این ساعت هشدار آزاردهنده را بسازید و دیگر هیچوقت خواب نمانید!

فرقی نمی‌کند خوابتان چقدر عمیق باشد یا چقدر تبدیل باشید، این ساعت هشدار قطعا شما را بیدار خواهد کرد. ساعت هشدار یک بوق دوچرخه دارد که صدای آن قطعا شما را بیدار خواهد کرد. البته اگر در آپارتمان زندگی می‌کنید بهتر است این بوق را با یک پنل LED قوی جایگزین کنید تا به جای صدا با نور بیدار شوید.

اگر با صدای این بوق بیدار نشوید و آن را برای ۳۰ ثانیه به تعویق بیاندازید، یک سروو موتور لیوان آب را روی شما خالی خواهد کرد. برای اینکه همچنان بخوابید باید خیلی خیلی تنبل باشید.

این ساعت هشدار براساس ماژول ساعت DS1307 طراحی شده که می‎تواند زمان و تاریخ را حفظ کند. این ماژول با باتری سکه‌ای ۳ ولتی تغذیه می‌شود و همین باتری برای مصرف یک سال ماژول کافی است. به این ترتیب ماژول حتی بعد از ری‌استارت شدن هم می‌تواند زمان را نشان بدهد. ریست شدن هم به وسیله آردوینو نانو انجام می‌شود که زمان را هم روی یک LCD 16×2 نشان می‌دهد. با کمک سه دکمه روی ساعت هم می‌توانید زمان زنگ هشدار را تنظیم کنید که به EEPROM داخلی آردوینو ارسال می‌شود. این یعنی حتی اگر ساعت را خاموش کنید هم زنگ هشدار تغییر نخواهد کرد.

خاموش کردن ساعت هشدار به اندازه فشردن یک دکمه ساده نیست. دو LED روی دو دکمه وصل هستند و بنابراین کاربر باید دکمه‌ها را متناسب با LED که روشن می‎شود فشار بدهد. اینکار را باید ۵ بار تکرار کنید. اگر کاربر بعد از ۳۰ ثانیه از زنگ هشدار بیدار نشود، آردوینو سروو موتور را فعال می‌کند تا آب را روی کاربر بپاشد. بوق هم دوباره (بعد از ۳۰ ثانیه) به صدا درمی‌آید و پیغام ری‌استارت شدن ساعت هشدار هم روی LCD به نمایش درمی‌آید.

گام اول: وسایل مورد نیاز

• آردوینو Nano یا UNO
• نمایشگر LCD 16×2
• ماژول DS1307
• بوق دوچرخه الکترونیکی با صدای بلند
• سروو موتور استاندارد
• ماژول رله مخصوص آردوینو
• باتری سربی اسیدی قابل شارژ ۶V 5Ah
• رگولاتور ولتاژ ۷۸۰۵
• سه عدد پوش باتن مومنتاری بزرگ
• سه عدد مقاومت ۱۰K
• دو عدد مقاومت ۳۳۰ ohm
• ترمینال پیچی
• سیم جامپر ماده-ماده و نر-نر
• هدر نر/ماده
• کانکتور باتری
• برد آزمایشی
• تخته چندلا
• اسپری رنگ
• سیم
• فنجان یکبار مصرف

ابزار مورد نیاز

• دستگاه لحیم کاری
• چسب حرارتی
• درمل
• سیم‌چین سیم لخت‌کن
• انبردست
• اره دستی
• پیچ گوشتی
• چسب قطره‌ای

گام دوم: بوق دوچرخه را آماده کنید

برای ساخت ساعت هشدار بوقی را انتخاب کنید که بلندترین صدای ممکن را داشته باشد و با باتری ۹ ولتی تغذیه بشود. معمولا باتری داخل بدنه قرار دارد اما متصل نیست. پس باتری را باز کنید و کاور پلاستیکی باتری را جدا کنید. کانکتور باتری را وصل کنید و دوباره آن را سر جایش قرار بدهید. دکمه را فشار بدهید تا مطمئن شوید بوق کار می‎کند و سپس درپوش را با پیچ سر جایش وصل کنید.

اگر بوق پوش باتن مومنتاری دارد، دیگر نیازی به دکمه ندارید و یک رله کار دستگاه سوئیچینگ را می‌کند.

سیم سوئیچ را طوری ببرید که قسمت بلند سیم طرف بوق بماند. حالا سیم را لخت کنید و آنها را بهم وصل کنید تا مدار کامل بشود و بوق روشن بشود.

گام سوم: شیلد آردوینو را طراحی کنید

برای اینکه اتصالات ساده‌تر بشوند به جای لحیم‌کاری از سیم جامپر استفاده کنید. به این ترتیب جابجا کردن قطعات یا تعویض اتصالات ساده‌تر خواهد شد.

برای آردوینو نانو هم می‌توانید یک شیلد بسازید. برای ساخت شیلد کافی است روی یک برد آزمایشی چند هدر ماده لحیم کنید؛ طوری که پین‌های نر آردوینو به راحتی روی شیلد قرار بگیرند. سپس متناظر هر کدام از هدرهای ماده یک هدر نر لحیم کنید و برای پین‌های ۵V، GND، A4 و A5 هم هدرهای اضافی لحیم کنید. در ضمن از این شیلد می‌توانید برای پروژه‌های دیگر هم استفاده کنید.

گام چهارم: مدار منبع تغذیه ۵V را لحیم کنید

آردوینو نانو یک رگولاتور ولتاژ ۵ ولتی دارد اما این برای ساعت هشدار کافی نیست. اگر از این رگولاتور بیش از حد انرژی بگیرید، هربار آردوینو را ریست خواهد کرد. در پروژه ساعت هشدار یک سروو موتور، یک رله و یک LCD هم داریم و بنابراین باید با رگولاتور L7805 یک منبع تغذیه ۵ ولتی بسازید.

پین‌های ورودی پاور را روی یک ترمینال پیچی و محل اتصال باتری لحیم کنید. به ازای خروجی ۵V و GND چهار هدر ماده لحیم کنید چون برای هر قطعه‌ای که وصل می‎‌شود به دو پین نیاز دارید. برای توضیحات بیشتر به شماتیک کامل در تصاویر بالا دقت کنید.

گام پنجم: دکمه‌ها و LEDها را لحیم کنید

برای تنظیم ساعت هشدار و غیرفعال کردن آن مجموعا به سه دکمه نیاز داریم. دکمه اول ساعت را در حالت تنظیم زنگ هشدار قرار می‌دهد، دکمه دوم برای افزایش ساعت/دقیقه و دکمه سوم برای حرکت بین ساعت و دقیقه تعبیه شده است.

دکمه‌های ۲ و ۳ زیر دو LED لحیم می‌شوند تا بتوانید دکمه‎‌ها را با در نظر گرفتن LEDهایی که روشن می‌شوند، فشار بدهید.

قطعات را طبق تصاویر بالا روی برد آزمایشی لحیم کنید. به هر دکمه یک مقاومت پول‌آپ مقاومت ۱۰K و به هر LED یک مقاومت محدودکننده جریان ۳۳۰Ohm اضافه کنید.

حالا باید هفت سیم به مدار اضافه کنید. دوتا از سیم‌های برای ۵V و GND، سه تا از آنها ورودی سه دکمه و دوتای باقیمانده خروجی LEDها هستند.

چون برای اتصالات از سیم جامپر استفاده می‌کنید، به هر کدام از سیم‌های اضافی یک جامپر نر-نر اضافه کنید تا بعدا به آردوینو وصل بشوند.

در نهایت هم تمام اتصالات را با چسب نواری و چسب حرارتی ثابت کنید.

گام ششم: اجزای چوبی بدنه را ببرید

بدنه چوبی ساعت هشدار را از تخته چندلا می‌سازیم. برای ساخت این بدنه ابتدا قطعات زیر را ببرید:

• دو قطعه ۷.۵×۱۹ سانتیمتری
• دو قطعه ۶.۵×۱۹ سانتیمتری
• دو قطعه ۶.۵×۷.۵ سانتیمتری

بعد از برش هم تمام لبه‎ها را با کاغذ سنباده صاف و نرم کنید. LCD و مدار دکمه‌ها که در گام قبلی ساختید، باید روی پنل جلویی قرار بگیرد. جای هر کدام از قطعات را روی پنل‌ها علامت بزنید و جای نصب آنها را ببرید. همچنین دو سوراخ برای پیچ‌های نصب LCD دریل کنید.

روی پنل سمت راست یک پیچ کوچک برای رد کردن سیم بوق دریل کنید. روی پنل سمت چپی هم یک سوراخ کوچک و یک سوراخ بزرگ برای سروو موتور و باتری دریل کنید.

گام هفتم: پنل‌های چوبی را رنگ کنید

با اسپری رنگ آکریلیک پنل‌های چوبی را رنگ کنید. سپس با چسب قطره‌ای یا چسب حرارتی پنل‌های جلو، راست، چپ و پایین را بهم بچسبانید. سایر قطعات هم بعد از قرار دادن قطعات الکترونیکی نصب خواهند شد.

گام هشتم: منبع تغذیه و ماژول RTC را وصل کنید

با استفاده از سیم جامپر نر-نر، ماژول RTC و مدار منبع تغذیه به آردوینو وصل کنید.

ماژول RTC

• پین VCC به پین ۵V آردوینو
• پین GND به پین GND آردوینو
• پین SDA به پین A4 آردوینو
• پین SCL به پین A5 آردوینو

منبع تغذیه

• خروجی ۵V به پین ۵V آردوینو
• پین GND به پین GND آردوینو

جزییات بیشتر درباره اتصالات را در شماتیک مدار ساعت هشدار ببینید.

گام نهم: سایر قطعات را وصل کنید

در این مرحله هر قطعه‌ای که باقیمانده را وصل کنید. مهترین قطعه این مرحله نمایشگر LCD است که ۱۸ پین دارد و ۸تای آن به آردوینو وصل می‌شود.

علاوه بر این باید یک پتانسیومتر هم برای تنظیم کنتراست به نمایشگر وصل کنید. پین‌های ۱، ۵ و ۱۶ همیشه به زمین وصل می‌شوند و پین‌های ۲ و ۱۵ (که برای نور پس‌زمینه هستند) به +۵V وصل خواهند شد. اگر بخواهید هر اتصال را با یک سیم جامپر جداگانه ایجاد کنید، سیم‎ها نامرتب خواهند شد. بنابراین به جای اینکار بعد از لحیم کردن هدرهای نر به ۱۶ پین LCD تمام پین‌های GND را با یک سیم نازک بهم وصل کنید. پین ۱۵ هم پین نور پس‌زمینه است که از طریق یک مقاومت ۱۰۰Ohm به پین ۲ وصل می‌شود. در نهایت هم یک پتانسیومتر ۱۰K به LCD وصل کنید. پین سمت چپ پتانسیومتر به پین یک LCD، پین راست به پین دو LCD و پین وسطی به پین ۳ وصل می‌شود. سپس پتانسیومتر را با چسب حرارتی پشت نمایشگر بچسبانید. سیم‌ها را هم مرتب کنید و با چسب حرارتی بهم بچسبانید. حالا می‌توانید از این LCD که ۸ سیم جامپر دارد، در هر پروژه‌ای استفاده کنید.

برای اتصال LCD به آردوینوی پروژه ساعت هشدار به ترتیب زیر عمل کنید:

• پین ۱ به پین GND آردوینو
• پین ۲ به پین ۵V آردوینو
• پین ۴ به پین D2 آردوینو
• پین ۶ به پین D3 آردوینو
• پین ۱۱ به پین D4 آردوینو
• پین ۱۲ به پین D5 آردوینو
• پین ۱۳ به پین D6 آردوینو
• پین ۱۴ به پین D7 آردوینو

مدار متشکل از دکمه‌های و LEDها را هم به روش زیر وصل کنید:

• پین VCC به پین ۵V آردوینو
• پین GND به پین GND آردوینو
• پین LED1 به پین D10 آردوینو
• پین LED2 به پین D11 آردوینو
• دکمه ۱ به پین A0
• دکمه ۲ به پین A1
• دکمه ۳ به پین A2

در نهایت هم باید ماژول رله را وصل کنید.

• پین VCC به پین ۵V آردوینو
• پین GND به پین GND آردوینو
• پین Signal به پین D12 آردوینو

گام دهم: قطعات را در بدنه قرار بدهید

ابتدا نمایشگر LCD را با دو پیچ روی پنل جلویی نصب کنید. مدار دکمه و LED را هم از پشت با چسب حرارتی بچسبانید.

حالا دو سیم به ترمینال‌های پیچی روی رله اضافه کنید تا بعدا به بوق ساعت هشدار وصل بشوند. این سیم‌ها را از سوراخ دریل شده روی پنل سمت راست رد کنید.

به همین ترتیب دو سیم هم به مدار منبع تغذیه اضافه کنید تا بعدا به باتری وصل بشوند.

در نهایت سه سیم جامپر نر-ماده وصل کنید؛ طوری که طرف ماده به پین‌های ۵V، GND و D9 آردوینو وصل بشوند. این سه سیم بعدا به سروو موتور وصل خواهند شد.

با دقت تمام ماژول‌ها و مدارها را داخل بدنه بچسبانید و مطمئن شوید سیم‌ها در هم گره نخورده باشند.

گام یازدهم: بوق و کانکتور باتری را وصل کنید

دو سیم سوئیچ بوق دوچرخه را به سیم‌های متصل به رله وصل کنید. بعد از اتصال هم روی آنها را با هیت شرینک بپوشانید.

برای وصل کردن باتری سربی اسیدی هم از دو کانکتور باتری روی کابل‌های تغذیه استفاده کنید.

گام دوازدهم: پایه مکانیزم آب‌پاش را بسازید

این قسمت ساعت هشدار باید از جعبه اصلی و قطعات الکترونیکی دور نگه داشته باشد. این مکانیزم از یک کفی چوبی با دو پنل مستطیلی متصل به یکدیگر ساخته می‌شود. یکی از پنل‌ها باید با کمی شیب نصب بشود تا آب از روی آن روی صورت فرد خوابیده بریزد.

قطعه مربعی کفی را در ابعاد ‍۱۵×۱۵ سانتیمتر و دو پنل مستطیلی را در ابعاد ۵×۲۰ سانتیمتر ببرید. می‌توانید این پنل‌ها را رنگ کنید یا با کاغذ سفید بپوشانید.

اولین پنل مستطیلی را با گیره فلزی و پیچ روی کفی قرار بدهید. پنل دوم را با زاویه ۴۵ درجه روی پنل اول قرار بدهید و سروو را روی آن نصب کنید. برای اتصال سروو باید یک سوراخ بزرگ ایجاد کنید. در نهایت هم یک فنجان یکبار مصرف را با یک تکه چوب یا فلز به شفت سروو وصل کنید. اینکار را طوری انجام بدهید که وقتی سروو ‍۱۸۰ درجه بچرخد، لیوان کاملا برعکس شده باشد.

گام سیزدهم: آردوینو را برنامه‎ریزی کنید

برای آماده‌سازی ماژول RTC باید زمان و تاریخ فعلی را به آن بدهید. برای اینکار کتابخانه‌های DS1307RTC¬ و Time را از لینک زیر دانلود کنید (رمز فایل saakhtani.ir است)، نرم‌افزار Arduino IDE را باز کنید و در قسمت sketch گزینه include library را انتخاب کنید. سپس روی add .ZIP library کلید کنید و فایل‌های زیپ دانلود شده را به صورت جداگانه انتخاب کنید. حالا کتابخانه‌ها ایمپورت شده‌اند.

نرم‌افزار IDE را ری‌استارت کنید و از قسمت file>examples>DS1307RTC نمونه کد SetTime را باز کنید. این کد را روی برد آردوینو آپلود کنید. به قسمت سریال مانیتور بروید تا زمان به صورت خودکار روی ماژول RTC آپلود بشود و روی سریال مانیتور به نمایش دربیاید.

برای کدهای اصلی ساعت هشدار به یک کتابخانه RTC دیگر نیاز دارید. فایل RTClib را به همان روشی که در بالا توضیح دادیم در نرم‌افزار IDE ایمپورت کنید.

حالا می‎توانید کدهای اصلی را روی برد آردوینو آپلود کنید. کدهای زیر را کپی کنید و بعد از انتخاب برد و پورت COM مناسب، آنها را روی آردوینو آپلود کنید.

=۰; a--) // loop to run for 30 seconds
   {
    lcd.clear();
    lcd.print("Wake up Pal!");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print(a);
    
    if(count==5) // check if all buttons are pressed
    {
      a=-2;
      break; // if yes then come out of loop
    }
    
    if(var==1) 
    {
      if(digitalRead(incr)==HIGH) // if button to corresponding led is pressed
      {
        count++;
        var=2;
        digitalWrite(led1, LOW);
        digitalWrite(led2, HIGH); // switch off led and switch on the other one
      }
    }
    
    if(var==2)
    {
      if(digitalRead(next)==HIGH)
      {
        count++;
        var=1;
        digitalWrite(led2, LOW);
        digitalWrite(led1, HIGH); // switch off led and switch on the other one
      }
    }
    
    delay(1000);
   }
   
   if(a==-2) // if all buttons are pressed in current order
   {
    digitalWrite(buzzer, LOW); // switch off buzzer
    lcd.clear();
    lcd.print("Alarm Disabled");
    delay(60000); // wait for 1 minute
    digitalWrite(led1, LOW);
    digitalWrite(led2, LOW);
   }
   
   if(a==-1) // if time goes out
   {
   while(true) // run an infinite loop
    {
      lcd.clear();
      lcd.print("Wake Up Now!!");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("Restart Clock!");
      myservo.write(100);
      delay(5000);
    }
   }
   
}
}">??

گام چهاردهم: کاور پشتی را بچسبانید

بعد از اینکه همه قطعات را نصب کردید، ابتدا کاور بالایی را با چسب قطره‎ای بچسبانید. کاور پشتی باید جداشدنی باشد تا همیشه به قطعات داخلی دسترسی داشته باشید. دو سوراخ روی کاور پشتی دریل کنید، دو گیره فلزی تاشده را به دو طرف پنل وصل کنید و به کمک پیچ کاور را به بدنه وصل کنید.

گام پانزدهم: ساعت را کامل کنید

در نهایت هم باید سه سیم باقیمانده را به سروو موتور وصل کنید.

• سیم VCC (قرمز) به ۵V
• سیم GND (مشکی) به GND
• سیم سیگنال (زرد) به D9 (که پین PWM است)

حالا فقط کافی است باتری را وصل کنید تا ساعت زمان درست را نشان بدهد. اگر زمان درست نبود، اتصالات را چک کنید و دوباره امتحان کنید. اگر باز هم اشکال برطرف نشد، گام سیزدهم را از اول انجام بدهید.

ساعت هشدار آماده است

به همین سادگی یک ساعت هشدار بسیار آزاردهنده و سرسخت ساختید. حالا فقط باید ساعت را تنظیم کنید. برای اینکار:

1. دکمه یک را فشار بدهید.
2. برای افزایش ساعت دکمه ۲ را فشار بدهید.
3. برای رفتن روی دقیقه دکمه ۳ را فشار بدهید.
4. برای افزایش دقیقه دوباره دکمه ۲ را فشار بدهید.
5. برای تنظیم ساعت هم دکمه ۳ را دوباره فشار بدهید.

برای استفاده از ساعت هشدار می‌توانید از هر نوع منبع تغذیه بین ۶ تا ۱۲ ولتی استفاده کنید. برای استفاده مداوم هم بهتر است به جای باتری از آداپتور استفاده کنید. باتری لیتیوم یونی ۱۸۶۵۰ هم انتخاب خوبی است. البته ساعت با باتری ۵Ah تا چند روز کار خواهد کرد.

منبع