտրեցի չորսը շարքը շարել: 20mA- ում նրանք ունեն 2, 1V իրենց վրա, տալով 3 x 2.1 = 8.4V

12 - 8.4 = 3.6 Վ ռեզիստորի համար: Եվ 3.6 / 0.02 = 180 օմ:

Եթե դուք կառուցում եք արթնացման այս լույսը, ապա դժվար թե դուք ունենաք նույն էներգիայի աղբյուրը, դուք ստիպված կլինեք կարգավորել շարքերում լուսադիոդների քանակը և անհրաժեշտ ռեզիստորները:

Մի փոքր օրինակ. Ասացեք, որ դուք ունեք սնուցման աղբյուր, որը տալիս է 20 Վ լարման: Ես կընտրեի շարք սահմանել 6 կապույտ (և սպիտակ) լուսարձակներ, 6 x 3V = 18V, այնպես որ 2V ռեզիստորի համար: Եվ եկեք ասենք, որ ձեզ դուր է գալիս պայծառությունը 40 մԱ -ով: Դրանից հետո ռեզիստորը պետք է լինի 2V / 0.04 = 50 օմ, 47 օմ դիմադրությունը լավ կլինի:

Խորհուրդ եմ տալիս սովորական (5 մմ) լապտերներով չանցնել 50 մԱ -ից բարձր: Ոմանք կարող են ավելի շատ գլուխ հանել, բայց ես սիրում եմ լինել անվտանգ կողմում:

Քայլ 6: Softwareրագրակազմ

Ամբողջ ծածկագիրը կարելի է ներբեռնել ՝

gitlab.com/WilkoL/wakeup_light_stm8s103

բաց աղբյուրը պահեք այս հրահանգի մնացած մասի կողքին, եթե ցանկանում եք հետևել բացատրությանը:

Հիմնական.գ

Main.c- ն նախ կարգավորում է ժամացույցը, ժամաչափերը և այլ ծայրամասային սարքերը: «Վարորդների» մեծ մասը, որոնք ես գրել եմ STMicroelectronics- ի Ստանդարտ գրադարանի միջոցով, և եթե դրանց վերաբերյալ որևէ հարց ունեք, գրեք այն հրահանգի տակ գտնվող մեկնաբանության մեջ:

Եփրոմ

Ես թողեցի «տեքստը ցուցադրելու համար» ծածկագիրը, որը ես օգտագործում էի տեքստեր STM8S103- ի eeprom- ում որպես մեկնաբանություններ տեղադրելու համար: Ես վստահ չէի, որ իմ ամբողջ ծածկագրի համար բավականաչափ ֆլեշ հիշողություն ունեի, ուստի ես փորձեցի հնարավորինս շատ տեղադրել eeprom- ում, որպեսզի ծրագրի համար ամբողջ ֆլեշը լինի: Վերջում դա անհրաժեշտ չեղավ, և ես տեքստը տեղափոխեցի ֆլեշ: Բայց ես այն թողեցի որպես մեկնաբանված տեքստ main.c ֆայլում: Հաճելի է ունենալ այն, երբ պետք է հետագայում նման բան անել (մեկ այլ նախագծում)

Eeprom- ը դեռ օգտագործվում է, բայց միայն արթնության ժամանակը պահելու համար:

Վայրկյան մեկ անգամ

Ipայրամասային սարքերի տեղադրումից հետո կոդը ստուգում է, թե արդյոք մեկ վայրկյան է անցել (կատարվել է ժամաչափով):

Մենյու

Եթե դա այդպես է, նա ստուգում է, արդյոք կոճակը սեղմվե՞լ է, եթե այո, այն մտնում է ընտրացանկ, որտեղ կարող եք սահմանել ընթացիկ ժամը, շաբաթվա օրը և արթնացման ժամը: Հիշեք, որ անջատումից մինչև լրիվ պայծառություն անցնելը տևում է մոտ 5 րոպե, ուստի արթնացման ժամանակը մի փոքր ավելի վաղ սահմանեք:

Արթնացման ժամանակը պահվում է eeprom- ում, որպեսզի նույնիսկ հոսանքի անջատումից հետո նա «իմանա», թե երբ է ձեզ արթնացնելու: Ընթացիկ ժամանակը, իհարկե, պահվում է իրական ժամանակի ժամացույցի մեջ:

Համեմատեք ընթացիկ և արթնացման ժամանակը

Երբ ոչ մի կոճակ չի սեղմվել, այն ստուգում է ընթացիկ ժամը և համեմատում այն արթնացման ժամի և աշխատանքային օրվա հետ: Չեմ ուզում, որ այն ինձ արթնացնի հանգստյան օրերին:-)

Mostամանակի մեծ մասում ոչինչ պետք չէ անել, այնպես որ այն «led» փոփոխականները անջատում է այլ, միացնում է: Այս փոփոխականը ստուգվում է «change_intensity» ազդանշանի հետ միասին, որը նույնպես գալիս է ժամանակաչափից և ակտիվ է վայրկյանում 244 անգամ: Այսպիսով, երբ «leds» փոփոխականը միացված է, ինտենսիվությունը մեծանում է 244 անգամ վայրկյանում, և երբ այն անջատված է, նվազում է 244 անգամ մեկ վայրկյանում: Բայց աճն ընթանում է միայնակ քայլերով, որտեղ նվազումը 16 -ով է, ինչը նշանակում է, որ երբ արթնացման լույսը, հուսով ենք, որ կատարել է իր աշխատանքը, այն 16 անգամ ավելի արագ է անջատվում, բայց դեռ սահուն:

Հարթություն և հիշողությունից դուրս

Հարթությունը գալիս է Սիգմոիդ կորի հաշվարկից: Հաշվարկը բավականին պարզ է, բայց դա պետք է կատարվի լողացող կետի փոփոխականներով (կրկնապատկվում է) exp () գործառույթի պատճառով, տե՛ս sigmoid.c ֆայլը:

Ստանդարտ իրավիճակում Cosmic compiler / linker չունի աջակցություն լողացող կետի փոփոխականների համար: Միացնելը հեշտ է (երբ գտնեք այն), բայց գալիս է կոդի չափի մեծացմամբ: Այս աճը չափազանց շատ էր, որպեսզի ծածկագիրը տեղավորվի ֆլեշ հիշողության մեջ, երբ զուգորդվում է sprintf () ֆունկցիայի հետ: Եվ այդ գործառույթը անհրաժեշտ է թվերը ցուցադրման համար տեքստ փոխակերպելու համար:

Իտոա ()

Այս խնդիրը լուծելու համար ես ստեղծեցի itoa () գործառույթը: Սա Integer To Ascii գործառույթ է, որը բավականին տարածված է, բայց ներառված չէ STMicroelectronics ստանդարտ գրադարանում, ոչ էլ Cosmic գրադարաններում:

Քայլ 7: IKEA (ինչ կանեինք առանց նրանց)

Նկարը գնվել է IKEA- ից: Այն Ribba- ի շրջանակն է ՝ 50 x 40 սմ: Այս շրջանակը բավականին հաստ է, և դա հիանալի է դարձնում դրա հետևում էլեկտրոնիկան թաքցնելու համար: Պաստառի կամ նկարի փոխարեն ես դնում եմ ծակոտկեն կոճղի կտոր: Դուք կարող եք այն գնել սարքավորումների խանութից, որտեղ այն երբեմն անվանում են «մահճակալի տախտակ»: Այն իր մեջ ունի փոքր անցքեր, որոնք այն իդեալական են դարձրել լուսարձակներ դնելու համար: Unfortunatelyավոք, իմ տախտակի անցքերը մի փոքր ավելի մեծ էին, քան 5 մմ, այնպես որ ես ստիպված էի օգտագործել տաք սոսինձ ՝ լուսարձակները «ամրացնելու» համար:

Ես 16x2 էկրանին կարծր տախտակի կենտրոնում ուղղանկյուն անցք արեցի և սեղմեցի այն: PCB- ն ամբողջ էլեկտրոնիկայի հետ կախված է այս էկրանին, այն տեղադրված չէ որևէ այլ բանի վրա:

Պերֆորացված կարծր տախտակը ներկված էր սև գույնով, բայց գորգի հետևում: Ես շրջանակի մեջ երկու անցք եմ բացել, որպեսզի կոճակները ժամանակն ու ամսաթիվը սահմանեն, քանի որ շրջանակը բավականին հաստ է: Ես ստիպված եղա շրջանակի ներսում եղած անցքերը լայնացնել, որպեսզի կոճակները բավականաչափ կպչեն: