Načrtovanje in izdelava budilke za postopno svetlobno prebujanje

Trebušak, Tilen (avtor), Hudoklin, Domen (mentor)

V diplomski nalogi predstavljam zasnovo, razvoj in izdelavo naprave za naravno prebujanje, ki omogoča postopno povečevanje svetlobne intenzivnosti pred nastavljenim časom bujenja. Namen naloge je bil razviti rešitev, ki uporabniku omogoča postopen prehod iz spanja v budnost ter pri tem uporablja že obstoječe svetilo v prostoru. Napravo sem zasnoval kot samostojen sistem, ki za delovanje ne potrebuje internetne povezave ali mobilne aplikacije. V teoretičnem delu sem obravnaval značilnosti spanja in prebujanja ter različne obstoječe rešitve, med katere spadajo klasične budilke, samostoječe svetlobne budilke in pametne žarnice. Na podlagi pregleda sem določil zahteve za razvoj lastne naprave. Za krmiljenje sem uporabil mikrokrmilnik Arduino Nano, za merjenje časa realnočasovno uro DS1302 z rezervnim napajanjem, za prikaz pa prikazovalnik TM1637. Uporabniški vmesnik sestavljajo štirje gumbi, dodatno pa sem uporabil LED-diodo za prikaz stanja budilke in piezoelektrični brenčalnik za zvočni alarm. Za krmiljenje obstoječega svetila sem uporabil brezžični sistem na frekvenci 433 MHz. Signale priloženega brezžičnega stikala sem zajel in analiziral, nato pa sem njihovo funkcionalnost posnemal z lastnim radijskim oddajnikom. Naprava pred nastavljenim časom alarma postopoma povečuje svetlobno intenzivnost, ob nastavljenem času pa se vključi še zvočni signal. Elektronsko vezje sem najprej preveril na prototipni plošči, nato pa sem izdelal končno dvoplastno tiskano vezje in leseno ohišje. Izvedel sem uporabniško raziskavo s tremi uporabniki z različnimi načini prebujanja, ki so napravo uporabljali en teden v domačem okolju. Rezultati so pokazali izboljšanje izkušnje prebujanja pri vseh sodelujočih. Najbolj izraziti učinki so bili manj nenadno prebujanje, manjša potreba po uporabi dremeža ter hitrejši prehod v popolno budnost. Končni rezultat je delujoč prototip naprave za naravno prebujanje, ki omogoča postopno svetlobno prebujanje z uporabo obstoječega svetila. Razvita rešitev izpolnjuje zastavljene funkcionalne zahteve ter predstavlja preprosto alternativo samostoječim svetlobnim budilkam in pametnim svetlobnim sistemom.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: naravno prebujanje, svetlobna budilka, simulacija sončnega vzhoda, svetlobna intenzivnost, brezžično krmiljenje, električna inštalacija, Arduino
• Vrsta gradiva: Diplomsko delo/naloga
• Organizacija: FE - Fakulteta za elektrotehniko
• Leto izida: 2026
• PID: 20.500.12556/RUL-188330
• Datum objave v RUL: 21.09.2026

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Design and development of an alarm clock for gradual light-based awakening

Izvleček

In my thesis, I present the design, development, and construction of a device for natural waking that enables a gradual increase in light intensity before the set wake-up time. The aim of the thesis was to develop a solution that allows the user to transition gradually from sleep to wakefulness while using an existing light fixture in the room. I designed the device as a standalone system that does not require an internet connection or a mobile application to operate. In the theoretical part, I examined the characteristics of sleep and waking, as well as various existing solutions, including conventional alarm clocks, standalone wake-up lights, and smart light bulbs. Based on this review, I defined the requirements for the development of my own device. I used an Arduino Nano microcontroller for control, a DS1302 real-time clock with backup power for timekeeping, and a TM1637 display for displaying information. The user interface consists of four buttons, while an LED is additionally used to indicate the alarm status and a piezoelectric buzzer provides the audible alarm. To control the existing light fixture, I used a wireless system operating at a frequency of 433 MHz. I captured and analysed the signals from the supplied wireless switch and then replicated their functionality using my own radio transmitter. Before the set alarm time, the device gradually increases the light intensity, and at the set time, an audible signal is also activated. I first tested the electronic circuit on a prototype board and then produced the final double-sided printed circuit board and a wooden enclosure. I conducted a user study with three users who had different waking habits and used the device for one week in their home environment. The results showed an improvement in the waking experience for all participants. The most noticeable effects were less abrupt waking, a reduced need to use the snooze function, and a faster transition to full wakefulness. The final result is a functional prototype of a natural waking device that enables gradual light-based waking using an existing light fixture. The developed solution meets the defined functional requirements and provides a simple alternative to standalone wake-up lights and smart lighting systems.

• Ključne besede: natural awakening, light alarm clock, sunrise simulation, light intensity, wireless control, electrical installation, Arduino