Будильник із функцією «схід сонця» на базі Raspberry Pi Pico

Особливо приємним початком дня стало надходження 164-го номера офіційного журналу «Raspberry Pi Official Magazine», а разом із ним — цей саморобний будильник із ефектом сходу сонця. Цей будильник, створений на базі Raspberry Pi Pico 2 W, чудово вплинув на режим сну однієї пари — і на їхній гаманець.

Хіба зміна пір року не радує? Птахи в'ють гнізда, весняні квіти прикрашають наші сади, а на деревах починають розпускатися бруньки. Ця зима видалася довгою з багатьох причин, а нескінченна темрява, холод і вітер зробили її ще важчою. Не дивно, що дехто з нас мріяв про зимову сплячку! Один з майстрів, Павел Скіба, отримав несподіваний сигнал пробудження, який спонукав його створити будильник із функцією сходу сонця на базі Raspberry Pi Pico, завдяки чому неминучий перехід до ранку став трохи менш різким.

Підніміть тривогу!

Павел висловлює думки багатьох із нас, коли нарікає на нескінченні зимові ночі. «Коли ми повертаємося додому після роботи, вже темно, і темно, коли будильник знову грає ту саму мелодію, яка з кожним ранком дратує нас дедалі більше». Ви, мабуть, також зрозумієте бажання не виходити з теплого ліжка, бо здається, що ще середина ночі. Павло «пасивно» мирився з цим, але «врешті-решт вирішив боротися з зимовою темрявою, коли одного дня почув, як моя кохана дружина сказала: «Досить! Я збираюся купити світловий будильник, і він коштуватиме тобі 250 євро — плюс податок».

Змушений діяти, Павел незабаром дізнався, що науково доведено: людині потрібне світло для повноцінного пробудження, оскільки сонячне світло, потрапляючи на шкіру, запускає в організмі певні біологічні процеси. По суті, «у спальні має бути хоч трохи світла, якщо я хочу позбутися думок на кшталт «адже зараз середина ночі» та інших відчуттів важкості в голові».

О 6-й ранку перші червоні промені світанку імітуються червоними світлодіодами, розташованими за ліжком

Дружина Павела вже згадувала про щось, що могло б вирішити проблему нестачі світла. «Світлові будильники імітують процес сходу сонця, поступово освітлюючи наші спальні, коли ми ще спимо». Починаючи з червоного світла, що сяє на горизонті, лампи для імітації сходу сонця поступово переходять до світліших відтінків, наповнюючи кімнату теплим білим світлом, а потім яскравим білим світлом, щоб допомогти користувачеві прокинутися м’яко — і повністю. Павелу не знадобилося багато часу, щоб зрозуміти, що ці пристрої виглядають так само, як звичайні будильники, але з додаванням «одного або декількох невеликих, але потужних світлодіодів». Як технічний директор компанії RapidLab, що спеціалізується на дослідженнях та розробці Інтернету речей (IoT), створити власний пристрій для нього «не було складно».

Осяяні сонячним світлом

Щоб порадувати дружину — і уникнути натискання кнопки «Купити зараз» на сайті певного інтернет-магазину — Павел взявся збирати необхідні компоненти для заміни того самого ненависного будильника. Пошукавши інформацію про те, як зробити лампу для імітації сходу сонця власноруч, він вирішив, що така ідея його не дуже приваблює, і вирішив створити власну конструкцію, яка даватиме набагато більше світла, ніж будь-який пристрій, доступний у продажу.

Понижуючий перетворювач компенсує різницю в напрузі між 5 В у Raspberry Pi Pico та 12 В у світлодіодах, які вмикаються через певні проміжки часу

Павел провів кілька безсонних ночей, розробляючи цю систему, почавши з кількох потужних світлодіодів, оснащених розсіювачами для захисту очей. Зрештою він вирішив використовувати метрову смугу червоного світла в головах ліжка замість окремих світлодіодів. Це червоне світло вмикається за 40 хвилин до того, як подружжю потрібно прокидатися, відбиваючись від стіни за ними і досить точно імітуючи світанкове сяйво. Теплі білі світлодіоди, розташовані вздовж іншого боку ліжка, відбивають світло вгору приблизно за 30 хвилин до пробудження, а в нижній і верхній частинах ліжка ще одні теплі білі світлодіоди вмикаються через 10 і 20 хвилин.

Уся система керується пристроєм  Raspberry Pi Pico 2 W, підключеним до 1,3-дюймового OLED-модуля Waveshare для відображення часу. Павел обрав систему на базі Raspberry Pi через її низьку вартість та надійність. Він використовував Raspberry Pi Pico в попередніх проєктах, зокрема в інтерактивному папузі з штучним інтелектом Locoloro, який його компанія RapidLab створила для еквадорського ресторану в його рідному місті (див. випуск RPOM № 158).

Потім у кімнаті запалюються світильники — переважно теплого білого світла — щоб м'яко розбудити вас

Павел написав весь код на MicroPython, щоб створити те, що він називає «магією світанку». Хоча сама схема не була надто складною, для неї знадобився понижуючий перетворювач, здатний впоратися з різницею напруги між 5 В у Raspberry Pi Pico 2 W та 12 В у світлодіодних стрічках. У першому прототипі Павела використовувалися два окремі блоки живлення, але, як він зазначає, набагато розумніше було спростити схему підключення. «Занадто багато дротів — це поганий знак для кожного дроту», — міркує він. Оскільки 3,3-вольтні GPIO-контакти Pico не можуть безпосередньо керувати світлодіодними стрічками, для комутації було використано матрицю транзисторів Дарлінгтона ULN2003AN. Також було практичне міркування: створити елегантну та вишукану систему освітлення спальні, яка не мала б привабливих дротів, що могли б зацікавити допитливих дітей.

На останньому етапі яскраве біле світло світить прямо в обличчя сплячої пари

Павел дуже задоволений тим, яким вийшов його будильник Pico Light: «Ніщо не приносить мені більше задоволення, ніж створення пристроїв, які реально працюють і допомагають вирішувати повсякденні завдання». Цей проект є його улюбленим на сьогоднішній день.

Вийшов 164-й номер офіційного журналу Raspberry Pi Official Magazine!

Цей номер можна придбати в Tesco, Sainsbury’s, Asda, WHSmith та інших газетних кіосках, зокрема в магазині Raspberry Pi Store у Кембриджі. Його також можна замовити в нашому інтернет-магазині, який здійснює доставку по всьому світу. Крім того, цифрову версію можна завантажити через наш додаток для Android або iOS.

Ви також можете оформити підписку на друковану версію нашого журналу. Ми не тільки здійснюємо доставку по всьому світу, але й даруємо БЕЗКОШТОВНИЙ Raspberry Pi Pico 2 W усім, хто оформить передплату на шість або дванадцять місяців!