مصباح شروق الشمس الساطع القابل للتحكم: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

هل سبق لك أن استيقظت في 7ish ، وهو الوقت المعتاد الذي تحتاجه للاستيقاظ من أجل العمل ، ووجدت نفسك في الظلام؟ الشتاء وقت عصيب ، أليس كذلك؟ عليك أن تستيقظ في منتصف الليل (وإلا ما السبب في الظلام؟) ، واخلع نفسك من السرير وأرسل جسدك شبه الواعي إلى الحمام.

يهدف هذا المشروع إلى حل إحدى المشكلات - ظلام الصباح.

هناك الكثير من مصابيح شروق الشمس الرخيصة حولها ، لكنها كلها منخفضة الطاقة وباهتة. إنها أشبه بمصباح ليلي ، من المفترض أن يجعلك تنام بشكل أفضل. ليس ما أريده على الإطلاق.

في الوقت نفسه ، سيؤدي مجرد تشغيل الضوء الساطع إلى إيقاظك على الفور ، ولكن ليس بلطف كافٍ. ما أريده هو مزيج من كلا النهجين - تضيء بدرجة سطوع منخفضة ، ثم تصل ببطء إلى السرعة الكاملة ، ثم ينطلق إنذار حقيقي ولن تشعر بالنعاس بعد الآن. دعونا نضيف القليل من أغنية الطيور إليها ، وتستيقظ في الجنة كل صباح!

الخطوة 1: صفيف المصباح

بادئ ذي بدء ، نحتاج إلى المصباح نفسه. لدي غرفة كبيرة جدًا بجدران وسقف أبيضين ، لذلك اخترت 7 مصابيح GU10 LED ، شيء مثل 6 واط لكل منها ، أكثر من 40 واط من الطاقة النقية! هذا يكفي لتجعلك تشعر وكأنه نهار بالفعل. كما يمكن استخدامه كإضاءة معتادة للغرفة أثناء النهار.

لا يهم حقًا كيفية تجميعه ، والمصابيح التي تستخدمها مع أي مآخذ. كل ما يهم - يجب أن تكون هذه مصابيح قابلة للتعتيم!

في حالتي ، لدي لوح خشبي به 7 مآخذ GU10 متصلة ببعضها البعض. سأضعه في صندوق بلاستيكي لاحقًا.

الخطوة الثانية: نظرية التعتيم

من الناحية النظرية لا يوجد فرق بين النظرية والتطبيق. في الممارسة هناك.

يبدو أن التحكم في باهتة من ESP32 / Arduino ليس بهذه البساطة التي تخيلتها. حصلت على واحدة من وحدات RobotDyn AC Light Dimmer. تقترح الشركة المصنعة مكتبة لذلك. إنه لا يعمل على ESP32 (ومن الصعب حقًا التكيف معه ، لأنه يستخدم الكثير من الوصول إلى التسجيل الخاص بـ ATMega منخفض المستوى) ، نوعًا من الأعمال على Arduino Nano ، مما يعطي وميضًا رهيبًا عند السطوع المنخفض المتوسط. لهذا السبب قضيت بعض الوقت في التحقيق في كيفية عمل كل شيء وصنع طريقي الخاص.

قليلا من النظرية

تستخدم وحدة التعتيم المختارة TRIAC: BTA16. هناك الكثير من المقالات حول هذا الموضوع. سأحاول تلخيصها هنا.

TRIAC عبارة عن وحدة نمطية يمكنها نقل جهد موجب أو سالب الإدخال إلى المخرجات ، أو يمكن أن تمنعه. بشكل افتراضي يحظر كل شيء. من أجل فتحه ، يجب أن نعطيه إشارة عالية عند مدخل البوابة لـ 100 دولار أمريكي. ثم سيبقى مفتوحًا حتى ينخفض التيار إلى الصفر ، والذي يحدث عندما يغير جهد الدخل الإشارة ، متجاوزًا جهدًا صفريًا. ثم في الدورة التالية ، يجب أن نقوم بعمل 100 نبضة أخرى وهكذا. من خلال اختيار وقت إعطاء نبضة ، نتحكم في السطوع: افعل ذلك في البداية ، وسيكون قريبًا من نقل الطاقة بنسبة 100٪. افعل ذلك لاحقًا ، وسيتم تعتيمه. تحقق من الرسم البياني أعلاه ، موضحًا ذلك.

لتوليد نبضات في نفس نقطة الدورة ، نحتاج إلى معرفة متى تبدأ بالضبط. هذا هو السبب في أن وحدة التعتيم تحتوي على كاشف Zero-Cross مدمج. إنه يرفع إشارة فقط (سنلتقطها كمقاطعة للأجهزة في Arduino) في كل مرة يتجاوز فيها الجهد الصفر.

الخطوة الثالثة: ممارسة التعتيم

نعم ، هكذا ستستيقظ ، إذا لم يكن المصباح الخاص بك خافتًا ويضع كل 40 واط من الطاقة في عينيك النائمتين.

مشاكل شائعة

هناك العديد من القضايا التي نحتاج إلى معالجتها.

الخفقان.

يجب أن يكون توقيت الميكروكونترولر دقيقًا حقًا في تشغيل وإيقاف خرج البوابة. تقترح مكتبة RobotDyn ، وجود مؤقت يقطع كل 100us ، ويغير مستوى البوابة على المؤقت فقط. هذا يعني أنه يمكن أن يكون +/- 50 ميكروثانية من القيمة المثلى. إنه يعطي نتيجة جيدة على سطوع عالٍ ، لكنه يرتعش كثيرًا عند السطوع المنخفض. وأيضًا إذا كان الميكروكونترولر يقوم بالكثير من الأشياء ، فإنه يقلل من دقة الوقت ، لذلك من الأفضل استخدام متحكم دقيق مخصص لمخفت الإضاءة.

الحد الأدنى من السطوع: تحتوي مصابيح LED على محول طاقة مدمج ، والذي سيرفض العمل بدون طاقة كافية. يبدو أن مصابيحي تعمل بشكل جيد بدءًا من 10-11٪.

حتى مع هذه القيمة ، رفضت بعض المصابيح الخاصة بي أن تضيء عند البداية. حتى عند زيادة السطوع لاحقًا ، تظل مظلمة. لهذا السبب ، عندما ننتقل من حالة إيقاف التشغيل إلى بعض السطوع الإيجابي ، نبدأ بفترة تسخين من 5 دورات ، عندما نعطي الطاقة الكاملة للمصابيح. ثم نواصل مع السطوع المطلوب. يكاد يكون غير ملحوظ ، لكنه يساعد حقًا.

تردد شبكة 50/60 هرتز. عليك أن تعرف كم تنتظر قبل الصفر التالي. الأمر بسيط جدًا - نحن ننظر فقط إلى فارق التوقيت بين المقاطعتين الأخيرتين.

تغيير تدريجي في السطوع. ESP32 بطيء جدًا ، يستغرق 0.5 ثانية لمعالجة HTTP تافه أو حتى طلب WebSocket ، لذلك لا تتوقع انتقال سطوع سلس ، يجب تنفيذه بطريقة ما على مستوى باهت. لهذا السبب ، عندما يتلقى سطوعًا جديدًا من منفذ تسلسلي ، فإنه يحدد الهدف فقط ، ثم يقترب منه ببطء بمرور الوقت.

الحل

هذا هو رمز Arduino البسيط الخاص بي من أجل باهتة. ينتظر الأمر (بايت واحد مع السطوع الجديد) من الإدخال التسلسلي ، ويتعامل مع المقاطعات الصفرية ، ويتحكم في TRIAC ، ويتعامل مع جميع المشكلات المذكورة أعلاه.

الخطوة 4: وحدة التحكم في المصباح (ESP32)

إليك مخطط الاتصال لجميع المكونات التي لدي. لوحة ESP32 مختلفة تمامًا عما أستخدمه (Heltec) ، لذا تبدو المسامير المختارة غريبة بعض الشيء ، لكنها لا تزال تعمل بشكل جيد. لا تتردد في استخدام دبابيس مختلفة في مشروعك.

ها هو الكود الذي يتحكم في كل شيء. إنه أمر سهل ومباشر.

الميزات الأساسية

يمكن التحكم فيه: المصباح يتصل بشبكة WiFi ، ويبدأ خادم WebSocket على المنفذ 81 ، وينتظر الأوامر. تنسيق الأمر هو

يتم دعم أمرين فقط: "set_brightness" و "update_settings" ، وهما…

الحصول على الوقت من NTP: لا أريد المبالغة في تعقيد الأمور وإضافة ساعة في الوقت الحقيقي إلى المخطط. لدينا وصول إلى الإنترنت ، مما يعني أنه يمكننا الحصول على الوقت الفعلي من بعض خوادم NTP ثم تتبع الوقت الحالي باستخدام مؤقتات النظام.

منبه الشروق: يمكنك ضبط منبه واحد. ما يفعله في الواقع: يبدأ بالحد الأدنى من السطوع ثم ينتقل تدريجيًا إلى السطوع الكامل على مدى 10 دقائق. ثم يبقى لمدة ساعتين. ثم ينطفئ تدريجياً لمدة تزيد عن 60 ثانية.

جميع المعلمات أعلاه قابلة للتكوين.

تغني الطيور. يستخدم برنامج DFPlayer mini لتشغيل الموسيقى. هناك الكثير من الأدلة الخاصة به ، لكنك تحتاج بشكل أساسي إلى توصيل بطاقة MicroSD ، المهيأة في FAT32 ، بملف واحد يسمى 0001.mp3. يمكن أن يحتوي هذا الملف على أي شيء تريده ، في حالتي ، تكون 15 دقيقة من غناء الطيور (سيتم تكرارها) ، وهذا يجعل صباحي رائعًا. لاحظ أن هناك مكثفًا ضخمًا على الطاقة ، ومقاومات 1 كيلو أوم على الخط التسلسلي بين ESP32 و DFplayer - هما اختياريان ، لكنهما يساعدان في تقليل الضوضاء.

تخزين الإعدادات في EEPROM. تتم كتابة جميع الإعدادات في EEPROM وتحميلها عند البدء. يجعل من الممكن استخدام المصباح مع ميزة التنبيه على الأقل دون توصيل وحدة تحكم.

عرض بعض المعلومات على شاشة OLED ، يحتوي My Heltec ESP32 على شاشة SSD1306 128X64 I2C مدمجة. يتم تقديم جميع المعلومات الأساسية عليه ، أعلم أن الصندوق يبدو قبيحًا ، لقد قمت للتو بطباعة ثلاثية الأبعاد لبعض الأشياء وقطع الثقوب والنوافذ باستخدام مثقاب. سريع ، قذر ، لكنه يعمل!

الخطوة الخامسة: لوحة التحكم

هذا هو قلب المشروع. جهاز Raspberry Pi بشاشة عرض أصلية مقاس 7 بوصات ، ويعمل بواجهة أمامية لـ Kivy.

ها هي شفرة المصدر الكاملة.

المميزات

مكتوب بلغة Python ، أنا أحب Kivy ، إنه إطار عمل Python لواجهات المستخدم. بسيط جدًا ، ولكنه مرن وفعال (يستخدم الكثير من كود C في الداخل للحصول على أداء عالٍ وتسريع الأجهزة).

الطقس إظهار درجة الحرارة الحالية والضغط في الخارج. إذا قمت بتوصيل جهاز استشعار عن بعد - درجة الحرارة الداخلية أيضًا ، فإنه يطلب أيضًا ويحلل توقعات الطقس لمدة 12 ساعة التالية ويقدم نصائح حول احتمالية هطول الأمطار.

وحدة تحكم SunriseLamp تعرض لوحة أخرى بعض المعلومات الأساسية حول المنبه وتسمح لك بضبط السطوع. إذا انتقلت إلى الإعدادات ، فيمكنك تكوين أي معلمة للمصباح ، بما في ذلك جدول التنبيه ، وحجم الصوت الأقصى وما إلى ذلك.

شاشة التوقف: تعرض لعبة الحياة على الشاشة بعد فترة من عدم النشاط.

كان هناك ما هو أكثر من ذلك ، لكن بدت أشياء أخرى غير مجدية.

التركيب

لقد قمت بتثبيت كل شيء يدويًا على Raspbian ، والآن يمكنني القول: لا تكرر أخطائي. استخدم KivyPie ، فهو يحتوي على كل شيء مثبت مسبقًا.

بصرف النظر عن ذلك ، ما عليك سوى اتباع دليل التثبيت في مستودع الأكواد.

الخطوة 6: استمتع

أنا شخصياً سعيد بالجهاز. أستخدمه كإضاءة رئيسية في المنزل خلال اليوم ، ويتيح لي الاستيقاظ في الصباح ، إنه أمر مذهل.

أعلم أن التعليمات ليست دقيقة ووصفية للغاية. إذا فعل شخص ما نفس الشيء ولديه مشاكل - سأكون سعيدًا بالمساعدة!