Intelligenter Sonnenaufgangs-Wecker: Sanftes Aufwachen mit Licht

Komponenten und Zubehör

Komponente	Menge
Arduino Nano R3	1
DS3231 Echtzeituhr-Modul (RTC)	1
TRIAC (z. B. BT136) + Optokoppler 4N35 (Nulldurchgang) + MOC3063 (TRIAC-Ansteuerung)	je 1
5V 700mA Step-Down-Netzteil (für Arduino & Logik)	1
Glühlampenfassung (E27) aus alter Lampe	1
Lochrasterplatine, Widerstände, Kondensatoren, Kabel	nach Bedarf

Projektbeschreibung

Im Winter ist es morgens um 6 Uhr noch dunkel und kalt. Dieses Projekt simuliert einen künstlichen Sonnenaufgang: Eine in die vorhandene Deckenlampe eingebaute „smart Glühbirne“ dimmt das Licht über 30–60 Minuten langsam hoch – ein sanfter, natürlicher Wecker.

Glühbirnen-Basis

Eine alte Glühbirne wird zerbrochen (Glas entfernen), der E27-Sockel mit Drähten an Plus/Minus angelötet – das wird die mechanische und elektrische Basis.

Hochspannungsteil (230 V AC)

LEBENSGEFAHR! Arbeiten an Netzspannung nur mit entsprechender Qualifikation. Der TRIAC schneidet die Sinuswelle phasengesteuert an (Phasenanschnitt), um die Lampe zu dimmen. Dazu muss der Nulldurchgang der Netzspannung exakt erkannt werden.

• 4N35 (U1): Optokoppler mit Transistor – detektiert Nulldurchgang, galvanische Trennung zur Logik.
• MOC3063 (U2): Optokoppler mit TRIAC-Ausgang – treibt den Leistungstriac (Q2) an, ebenfalls galvanisch getrennt. Wichtig: Kein Nulldurchgangs-TRIAC-Optokoppler verwenden (schaltet nur bei Nulldurchgang ein).

Niederspannungsteil

• Arduino Nano: Steuert TRIAC über Timer-Interrupt, liest RTC, misst Umgebungslicht.
• DS3231 RTC: Präzise Uhrzeit, Pufferbatterie hält Zeit bei Stromausfall.
• 5V Step-Down: Versorgt Arduino & Logik direkt aus der Lampenfassung.

Firmware-Logik

1. Beim Einschalten (Lichtschalter) geht die Lampe an und dimmt langsam ab – Funktionstest.
2. Nachts prüft die RTC die Zeit.
3. Um 06:00 Uhr beginnt der „Sonnenaufgang“: langsames Hochdimmen auf 100 %.
4. Ein Fotowiderstand (LDR) verhindert Einschalten, wenn der Raum bereits hell ist (Energiesparen).
5. Ausgeschaltet wird über den Wandschalter.

Code

/* Smart Sunrise Alarm – Arduino Nano + DS3231 + TRIAC-Dimmer
 * Autor: Jiri Praus (https://twitter.com/jipraus)
 * Inspiration: https://arduinotehniq.blogspot.com/2014/10/ac-light-dimmer-with-arduino.html
 */
#include <TimerOne.h>
#include "RTClib.h"

#define TRIAC_PIN 2
#define ZERO_CROSS_PIN 3
#define LIGHT_SENSOR_PIN A6
#define FREQUENCY_STEP 75       // µs pro Dimmstufe @ 50 Hz (65 für 60 Hz)
#define CHANGE_DIM_LEVEL_EVERY 1 // Dimmstufe alle N Sekunden ändern
#define MAX_DIM_LEVEL 128       // aus
#define MIN_DIM_LEVEL 0         // an
#define DARK_THRESHOLD 300      // LDR-Schwelle für „dunkel“

volatile byte triacCounter = 0;
volatile boolean zeroCrossed = false;
byte dimLevel = MIN_DIM_LEVEL;
boolean lightOn = false;

RTC_DS3231 rtc;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  digitalWrite(TRIAC_PIN, LOW);
  pinMode(TRIAC_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ZERO_CROSS_PIN, INPUT);
  pinMode(LIGHT_SENSOR_PIN, INPUT);

  if (!rtc.begin()) { Serial.println("RTC not found"); while(1); }
  if (rtc.lostPower()) {
    Serial.println("RTC lost power, setting compile time");
    rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));
  }

  noInterrupts();
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(ZERO_CROSS_PIN), zeroCrossDetected, RISING);
  interrupts();
  Timer1.initialize(FREQUENCY_STEP);
  Timer1.attachInterrupt(triacTimerInterrupt, FREQUENCY_STEP);
}

void loop() {
  delay(CHANGE_DIM_LEVEL_EVERY * 1000);
  checkAlarmClock();
  adjustDimLevel();
  debugPrint();
}

void zeroCrossDetected() {
  zeroCrossed = true;
  triacCounter = 0;
  digitalWrite(TRIAC_PIN, LOW);
}

void triacTimerInterrupt() {
  if (dimLevel >= MAX_DIM_LEVEL) {
    digitalWrite(TRIAC_PIN, LOW);
  } else if (dimLevel <= MIN_DIM_LEVEL) {
    digitalWrite(TRIAC_PIN, HIGH);
  } else if (zeroCrossed) {
    if (triacCounter >= dimLevel) {
      digitalWrite(TRIAC_PIN, HIGH);
      zeroCrossed = false;
    } else {
      triacCounter++;
    }
  }
}

void adjustDimLevel() {
  if (lightOn && dimLevel > MIN_DIM_LEVEL) dimLevel--;
  else if (!lightOn && dimLevel < MAX_DIM_LEVEL) dimLevel++;
}

void checkAlarmClock() {
  if (!lightOn && isRoomDark()) {
    DateTime now = rtc.now();
    if (now.hour() == 6 && now.minute() == 0) lightOn = true;
  }
}

boolean isRoomDark() {
  return analogRead(LIGHT_SENSOR_PIN) < DARK_THRESHOLD;
}

void debugPrint() {
  Serial.print("lightOn="); Serial.println(lightOn);
  Serial.print("dimLevel="); Serial.println(dimLevel);
  DateTime now = rtc.now();
  Serial.print("datetime=");
  Serial.print(now.year()); Serial.print('/');
  Serial.print(now.month()); Serial.print('/');
  Serial.print(now.day()); Serial.print(' ');
  Serial.print(now.hour()); Serial.print(':');
  Serial.print(now.minute()); Serial.print(':');
  Serial.println(now.second());
  Serial.print("lightLevel="); Serial.println(analogRead(LIGHT_SENSOR_PIN));
}

Schaltpläne

Ausblick

Nach Testphase: Einbindung ins Smart Home (Bluetooth/WiFi), variable Weckzeiten per App, Farbtemperatur-Änderung (RGB-LED statt Glühlampe).