Sveglia da comodino MP3 con lettera sveglia: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Per questo progetto ho voluto realizzare una sveglia da comodino comoda e perfettamente funzionante.

I miei prerequisiti personali per una sveglia da comodino sono:

1. Leggibile con qualsiasi luce, pur non accecante di notte
2. Brani della sveglia MP3
3. Fattore di forma attraente e piccolo
4. Funzione posticipa
5. Funzione di memoria, in modo che l'ora, l'ora della sveglia, la suoneria e il volume non vengano persi ogni volta che viene interrotta l'alimentazione.
6. Funzione compleanno: al mio compleanno (e a quelli dei miei familiari) voglio essere svegliato da "buon compleanno" piuttosto che dalla suoneria standard

Non sono riuscito a trovare alcun istruibile che combini tutti questi; quindi questo istruibile.

L'orologio è costruito attorno a una matrice 8X8 WS2812B. A causa della bassa quantità di LED, non tutte le parole possono essere composte da lettere consecutive. La maggior parte dei word clock 8x8 (come questo simpatico) risolve questo problema raggruppando più lettere su un singolo LED, sebbene altri abbiano soluzioni più creative. Ho deciso di optare per una soluzione più simile a questa, in cui le parole sono composte da lettere non consecutive. Questo gli conferisce un tocco magico, poiché non vedi le parole prima che siano accese. Per aumentare la leggibilità, le lettere della stessa parola condividono lo stesso colore. All'inizio è un po' sconcertante da leggere, ma dopo un po' puoi leggerlo in un baleno. Questo è anche il motivo per cui lo chiamo orologio delle lettere piuttosto che orologio delle parole. L'orologio mi sveglia ogni mattina e continuo a stupirmi di come si formano le parole!

Forniture

A parte l'elettronica, quasi tutti i componenti sono oggetti riutilizzati o recuperati che avevo già in casa. L'unico strumento di cui hai veramente bisogno e che probabilmente non hai a portata di mano per il quadrante è un laser cutter. Fortunatamente ci sono molti fablab e makerspace che possono aiutarti in questo. Grazie Makerspace De Prins!

Componenti elettronici:

• Matrice LED 8X8 WS2812B
• Arduino nano
• Modulo orologio in tempo reale DS3231
• DFPlayer mini
• scheda micro SD da inserire nel DFPlayer mini (la più piccola/più economica che puoi trovare farà il lavoro bene)
• Un fotodiodo
• Un LED RGB
• Condensatore da 1000 F
• un altoparlante il più piccolo possibile
• cavi generici, connettori, resistenze, pulsanti
• Un po' di legno, MDF,.. per la scatola

Passaggio 1: crea la scatola

Per la scatola stessa ho usato alcuni ritagli del nostro pavimento in legno. Queste sono belle tavole di quercia spesse 9 mm. Usando una troncatrice ho tagliato 4 pezzi di 10,5 x 8,6 cm (in realtà ne ho ritagliato uno di scorta per correggere gli errori a venire!). Lungo il lato corto è praticata una scanalatura di 5 mm per nascondere il pannello anteriore e quello posteriore. I bordi lunghi sono tagliati con un angolo di 45° per creare una bella scatola quadrata. Questa non è una falegnameria comune per cui si scatenano, a causa della piccola area di colla del grano finale. Ma mi piace l'aspetto del giunto nascosto nell'angolo ed è ancora molto resistente per l'applicazione. Ma questa è solo la mia soluzione con i materiali che avevo a portata di mano. Qualsiasi scatola che contiene la matrice farà bene il lavoro. Prima di incollare le parti dobbiamo realizzare e montare l'elettronica. Quindi fino al prossimo passo.

Passaggio 2: il quadrante dell'orologio

Nessun orologio senza quadrante. Questo è uno dei modi più intelligenti, veloci ed economici per rendere le lettere traslucide, bloccando tutte le altre luci. Hai solo bisogno di un piccolo pezzo (10 x 10 cm) di vetro acrilico (AKA plexi), un po' di vernice spray e un laser cutter. Ho iniziato con un vetro acrilico trasparente di recupero; lo spessore non è importante, purché si adatti alla rientranza della tua scatola. Da un lato ho irruvidito un angolo con della carta vetrata e l'ho ricoperto con della vernice spray nera. Non preoccuparti di gocciolare la vernice e così via, poiché questo sarà il lato posteriore. D'altra parte, devi mantenere il più incontaminato possibile. Ora hai bisogno di accedere a un laser cutter per rimuovere la vernice e parte del vetro acrilico, dove le lettere devono venire usando l'SVG fornito; non dimenticare che le lettere devono essere speculari! Et voilà: un modo economico, veloce e facile per realizzare un frontalino dall'aspetto perfetto, praticamente senza perdite di luce! Probabilmente devi cambiare l'ordine delle lettere, poiché queste sono progettate per un orologio olandese.

Ora hai accesso al laser, taglia anche una matrice (anche un file allegato) da un MDF da 6 mm. Questo va tra la matrice LED e il frontalino per diffondere la luce e prevenire perdite di luce alle lettere vicine.

Passaggio 3: saldatura dell'elettronica

Ora è il momento per il nucleo del nostro orologio; l'elettronica.

Il cuore del nostro progetto è l'arduino nano. Ho usato uno basato su Atmega328P. Funziona, ma durante lo sviluppo del software mi sono imbattuto spesso in problemi di memoria. Quindi probabilmente un nano ogni o anche un ESP32 potrebbe essere più adatto.

Prima di saldare tutto insieme è consigliabile testare tutti i componenti e le connessioni su una breadboard. A causa della grande quantità di componenti e connessioni necessarie, questo sembrerà disordinato. Quindi trasferisco tutti i componenti uno per uno su un circuito perforato. Si prega di tenere i componenti vicini poiché la scatola è relativamente piccola e orientarli in modo tale che cose come la scheda SD, la batteria, … siano accessibili rimuovendo la parte posteriore. Dall'alto tutto sembra bello e ordinato, mentre la parte posteriore è uno spaghetti al suo meglio. Ma effettuando e testando immediatamente tutte le connessioni puoi farlo anche tu! Puoi trovare alcuni consigli per queste schede di prototipazione qui.

Di seguito puoi trovare tutti i collegamenti da effettuare per i diversi componenti:

RTC (orologio in tempo reale) DS3231: 4 pin sono collegati direttamente ad arduino

• VCC a 5V
• GND a GND di arduino
• SDA in A4
• da SCL a A5

DFPlayer Mini: questo è leggermente diverso rispetto alla maggior parte degli esempi. Per evitare problemi con il bus I2C, lo collego alla porta seriale dell'arduino, piuttosto che utilizzare un bus software. La scheda micro SD che va in DFPlayer Mini dovrebbe contenere 12 suonerie MP3 (chiamate 0001.mp3, 0002.mp3, …) e una suoneria di buon compleanno chiamata 0014.mp3 (13 non volevano funzionare!?!).

• VCC a 5V
• GND a GND
• da RX a TX su arduino, non direttamente ma su un resistore da 1 kohm; non collegare il TX del DFPlayer mini, non stiamo usando il feedback dal modulo e rovinerà il corretto funzionamento dell'orologio!
• spk1 e spk2 all'altoparlante

Matrice led WS2812:

• Positivo e negativo sono direttamente collegati al jack di alimentazione
• Il Din del primo LED/lettera è collegato al pin D6 dell'arduino, non direttamente ma su una resistenza da 330 ohm

Condensatore da 1000 µF: Questo serve per proteggere i LED, probabilmente funziona bene senza.

La gamba positiva è collegata al lato positivo della matrice LED (e quindi anche al jack DC); la gamba negativa è collegata al lato negativo della matrice LED

LED RGB: il LED che utilizzo ha resistori incorporati, la maggior parte no, quindi includili se necessario.

• La gamba più lunga è collegata a terra
• Le altre gambe si collegano ai pin D8, D9 e D10 dell'arduino.

Fotodiodo

• Una gamba del fotodiodo è collegata al 5V,
• l'altra gamba è collegata al pin A0 dell'arduino e alla massa tramite un resistore da 4,7 kohm

Pulsanti: sono necessari 3 pulsanti; 1 pulsante di allarme grande e 2 più piccoli per la funzione su e giù. I pulsanti sono collegati ai pin digitali sull'arduino. Devi anche aggiungere resistori pull-down da 10 kohm come ben spiegato in questo istruibile.

• Il pulsante di allarme è collegato al pin D7
• Up è collegato al pin D12
• I pulsanti Giù sono collegati al pin D11

Passaggio 4: assemblaggio dell'orologio

A causa dello spazio limitato per tutti i componenti, è importante testare tutti i componenti. Pertanto ho collegato tutti i componenti con connettori, per rimuoverli facilmente dalla scheda madre. Il pulsante di allarme che ho usato è troppo lungo e l'ho montato in un modo molto strano. Questo perché non mi piaceva la sua plastica rossa. Ora è posizionato molto più in profondità nell'orologio, per fare spazio a un piccolo disco di legno che ora funge da pulsante e si adatta meglio all'aspetto dell'orologio. Il disco è in realtà tagliato dal manico di un vecchio pennello; vedi mi piace riutilizzare le cose vecchie! Anche il backplate è un oggetto riutilizzato: un pezzo ritagliato da un piatto dibond dorato, che funge da paraschizzi nella nostra cucina. Basta tagliare la piastra posteriore a misura con la troncatrice e praticare un foro per il jack DC. È montato con viti per consentire l'accesso agli interni in seguito. Quando tutto sembra adattarsi e funzionare è il momento di incollare la scatola. L'incollaggio è facile, basta fissare insieme tutti e 4 i lati con del nastro adesivo, applicare la colla e avvolgere insieme. La matrice LED è fissata con nastro adesivo alla matrice di copertura LED e questo attrito si inserisce in posizione. Il frontalino è montato sulla parte superiore con nastro biadesivo. Le prime notti ho fatto delle "serate di prova" quando tutto era tenuto insieme da elastici, e ho sentito che anche con l'impostazione più bassa i LED sono troppo luminosi! Questo è stato risolto aggiungendo 2 strati di carta tra la matrice di copertura del LED e il frontalino.

Passaggio 5: il software

Il software è dove questo orologio è diverso dalla maggior parte degli altri. Dato che ho intenzione di usarlo come sveglia principale, ho bisogno di molte funzioni, da controllare solo con 3 pulsanti! Preferisco anche un dispositivo autonomo, piuttosto che dovermi connettere ad esso tramite wifi, bluetooth, … per cose semplici come cambiare la suoneria, l'ora, … e così via.

Qui una panoramica di tutte le funzioni che ho incluso.

• Premendo brevemente il pulsante della sveglia si attiva/disattiva la funzione di sveglia. Quando l'allarme è attivo il LED è rosso.
• All'attivazione della sveglia, viene visualizzata l'ora della sveglia e si può modificare l'ora della sveglia con i pulsanti su e giù (ore quando lampeggia il LED rosso, poi minuti quando lampeggia il LED blu)
• Per modificare la suoneria e il volume; è necessario attivare il menu delle impostazioni premendo contemporaneamente i pulsanti su e giù durante l'impostazione dell'ora della sveglia.
• Quando la sveglia sta suonando, premendo brevemente il pulsante della sveglia avrai 5 minuti di snooze. Per spegnere realmente: premere nuovamente, oppure premere a lungo fino allo spegnimento del led di allarme.
• Per modificare l'ora, è necessario attivare il menu delle impostazioni premendo contemporaneamente i pulsanti su e giù durante il normale funzionamento.
• Per modificare la data (utilizzata per la funzione compleanno), è necessario attivare il menu delle impostazioni premendo contemporaneamente i pulsanti su e giù durante l'impostazione dell'ora.
• E per ultimo un po' di easter egg: premendo a lungo il pulsante della sveglia si attiva la modalità arcobaleno. Questo non è solo bello, ma può anche servire come luce notturna!

Lo schizzo arduino necessario è allegato. Ma potrebbe beneficiare di una riscrittura da zero in quanto mostra troppo la sua crescita organica e quindi manca un po' di logica. Ma poiché tutto funziona, non voglio dedicarci più tempo di quanto non abbia già fatto.

La funzione più importante che contraddistingue questo orologio è questa:

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

Contiene un algoritmo che cercherà le lettere necessarie da illuminare per te e alterna i colori in qualsiasi spazio in InputText. Nella maggior parte degli altri orologi tutte le parole sono codificate, il che significa che quando cambi il quadrante, devi ricodificare tutto. Qui si tratta solo di inserire l'ordine corretto delle lettere nella stringa

ClockFace = String("HETMISDTKWARVIENTBIJFGNAVOORHALFDNTWZEVRPHIAGERNALJFCHTSDUURAPMY"). Ed è particolarmente comodo quando si cambiano i nomi per la funzione compleanno.

Passaggio 6: miglioramenti futuri

Anche dopo diversi mesi di utilizzo, sono ancora molto soddisfatto della costruzione. Per la maggior parte dei miei progetti penso: "Questo dovrebbe essere migliorato, o questo sarebbe stato meglio…" Ma questo, no; si sente e funziona come volevo che facesse. Un problema potrebbe essere il consumo di energia. Questo potrebbe essere superiore alla sveglia media che acquisti. Ma dipende molto dalla quantità di luce durante il giorno, poiché l'LDR fa molto bene il suo lavoro. Quando è completamente buio, il mio orologio va in modalità notte; questo significa lettere rosse e verdi all'impostazione più fioca. In questa modalità il clock impiega 0,08 amp e quindi consuma circa 0,4 Watt. In pieno giorno questo aumenta a 0,3 amp o circa 1,5 Watt, mentre la modalità arcobaleno consuma anche 5 watt.

Comunque, guardando il risultato finale, sono convinto che valga tutta l'energia che ci ho messo!

Non dimenticare di votarmi al concorso degli orologi! Grazie per aver letto fino alla fine.