გაღვიძების შუქი: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

როდესაც ვწერ ამ სასწავლო ინსტრუქციას, ეს არის შუა ზამთარი ჩრდილოეთ ნახევარსფეროში და ეს ნიშნავს მოკლე დღეებს და დიდ ღამეებს. მე მიჩვეული ვარ 06:00 საათზე ადგომას და ზაფხულში მზე უკვე ანათებს. ზამთარში, ის ანათებს 09:00 საათზე, თუ გაგვიმართლებს, რომ გვქონდეს დღე, რომელიც არ არის მოღრუბლული (რაც … ხშირად არ ხდება).

რამდენიმე ხნის წინ წავიკითხე ფილიპსის მიერ დამზადებული "გაღვიძების შუქის" შესახებ, რომელიც ნორვეგიაში გამოიყენებოდა მზიანი დილის იმიტირებისთვის. მე არასოდეს მიყიდია, მაგრამ მე სულ ვფიქრობდი მის დამზადებაზე, რადგან საკუთარი თავის დამზადება უფრო სახალისოა ვიდრე ყიდვა.

მასალები:

სურათის ჩარჩო "Ribba" 50 x 40 სმ IKEA– დან

პერფორირებული ხისტი ტექნიკის მაღაზიიდან

STM8S103 განვითარების დაფა Ebay– ის საშუალებით ან სხვა

DS1307 რეალურ დროში საათი (მაუზერი, ფარნელი, კონრადი და სხვა)

32768 Hz საათის ბროლი (მაუზერი, ფარნელი, კონრადი და სხვა)

3V ლითიუმის დამთხვევა + თანხვედრის დამჭერი

BUZ11 ან IRLZ34N N არხის MOSFET (3x)

BC549 (ან ნებისმიერი სხვა NPN ტრანზისტორი)

რამდენიც გსურთ თეთრი, წითელი, ლურჯი, მწვანე და ა.შ

ზოგიერთი რეზისტორი და კონდენსატორი (იხ. სქემატური)

Powerbrick, 12V 20V, 3A ან მეტი (მაგ. ძველი ლეპტოპის კვების წყარო)

ნაბიჯი 1: ადგომა (ცოტათი) უფრო ადვილია

იდეა ისაა, რომ ძნელია დილით ადგე საწოლიდან, როცა ჯერ კიდევ ბნელა. და თუ თქვენ ცხოვრობთ ახლოს ან თუნდაც არქტიკულ წრეზე, ის ბნელი იქნება ძალიან დიდხანს. ნორვეგიის ტრომსოს ადგილებში ის საერთოდ არ ანათებს, რადგან იქ მზე ჩადის ნოემბრის მეორე ნახევარში, რათა კვლავ გამოჩნდეს იანუარის ნახევარში.

ასე რომ რაც ფილიპსმა გააკეთა მზის ამოსვლის სიმულაცია.

ფილიპსი ნელ -ნელა ზრდის ნათურის სიკაშკაშეს, რომელიც, ალბათ, დამზადებულია რამოდენიმე ლედით, მაგრამ იმალება ერთი დიფუზორის მიღმა. მათი დრო გამორთვიდან სრულ სიკაშკაშემდე 30 წუთი სჭირდება.

ფილიპსის გამაღვიძებელი შუქები არც თუ ისე ძვირია, მაგრამ მას აქვს მხოლოდ ერთი ფერი და გამოიყურება პატარა. მე ვფიქრობ, რომ უკეთ შემიძლია.

ნაბიჯი 2: მეტი ფერი

ჩემი გაღვიძების შუქი იყენებს ოთხ ფერს, თეთრს, წითელს, ლურჯს და მწვანეს. მოდი ჯერ თეთრ ლიდერებზე, შემდეგ მოდი წითელზე და ბოლოს რამოდენიმე ცისფერ და მწვანე ლედზე. ჩემი იდეა ის იყო, რომ მე შემიძლია სიმულაცია არა მხოლოდ სიკაშკაშის გაზრდის, არამედ დილის სინათლის ფერის შეცვლის, ცოტა თეთრიდან დაწყებული, ცოტა მოგვიანებით წითელში დამატებით და ბოლოს ლურჯსა და მწვანეს შერევით. დარწმუნებული არ ვარ, რომ ის რეალურად წააგავს დილის შუქს, მაგრამ მომწონს ფერადი ჩვენება, როგორც ახლა.

ჩემი ასევე უფრო სწრაფია ვიდრე ფილიპსის გაღვიძების შუქი, ფილიპსის შუქის 30 წუთის ნაცვლად, ჩემი 5% -ზე ნაკლებ დროში 0% -დან 100% -მდე სიკაშკაშეზე გადადის. ასე რომ, ჩემი მზე ამოდის უფრო სწრაფად.

ᲨᲔᲜᲘᲨᲕᲜᲐ:

ძალიან ძნელია ჩემი გაღვიძების შუქის სურათების გადაღება, მე ვცადე რამდენიმე კამერა და სმარტფონი, მაგრამ ჩემი გადაღებული ყველა სურათი არ ასრულებს სამართლიანობას.

ნაბიჯი 3: სიგმოიდური მრუდი, მოციმციმე და "გარჩევადობა"

რასაკვირველია, მინდოდა გამხდარიყო რაც შეიძლება გლუვი. ადამიანის თვალები ლოგარითმული მგრძნობელობაა, რაც იმას ნიშნავს, რომ სრულ სიბნელეში ისინი უფრო მგრძნობიარენი არიან ვიდრე სრული დღის სინათლეზე. სიკაშკაშის ძალიან მცირე ზრდა, როდესაც დონე დაბალია "იგრძნობა" იგივე როგორც ბევრად უფრო დიდი ნაბიჯი, როდესაც სინათლე არის 40% სიკაშკაშეზე. ამის მისაღწევად მე გამოვიყენე სპეციალური მრუდი, სახელწოდებით Sigmoid (ან S- მრუდი). ეს მრუდი იწყება როგორც ექსპონენციალური მრუდი, რომელიც ნახევარ დონეზე დგება ისევ. აღმოვაჩინე, რომ ეს არის ძალიან კარგი გზა ინტენსივობის გაზრდის (და შემცირების)თვის.

მიკროკონტროლის საათის სიხშირე (და ქრონომეტრები) არის 16 MHz და მე ვიყენებ TIMER2 (65536) მაქსიმალურ გარჩევადობას, რათა შევქმნა სამი პულსის სიგანის სიგნალი (PWM). ამიტომ პულსი მოდის 16000000 /65536 = 244 -ჯერ წამში. ეს ბევრად აღემატება თვალის ლიმიტს ნებისმიერი მბჟუტავი სანახავად.

ასე რომ leds იკვებება PWM სიგნალით, რომელიც მზადდება STM8S103 მიკროკონტროლის ამ 16 ბიტიმერით. მინიმუმ ეს PWM სიგნალი შეიძლება იყოს ჩართული, არის 1 პულსის სიგრძე და დარჩენილი 65535 პულსის სიგრძე გამორთულია.

ამრიგად, PM- ის სიგნალთან დაკავშირებული LED- ები იქნება დროის 1/65536-ე: 0.0015%

მაქსიმუმ ისინი არიან დროის 65536/65536-ე: 100%.

ნაბიჯი 4: ელექტრონიკა

მიკროკონტროლერი

გაღვიძების შუქის ტვინი არის STM8S103 მიკროკონტროლერი STMicroelectronics– დან. მე მომწონს ისეთი ნაწილების გამოყენება, რომლებსაც აქვთ საკმარისი შესაძლებლობები სამუშაოსთვის. მარტივი ამოცანისთვის, ეს არ არის აუცილებელი STM32 მიკროკონტროლერების გამოყენება (ჩემი სხვა ფავორიტები), მაგრამ Arduino UNO არ იყო საკმარისი, რადგან მინდოდა სამი PWM სიგნალი 16 ბიტიანი გარჩევადობით და არ არსებობს ტაიმერი სამი გამომავალი არხით UNO– ში რა

რეალურ დროში საათი

დრო იკითხება DS1307 რეალურ დროში, რომელიც მუშაობს 32768 Hz ბროლით და აქვს 3V სარეზერვო ბატარეა.

მიმდინარე დროის, დღის და გაღვიძების დროის დაყენება ხდება ორი ღილაკით და ნაჩვენებია 16 x 2 LCD სიმბოლოს ჩვენებით. იმისთვის, რომ ჩემი საძინებელი ღამით მართლაც ბნელი იყოს, LCD ეკრანის შუქნიშანი ჩართულია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ნათურები უფრო ნათელია ვიდრე შუქნიშანი და როდესაც თქვენ ადგენთ დროს, დღეს და გაღვიძების დროს.

Ძალა

ელექტროენერგია მოდის ძველი ლეპტოპის კვების წყაროდან, ჩემი აწარმოებს 12 ვოლტს და შეუძლია 3 ა. როდესაც თქვენ გაქვთ სხვა კვების ბლოკი, შეიძლება დაგჭირდეთ რეზისტორების სერიული კორექტირება led-strings– ით. (Იხილეთ ქვემოთ)

ლედები

LED- ები უკავშირდება 12V მიწოდებას, დანარჩენი ელექტრონიკა მუშაობს 5V- ზე, დამზადებულია 7805 წრფივი რეგულატორით. სქემატურად ნათქვამია, რომ მე ვიყენებ TO220 რეგულატორს, რომელიც არ არის საჭირო, რადგან მიკროკონტროლერი, ეკრანი და რეალურ დროში საათი იყენებს სულ რამდენიმე მილიამპერს. ჩემი საათი იყენებს 7805 -ის უფრო მცირე TO92 ვერსიას, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს 150mA.

Led- სტრიქონების გადართვა ხდება N არხის MOSFET– ებით. ისევ და ისევ, სქემატურ რეჟიმში ის აჩვენებს სხვა მოწყობილობებს, ვიდრე მე ვიყენებდი. მე მქონდა ზუსტად სამი ძალიან ძველი BUZ11 MOSFET, უფრო ახალი IRLZ34N MOSFET– ის ნაცვლად. კარგად მუშაობენ

რა თქმა უნდა, შეგიძლიათ განათავსოთ იმდენი led, რამდენიც მოგწონთ, რამდენადაც MOSFET– ები და powerupply გაუძლებს მიმდინარეობას. სქემატურში მე დავხატე ნებისმიერი ფერის მხოლოდ ერთი სტრიქონი, სინამდვილეში არსებობს რამდენიმე თითოეული ფერი ამ ფერის სხვა სტრიქონების პარალელურად.

ნაბიჯი 5: რეზისტორები (Leds– ისთვის)

ლიდერულ სიმებში არსებული რეზისტორების შესახებ. თეთრი და ლურჯი ლიდერები, როგორც წესი, აქვთ 2.8 ვ ძაბვა მათზე, როდესაც ისინი სრული სიკაშკაშე არიან.

წითელ შუქებს აქვთ მხოლოდ 1.8 ვ, ჩემს მწვანე შუქებს აქვთ 2 ვ მათზე სრული სიკაშკაშე.

სხვა საქმეა, რომ მათი სრული სიკაშკაშე არ არის იგივე. ასე რომ, გარკვეული ექსპერიმენტები დასჭირდა მათ თანაბრად ნათელს (ჩემს თვალში). სრული სიკაშკაშისას ლიდერები თანაბრად კაშკაშა გახდებიან, ისინი ასევე თანაბრად ნათლად გამოიყურებიან დაბალ დონეზე, პულსის სიგანის სიგნალი ყოველთვის ჩართავს მათ სრული სიძლიერით, მაგრამ უფრო დიდ და მოკლე დროში თქვენი თვალები ზრუნავენ საშუალო მაჩვენებლებზე.

დაიწყეთ ასეთი გაანგარიშებით. კვების ბლოკი აწვდის (ჩემს შემთხვევაში) 12 ვ.

სერიის ოთხ თეთრ LED- ს სჭირდება 4 x 2.8V = 11.2V, ეს ტოვებს 0.8V რეზისტორს.

მე აღმოვაჩინე, რომ ისინი საკმარისად კაშკაშა იყო 30mA- ზე, ამიტომ რეზისტორი უნდა იყოს:

0.8 / 0.03 = 26.6 ომი სქემატურ სურათში ხედავთ, რომ მე ჩავსვი 22 ოჰმეტიანი რეზისტორი, რამაც ოდნავ უფრო ნათელი გახადა.

ცისფერი შუქები ძალიან კაშკაშა იყო 30mA– ზე, მაგრამ ლამაზთან შედარებით 15 mA– ზე, მათ ასევე ჰქონდათ დაახლოებით 2.8V 15mA– ზე, ასე რომ გაანგარიშება იყო 4 x 2.8V = 11.2V ისევ ტოვებდა 0.8V

0.8 / 0.015 = 53.3 ohm, ასე რომ მე ავირჩიე 47 ohm resistor.

ჩემს წითელ ლიდერებს ასევე სჭირდებათ 15 mA te თანაბრად ნათელი, როგორც სხვები, მაგრამ მათ მხოლოდ 1.8V აქვთ მათზე ამ დენის დროს. ასე რომ, მე შემეძლო უფრო მეტი სერიის განთავსება და მაინც მქონოდა გარკვეული "ოთახი" რეზისტორისთვის.

ექვსმა წითელმა გამაცილებელმა მომცა 6 x 1.8 = 10.8V, ასე რომ რეზისტენტზე მეტი იყო 12 - 10.8 = 1.2V

1.2 / 0.015 = 80 Ohm, მე მას 68 ohm გავხდი. ისევე როგორც სხვები, ოდნავ უფრო კაშკაშა.

მწვანე ლიდერები, რომლებიც მე გამოვიყენე, ისეთივე კაშკაშაა, როგორც სხვები, დაახლოებით 20 mA. მე მჭირდებოდა მხოლოდ რამდენიმე (ისევე როგორც ცისფერი) და მე ვარჩიე ოთხის სერია. 20mA- ზე მათ აქვთ 2, 1V მათზე, რაც იძლევა 3 x 2.1 = 8.4V

12 - 8.4 = 3.6V რეზისტორისთვის. და 3.6 / 0.02 = 180 ohm.

თუ თქვენ ააშენებთ ამ გაღვიძების შუქს, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ თქვენ გაქვთ იგივე კვების წყარო, თქვენ მოგიწევთ სერიის LED- ების რაოდენობის და საჭირო რეზისტორების მორგება.

პატარა მაგალითი. თქვით, რომ გაქვთ კვების წყარო, რომელიც იძლევა 20 ვ. მე ავირჩევდი 6 ცისფერი (და თეთრი) LED- ის დაყენებას სერიაში, 6 x 3V = 18V ასე რომ 2V რეზისტორისთვის. და ვთქვათ, მოგწონთ სიკაშკაშე 40mA- ზე. მაშინ რეზისტორი უნდა იყოს 2V / 0.04 = 50 ohm, 47 ohm რეზისტორი იქნება კარგი.

მე გირჩევთ არ წახვიდეთ 50 mA– ზე მაღლა ჩვეულებრივი (5 მმ) შუქდიოდებით. ზოგს მეტის გაძლება შეუძლია, მაგრამ მე მიყვარს უსაფრთხო მხარეს ყოფნა.

ნაბიჯი 6: პროგრამული უზრუნველყოფა

ყველა კოდის გადმოწერა შესაძლებელია აქედან:

gitlab.com/WilkoL/wakeup_light_stm8s103

შეინახეთ წყაროს კოდი ღია, დანარჩენი ინსტრუქციის გვერდით, თუ გსურთ დაიცვას ახსნა.

მთავარი.გ

Main.c პირველ რიგში ადგენს საათს, ტაიმერს და სხვა პერიფერიულ მოწყობილობებს. "მძღოლების" უმეტესობა მე დავწერე STMicroelectronics– ის სტანდარტული ბიბლიოთეკის გამოყენებით და თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვა მათ შესახებ, ჩაწერეთ იგი ინსტრუქციის ქვემოთ მოცემულ კომენტარში.

ეპრომი

მე დავტოვე "ტექსტი საჩვენებლად" კოდი, რომელიც მე გამოვიყენე ტექსტების შესასვლელად STM8S103– ის eeprom– ში, როგორც კომენტარი. მე არ ვიყავი დარწმუნებული, რომ მქონდა საკმარისი მეხსიერება ყველა ჩემი კოდისთვის, ამიტომ ვცდილობდი მაქსიმალურად ჩავდო eeprom– ში, რომ პროგრამისთვის ყველა ბმული ყოფილიყო. საბოლოო ჯამში, ეს არ იყო აუცილებელი და მე გადავიტანე ტექსტი ციმციმზე. მაგრამ მე დავტოვე ის, როგორც გამოქვეყნებული ტექსტი main.c ფაილში. სასიამოვნოა ამის ქონა, როდესაც მოგვიანებით მსგავსი რამის გაკეთება მჭირდება (სხვა პროექტში)

ეპრომი კვლავ გამოიყენება, მაგრამ მხოლოდ გამოღვიძების დროის შესანახად.

წამში ერთხელ

პერიფერიული მოწყობილობების დაყენების შემდეგ კოდი ამოწმებს, გავიდა თუ არა ერთი წამი (შესრულებულია ტაიმერით).

მენიუ

თუ ეს ასეა, ის ამოწმებს ღილაკს დაჭერით, თუ ასეა, ის შედის მენიუში, სადაც შეგიძლიათ დააყენოთ მიმდინარე დრო, კვირის დღე და გაღვიძების დრო. გახსოვდეთ, რომ სრული სიკაშკაშედან დაახლოებით 5 წუთი სჭირდება, ასე რომ, გაღვიძების დრო ცოტა ადრე დაადგინეთ.

გაღვიძების დრო ინახება ეპრომში ისე, რომ ელექტროენერგიის გათიშვის შემდეგაც კი "იცის" როდის გაიღვიძებს. მიმდინარე დრო, რა თქმა უნდა, რეალურ დროში ინახება.

შეადარეთ მიმდინარე და გაღვიძების დრო

როდესაც არცერთი ღილაკი არ არის დაჭერილი ის ამოწმებს მიმდინარე დროს და ადარებს მას გაღვიძების დროს და სამუშაო დღეს. არ მინდა შაბათ-კვირას გამაღვიძოს:-)

უმეტესად არაფრის გაკეთება არ არის საჭირო, რომ ცვლის ცვლადი "leds" OFF სხვაგან ON. ეს ცვლადი შემოწმებულია სიგნალთან ერთად "change_intensity", რომელიც ასევე მოდის ტაიმერიდან და აქტიურია 244 ჯერ წამში. როდესაც "leds" ცვლადი ჩართულია, ინტენსივობა იზრდება 244 -ჯერ წამში და როდესაც ის გამორთულია, მცირდება 244 -ჯერ წამში. მაგრამ ზრდა მიდის ერთ ნაბიჯზე, როდესაც შემცირება ხდება 16 საფეხურზე, რაც იმას ნიშნავს, რომ როდესაც გაღვიძების შუქმა იმედია თავისი საქმე შეასრულა, ის 16 -ჯერ უფრო სწრაფად, მაგრამ მაინც შეუფერხებლად ითიშება.

სიგლუვეს და ხსოვნას

სიგლუვეს იღებს სიგმოიდური მრუდის გამოთვლა. გაანგარიშება საკმაოდ მარტივია, მაგრამ ეს უნდა გაკეთდეს მცურავი წერტილის ცვლადებში (ორმაგდება) exp () ფუნქციის გამო, იხილეთ ფაილი sigmoid.c.

სტანდარტულ სიტუაციაში კოსმიურ შემდგენელს / ბმულს არ აქვს მცურავი წერტილის ცვლადების მხარდაჭერა. მისი ჩართვა ადვილია (როგორც კი იპოვნეთ), მაგრამ თან ახლავს კოდის ზომის გაზრდა. ეს ზრდა ძალიან ბევრი იყო იმისთვის, რომ კოდი მოერგო ფლეშ მეხსიერებაში, როდესაც შერწყმულია sprintf () ფუნქციასთან. და ეს ფუნქცია საჭიროა ციფრების ჩვენებად ტექსტად გადასაყვანად.

იტოა ()

ამ პრობლემის გადასაჭრელად მე შევქმენი itoa () ფუნქცია. ეს არის Integer To Ascii ფუნქცია, რომელიც საკმაოდ გავრცელებულია, მაგრამ არ შედის STMicroelectronics სტანდარტულ ბიბლიოთეკაში და არც კოსმოსურ ბიბლიოთეკებში.

ნაბიჯი 7: IKEA (რას გავაკეთებდით მათ გარეშე)

სურათი ნაყიდია IKEA– დან. ეს არის რიბას ჩარჩო 50 x 40 სმ. ეს ჩარჩო საკმაოდ სქელია და რაც მას მშვენივრად მალავს ელექტრონიკის უკან. პოსტერის ან სურათის ნაცვლად ჩავდე პერფორირებული დაფის ნაჭერი. მისი შეძენა შეგიძლიათ ტექნიკის მაღაზიაში, სადაც მას ზოგჯერ "საწოლის დაფას" ეძახიან. მასში არის პატარა ხვრელები, რაც იდეალურია ლუქების ჩასადებად. სამწუხაროდ, ჩემი დაფის ხვრელები ოდნავ აღემატებოდა 5 მმ-ს, ასე რომ მე მომიწია ცხელი წებოს გამოყენება ლიდერების "დასამაგრებლად".

მე გავაკეთე მართკუთხა ხვრელი მყარი დაფის ცენტრში 16x2 დისპლეისთვის და დავაჭირე იგი. PCB ყველა ელექტრონიკით დაკიდებულია ამ ჩვენებაზე, ის სხვაზე არ არის დამაგრებული.

პერფორირებული დაფა შეღებილი იყო შავად და ხალიჩის უკან. ჩარჩოში ჩავხსენი ორი ხვრელი ღილაკებისთვის დროის და თარიღის დასადგენად, რადგან ჩარჩო საკმაოდ სქელია, მე უნდა გამეფართოვებინა ჩარჩოს შიგნით არსებული ხვრელები, რათა ღილაკები საკმარისად გამობმულიყო.