یک لامپ هوشمند مخصوص بهبود کیفیت خواب بسازید

با یک جستجوی ساده در ساختنی می‌توانید لیست بلندی از لامپ‌های هوشمند را پیدا کنید که امکان تغییر رنگ و شدت نور براساس فاکتورهای مختلف را فراهم می‌کنند و با گوشی موبایل کنترل می‌شوند. اما در این پست آموزش ساخت لامپ هوشمند بسیار شیکی را یاد می‌گیرید که برای بهبود کیفیت خواب طراحی شده است.

این لامپ هوشمند که Lumos نام دارد، نور طبیعی خورشید را بازسازی می‌کند و صبح‌ها نور آبی روشن و عصرها نور کهربایی گرمتر تولید می‌کند. تحقیقات مختلف نشان داده نور آبی به تولید کورتیزول – که برای تامین انرژی صبحگاهی بدن لازم است – نور قرمز به تولید ملاتونین – که برای تنظیم خواب مفید است – کمک می‌کند.

با ساخت این لامپ هوشمند می‌توانید مدت زمان زیادی را زیر نور طبیعی که طی کنید و در نتیجه به سلامتی خودتان کمک کنید. لامپ هوشمند Lumos با اتصال به وای فای و استفاده از یادگیری ماشینی، شدت و رنگ نورش را با برنامه خواب شما تنظیم می‌کند.

برنامه و کدهای Lumos کاملاً متن باز هستند و در اینجا قابل دسترسی هستند. به عنوان یک طراح، مهندس یا برنامه نویس می‌توانید این کدها را بهبود بدهید یا آنها را مطابق نیازتان شخصی سازی کنید.

گام اول: وسایل مورد نیاز

• ورق MDF – ۶۰ در ۶۰ سانتیمتر با ضخامت ۵ میلیمتر
• ورق آکریلیک مات – ۶۰ در ۶۰ سانتیمتر با ضخامت ۵ میلیمتر
• ورق میکا – ۲ متر در ۱ متر با ضخامت ۱ میلیمتر
• نوار RGB LED – دوازده ولتی، ۵ میلیمتری
• رزبری پای مدل Zero
• آردوینو مدل Nano/ Pro Mini
• رگولاتور ولتاژ ۷۸۰۵
  سه عدد ماسفت کانال N IRF1404

گام دوم: طراحی مکانیکی

بدنه لامپ هوشمند از ورق MDF، ورق آکریلیک و ورق میکا ساخته می‌شود. اگر قصد ندارید ابعاد لامپ را تغییر بدهید، این ورق‌ها را در ابعاد زیر ببرید:

• پایه MDF – شعاع خارجی: ۲۶ سانتیمتر، شعاع داخلی: ۲۰ سانتیمتر
• پخش کننده نور آکریلیک – شعاع خارجی: ۲۶ سانتیمتر، شعاع داخلی: ۲۰ سانتیمتر
• حلقه نگهدار میکا – عرض: ۴ سانتیمتر، ضخامت: ۱ میلیمتر، طول حلقه بیرونی: ۱۶۴ سانتیمتر، طول حلقه داخلی: ۱۲۶ سانتیمتر.

پایه گرد پایینی لامپ از ورق MDF 5 میلیمتری و پخش کننده نور بالایی از آکریلیک مات ۵ میلیمتری ساخته می‌شود. فایل‌های برش لیزری این دو قطعه را می‌توانید در لینک زیر دانلود کنید (رمز فایل saakhtani.ir است). این دو قطعه با دو حلقه که از نوار میکای یک میلیمتری ساخته می‌شوند، پشتیبانی می‌شوند. نوارهای میکا را با کاتر ببرید و سپس حلقه‌ها را با آنها بسازید. در ضمن می‌توانید از دایره داخلی ورق MDF بریده شده برای ساخت جعبه پروژه استفاده کنید.

گام سوم: بدنه را مونتاژ کنید

ابتدا با استفاده از الگویی که دانلود کرده اید، جای سوراخ‌ها را روی دو سر نوارهای میکا علامت بگذارید. بعد از سوراخ کردن دریل‌ها، دو سر نوارها را طوری روی هم بگذارید که سوراخ‌ها روی هم تراز بشوند. اینکار را برای هر دو نوار میکا تکرار کنید تا دو حلقه شکل بگیرد.

با نوار چرمی‌یک گره بین سوراخ‌ها بزنید تا دو سر نوار میکا بهم وصل بشوند. اینکار را برای هر دو نوار میکا انجام بدهید تا دو حلقه داخلی و خارجی با شعاع‌های ۵۲ و ۴۰ سانتیمتری داشته باشید.

با ترکیب چسب قطره ای، چسب فوری و جوش شیرین حلقه‌های میکا را به لبه‌های داخلی و خارجی پایه MDF بچسبانید. یک سوراخ برای سیم‌های پاور و کنترل کف پایه MDF دریل کنید.

لایه محافظ نوار RGB LED را جدا کنید و نوار را به هر دو حلقه میکا بچسبانید. نوار را تا جایی که می‌توانید نزدیک پایه بچسبانید. به این ترتیب نور LEDها بخوبی پخش می‌شود و مرز بین آنها دیده نمی‌شود. مطمئن شوید هر چهار سیم (پاور و کنترل) به نوار LED وصل هستند و از سوراخ دریل شده کف پایه MDF رد شده اند.

گام چهارم: قطعات الکترونیکی را مونتاژ کنید

رزبری پای از وای فای برای دریافت منطقه زمانی موقعیت استفاده می‌کند. ماژول وای فای داخلی هم برای آنالیز مقادیر RSSI گوشی هوشمند برای محاسبه نزدیکی گوشی استفاده می‌کند.

آردوینو هم برای کنترل و تست مقادیر آنالوگی که شدت نور لامپ هوشمند را تنظیم می‌کنند، استفاده می‌شود. با تغییر مقادیر آنالوگ از طریق PWM، می‌توانید رنگ نوار LED را تغییر بدهید.

آردوینو فقط می‌توانید جریان ۵V, 20mA را از پین‌های I/O تامین کند. اما نوار RGB LED معمولاً به منبع تغذیه ۱۲V, 1A نیاز دارد. برای حل این مشکل از ماسفت به عنوان سوئیچ استفاده می‌کنیم. می‌توانید از پین Gate ماسفت برای کنترل وضعیت ON/ OFF ماسفت استفاده کنید. پین Source هم به نوار LED و پین Drain به زمین وصل می‌شود. هر کدام از پین‌های Gate ماسفت با یک پین PWM آردوینوی جداگانه کنترل می‌شود. نوار LED چهار پین دارد: +۱۲V، R، G و B. پین +۱۲V به پین +۱۲V آداپتور برق ۱۲ ولتی و پین‌ها R، G و B به ترتیب به پین‌های Source هر کدام از ماسفت‌ها وصل می‌شوند.

برد آردوینو کالیبره کردن رنگ‌های نوار LED را ساده تر می‌کند. کالیبراسیون مقادیر RGB به نسبت مدل و سازنده نوار LED RGB متفاوت است. اگر بتوانید کالیبراسیون را با یک مبدل دیجیتال به آنالوگ انجام بدهید، هزینه ساخت لامپ هوشمند کمتر می‌شود.

برای ارتباط بین رزبری پای و آردوینو از پروتکل I2C استفاده کنید. فایل‌های Eagle CAD و شماتیک را هم می‌توانید از لینک زیر دانلود کنید.

گام پنجم: کدها را آپلود کنید

رزبری پای برای تشخیص حضور انسان و بررسی عادت‌های خواب آن استفاده می‌شود. بسته به عادت‌های خواب، روند تغییر رنگ لامپ هوشمند تنظیم می‌شود.

رزبری پای این پروژه با آخرین نسخه سیستم عامل NOOBS کار می‌کند و باید با منطقه زمانی محل ست تان پیکربندی بشود. آدرس MAC ماژول بلوتوث کاربر گوشی هوشمند بعد از تشخیص حضور انسان تایید می‌شود. هنگام خواب باید گوشی هوشمند را در نزدیک ترین مکان ممکن نسبت به لامپ هوشمند قرار بدهید. به همین خاطر بهتر است لامپ را بالای میز کنار تخت نصب کنید. قدرت RSSI بسته به فاصله بین رزبری پای و گوشی هوشمند تغییر می‌کند. وقتی موقعیت رزبری پای در اتاق ثابت بشود، یک مقدار آستانه برای پیکربندی نظارت بر خواب تنظیم می‌شود.

برای دو هفته اول، یک برنامه روشنایی از پیش تعیین شده اجرا می‌شود تا عادت‌های خواب کاربر بررسی بشود. بعد از جمع آوری داده‌های کافی برای مشخص کردن زمان خواب و بیداری کاربر، سیستم طول و زمان برنامه روشنایی را مشخص می‌کند. معمولاً حالت غروب آفتاب یک ساعت قبل از خواب و حالت طلوع خورشید نیم ساعت قبل از بیداری شبیه سازی می‌شود.

کدهای لامپ هوشمند و سایر فایل‌های برنامه ریزی در این لینک قابل دسترسی هستند.

لامپ هوشمند مخصوص خواب آماده است

می‌توانید با اضافه کردن سنسورهای مختلف یا بهبود برنامه، کارایی لامپ هوشمند را بیشتر کنید. اگر این لامپ هوشمند را ساختید، تجربه خودتان را با کاربران ساختنی به اشتراک بگذارید.

منبع

خلاصه مطلب

عنوان مطلب

یک لامپ هوشمند مخصوص بهبود کیفیت خواب بسازید

توضیح کوتاه

با این لامپ هوشمند نور اتاق تان را شبیه نور خورشید کنید!

نویسنده

عاطفه اسدزاده