Despertador MP3 de cabeceira: 6 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Para este projeto, eu queria fazer um despertador de cabeceira conveniente e totalmente funcional.

Meus pré-requisitos pessoais para um despertador de cabeceira são:

1. Legível a qualquer luz, mas não ofuscante à noite
2. Músicas de alarme MP3
3. Fator de forma atraente e pequeno
4. Função de soneca
5. Função de memória, para que a hora, a hora do alarme, o toque e o volume não sejam perdidos quando a energia é cortada.
6. Função de aniversário: no meu aniversário (e nos de meus familiares), quero ser acordado por "feliz aniversário" em vez do toque padrão

Não consegui encontrar nenhuma combinação instrutível de tudo isso; portanto, é instrutível.

O relógio é construído em torno de uma Matriz WS2812B 8X8. Devido à baixa quantidade de LEDs, nem todas as palavras podem ser compostas por letras consecutivas. A maioria dos wordclocks 8x8 (como este bonito) resolve isso agrupando mais letras em um único LED, embora outros tenham soluções mais criativas. Decidi ir por uma solução mais parecida com esta, onde as palavras são compostas por letras não consecutivas. Isso dá um toque mágico, já que você não vê as palavras antes de serem acesas. Para aumentar a legibilidade, as letras da mesma palavra têm a mesma cor. É um pouco confuso de ler no início, mas depois de um tempo você pode ler rapidamente. É também por isso que o chamo de letter clock em vez de word clock. O relógio me acorda todas as manhãs e ainda fico impressionado com a forma como as palavras são formadas!

Suprimentos

Além da eletrônica, quase todos os componentes são reaproveitados ou itens recuperados que eu já tinha em casa. A única ferramenta de que você realmente precisa e provavelmente não tem à mão para o mostrador do relógio é um cortador a laser. Felizmente, existem muitos fablabs e makerspaces que podem ajudá-lo com isso. Obrigado Makerspace De Prins!

Componentes eletrônicos:

• Matriz LED 8X8 WS2812B
• Arduino nano
• Módulo de relógio em tempo real DS3231
• DFPlayer mini
• cartão micro SD para colocar no DFPlayer mini (o menor / mais barato que você encontrar fará o trabalho bem)
• Um foto diodo
• Um LED RGB
• Capacitador 1000 F
• um alto-falante tão pequeno quanto possível
• fios genéricos, conectores, resistores, botões
• Alguma madeira, MDF,.. para a caixa

Etapa 1: faça a caixa

Para a caixa em si, usei alguns cortes do nosso piso de madeira. Estas são placas de carvalho de 9 mm de espessura. Usando uma serra de esquadria, cortei 4 pedaços de 10,5 x 8,6 cm (na verdade cortei um pedaço sobressalente para corrigir erros que viriam!). Ao longo da borda curta, uma ranhura de 5 mm é feita para ocultar o painel frontal e traseiro. As bordas longas são cortadas em um ângulo de 45 ° para fazer uma bela caixa quadrada. Esta não é uma questão sobre a qual os marceneiros ficam loucos, por causa da área de cola de grão pequeno. Mas gosto do visual da junta escondida no canto e ainda é bastante forte para a aplicação. Mas esta é apenas a minha solução com os materiais que tenho em mãos. Qualquer caixa que contenha a matriz fará o trabalho bem. Antes de colar as peças, temos que fazer e encaixar os componentes eletrônicos. Então, até a próxima etapa.

Etapa 2: o mostrador do relógio

Nenhum relógio sem um mostrador de relógio. Esta é uma das maneiras mais inteligentes, rápidas e baratas de tornar as letras translúcidas, enquanto bloqueia todas as outras luzes. Você só precisa de um pequeno pedaço (10 x 10 cm) de vidro acrílico (também conhecido como plexi), um pouco de tinta spray e um cortador a laser. Comecei com um vidro acrílico transparente recuperado; a espessura não é importante, desde que se ajuste ao recesso de sua caixa. De um lado, tornei áspero um canto com uma lixa e o cobri com um pouco de tinta spray preta. Não se preocupe em pingar tinta e assim por diante, pois esse será o verso. Por outro lado, você tem que se manter o mais puro possível. Agora você precisa de acesso a um cortador a laser para retirar a tinta e parte do vidro acrílico, de onde deverão vir as letras utilizando o SVG fornecido; não se esqueça que as letras têm que ser espelhadas! Et voila: uma maneira barata, rápida e fácil de fazer um painel frontal com aparência perfeita, praticamente sem vazamento de luz! Provavelmente, você terá que alterar a ordem das letras, pois elas foram projetadas para um relógio holandês.

Agora que você tem acesso ao laser, corte também uma matriz (arquivo anexado também) de um MDF de 6 mm. Isso fica entre a matriz do LED e a placa frontal para difundir a luz e evitar o vazamento de luz para as letras vizinhas.

Etapa 3: soldando os eletrônicos

Agora é hora do núcleo do nosso relógio; a eletrônica.

O coração do nosso projeto é o arduino nano. Eu usei um baseado em Atmega328P. Isso funciona, mas durante o desenvolvimento do software tive muitos problemas de memória. Portanto, provavelmente um nano todo ou mesmo um ESP32 pode ser mais adequado.

Antes de soldar tudo junto, é aconselhável testar todos os componentes e conexões em uma placa de ensaio. Devido à grande quantidade de componentes e conexões necessárias, isso parecerá confuso. Em seguida, transfiro todos os componentes, um por um, para uma placa de circuito perfurada. Mantenha os componentes juntos, pois a caixa é relativamente pequena e oriente-os de forma que itens como cartão SD, bateria, … sejam acessíveis removendo a parte traseira. De cima, tudo parece bonito e arrumado, enquanto a parte de trás é um espaguete no seu melhor. Mas ao fazer e testar imediatamente todas as conexões, você também pode fazer isso! Você pode encontrar alguns conselhos para essas placas de prototipagem aqui.

Abaixo você pode encontrar todas as conexões a serem feitas para os diferentes componentes:

RTC (relógio em tempo real) DS3231: 4 pinos são conectados ao arduino diretamente

• VCC a 5V
• GND para GND de Arduino
• SDA para A4
• SCL para A5

DFPlayer Mini: este é um pouco diferente da maioria dos exemplos. Para evitar problemas de barramento I2C, eu o anexei à porta serial do arduino, em vez de usar um barramento de software. O cartão micro SD que vai para o DFPlayer Mini deve conter 12 toques MP3 (chamados 0001.mp3, 0002.mp3,…) e um toque de feliz aniversário chamado 0014.mp3 (13 não queria funcionar!?!).

• VCC a 5V
• GND para GND
• RX para TX no Arduino, não diretamente, mas em um resistor de 1 kohm; não conecte o TX do DFPlayer mini, não estamos utilizando o feedback do módulo e vai atrapalhar o funcionamento correto do relógio!
• spk1 e spk2 para o alto-falante

Matriz de led WS2812:

• Positivo e negativo estão diretamente conectados ao conector de alimentação
• Din do primeiro LED / letra é conectado ao pino D6 do Arduino, não diretamente, mas através de um resistor de 330 ohms

Capacitador de 1000 µF: É para proteger os LEDs, provavelmente funciona bem sem.

A perna positiva é conectada ao lado positivo da matriz do LED (e, portanto, também ao conector DC); a perna negativa é conectada ao lado negativo da matriz de LED

LED RGB: O LED que uso tem resistores embutidos, a maioria deles não, então inclua-os se necessário.

• A perna mais longa é conectada ao solo
• As outras pernas se conectam aos pinos D8, D9 e D10 do arduino.

Foto-diodo

• Uma perna do fotodiodo é conectada ao 5V,
• a outra perna é conectada ao pino A0 no arduino e ao solo por meio de um resistor de 4,7 kohm

Botões: você precisa de 3 botões; 1 botão de alarme grande e 2 menores para a função de subir e descer. Os botões são conectados a pinos digitais no arduino. Você também deve adicionar resistores pull-down de 10kohm, conforme explicado de forma agradável neste manual.

• O botão de alarme está conectado ao pino D7
• Up está conectado ao pino D12
• Os botões para baixo estão conectados ao pino D11

Etapa 4: montagem do relógio

Devido ao espaço limitado para todos os componentes, é importante testar o encaixe de todos os componentes. Portanto, conectei todos os componentes com conectores, para removê-los facilmente da placa principal. O botão de alarme que usei é muito longo e montei-o de uma forma muito estranha. Isso porque eu não gostava de seu plástico vermelho. Agora está posicionado bem mais fundo no relógio, para dar lugar a um pequeno disco de madeira que agora atua como botão e se ajusta melhor ao visual do relógio. O disco é, na verdade, cortado do cabo de um pincel antigo; você vê, eu gosto de reutilizar coisas antigas! A placa traseira também é um item reaproveitado: alguns recortados de uma placa de ouro dibond, que serve como backsplash em nossa cozinha. Basta cortar a placa traseira no tamanho certo com sua serra de esquadria e fazer um orifício para o conector DC. É montado com parafusos para permitir o acesso posterior às partes internas. Quando tudo parece se encaixar e funcionar, é hora de colar a caixa. A colagem é fácil, basta colar os 4 lados com fita adesiva, aplicar a cola e embrulhar. A matriz de LED é colada na matriz de cobertura de LED e esse atrito se encaixa na posição. O painel frontal é montado na parte superior com fita dupla-face. Nas primeiras noites eu fiz algumas "noites de teste", quando tudo estava preso por elásticos, e senti que mesmo na configuração mais baixa os LEDs ficam muito brilhantes! Isso foi resolvido com a adição de 2 camadas de papel entre a matriz de cobertura do LED e o painel frontal.

Etapa 5: o software

O software é onde este relógio é diferente da maioria dos outros. Como pretendo utilizá-lo como meu despertador principal, preciso de várias funções, a serem controladas por apenas 3 botões! Também prefiro um dispositivo autônomo, em vez de ter que se conectar a ele por wi-fi, bluetooth, … para coisas simples como alterar o toque, hora, … e assim por diante.

Aqui está uma visão geral de todas as funções que incluí.

• Um toque curto no botão de alarme ativa / desativa a função de alarme. Quando o alarme está ativo, o LED fica vermelho.
• Após a ativação do alarme, a hora do alarme é mostrada e pode-se alterar a hora do alarme com os botões para cima e para baixo (horas quando o LED vermelho pisca, depois minutos quando o LED azul pisca)
• Para alterar o tom de toque e o volume; você deve ativar o menu de configurações pressionando simultaneamente o botão para cima e para baixo durante a configuração da hora do alarme.
• Quando o alarme está tocando, um toque curto no botão de alarme lhe dará 5 minutos de tempo de soneca. Para desligar realmente: pressione novamente, ou pressione longamente até que o led de alarme se apague.
• Para alterar o tempo, você deve ativar o menu de configurações pressionando simultaneamente o botão para cima e para baixo durante a operação normal.
• Para alterar a data (usada para a função de aniversário), você deve ativar o menu de configurações pressionando simultaneamente o botão para cima e para baixo durante o ajuste da hora.
• E por último um pouco de ovo de páscoa: pressionar longamente o botão de alarme ativa o modo arco-íris. Isso não só parece legal, mas pode até servir como uma luz noturna!

O esboço necessário do Arduino está anexado. Mas poderia se beneficiar de uma reescrita do zero, pois mostra muito seu crescimento orgânico e, portanto, falta um pouco de lógica. Mas, como tudo funciona, não quero perder mais tempo nisso do que já gastei.

A função mais importante que diferencia este relógio é esta:

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

Ele contém um algoritmo que procura as letras necessárias para iluminar para você e alterna as cores em qualquer espaço no InputText. Na maioria dos outros relógios, todas as palavras são codificadas, o que significa que, quando você altera o mostrador do relógio, precisa recodificar tudo. Aqui é apenas uma questão de colocar a ordem correta das letras na string

ClockFace = String ("HETMISDTKWARVIENTBIJFGNAVOORHALFDNTWZEVRPHIAGERNALJFCHTSDUURAPMY"). E é especialmente conveniente ao alterar os nomes da função de aniversário.

Etapa 6: melhorias futuras

Mesmo depois de vários meses de uso, ainda estou muito feliz com a construção. Para a maioria dos meus projetos eu penso: "Isso deveria ser melhorado, ou teria sido melhor …" Mas este, não; parece e funciona como eu queria. Um problema pode ser o consumo de energia. Isso pode ser maior do que o despertador médio que você compra. Mas depende muito da quantidade de luz durante o dia, pois o LDR faz seu trabalho muito bem. Quando está completamente escuro, meu relógio muda para o modo noturno; isso significa letras vermelhas e verdes na configuração mais escura. Neste modo, o relógio leva 0,08 A e, portanto, consome cerca de 0,4 Watt. Na luz do dia inteiro, isso aumenta para 0,3 A ou cerca de 1,5 Watt, enquanto o modo arco-íris consome até 5 Watt.

De qualquer forma, olhando para o resultado final, estou convencido de que valeu a pena toda a minha energia!

Não se esqueça de votar em mim no concurso de relógios! Obrigado por ler até o fim.