Master Clock για σχολεία με βάση το Arduino: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Εάν το σχολείο ή το παιδικό σας σχολείο ή άλλη τοποθεσία βασίζεται σε κεντρικό κεντρικό ρολόι που είναι σπασμένο, μπορεί να χρησιμοποιείτε αυτήν τη συσκευή. Νέα κύρια ρολόγια είναι φυσικά διαθέσιμα, αλλά οι προϋπολογισμοί των σχολείων βρίσκονται υπό ακραίες πιέσεις και είναι πραγματικά ένα ικανοποιητικό έργο εάν διαθέτετε τις απαραίτητες δεξιότητες.

Αυτό το κύριο ρολόι ελέγχει τα σήματα που αποστέλλονται στα ρολόγια και τα διατηρεί συγχρονισμένα. Το υλικολογισμικό στο ρολόι υποστηρίζει αυτήν τη στιγμή το πρωτόκολλο National Time synchronization. Το κύριο ρολόι ελέγχει επίσης τις καμπάνες που μπορούν να ρυθμιστούν σε προγραμματισμένες ώρες κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το υλικολογισμικό στο ρολόι υποστηρίζει αυτήν τη στιγμή δύο ζώνες καμπάνας (εσωτερικά και εξωτερικά κουδούνια). Το υλικολογισμικό στο ρολόι προσαρμόζεται επίσης αυτόματα στη θερινή ώρα (αυτό μπορεί να απενεργοποιηθεί). Αυτή η βιβλιοθήκη μπορεί επίσης να είναι χρήσιμη για άλλα έργα ρολογιού (βεβαιωθείτε ότι έχετε επίσης την τροποποιημένη βιβλιοθήκη DateTime). Το ρολόι ρυθμίζεται συνδέοντάς το με έναν υπολογιστή μέσω της θύρας USB Arduino και εκτελώντας ένα πρόγραμμα ελέγχου Java με διεπαφή GUI. Μόλις οριστεί η ώρα και φορτωθεί ένα χρονοδιάγραμμα κουδουνιού, ο υπολογιστής μπορεί να αποσυνδεθεί. Ο σχεδιασμός του ρολογιού δίνει έμφαση στην απλότητα, με ελάχιστα χειριστήρια. Οποιαδήποτε πολύπλοκη ρύθμιση αντιμετωπίζεται καλύτερα εκτελώντας το πρόγραμμα ελέγχου σε υπολογιστή και συνδέοντας προσωρινά το ρολόι. Η εικόνα δείχνει τον μπροστινό πίνακα του ρολογιού. Ο διακόπτης επιτρέπει την απενεργοποίηση των κουδουνιών εάν δεν θέλετε κουδούνια (αργίες, ημέρες εκπαίδευσης εκπαιδευτικών κ.λπ.) Τα LED είναι κανονικά όλα πράσινα, οτιδήποτε άλλο υποδηλώνει μια ασυνήθιστη κατάσταση.

Βήμα 1: Μάθετε για το κύριο ρολόι που αντικαθιστάτε

Το κύριο ρολόι που αντικαταστάθηκε από αυτό το έργο ήταν ένα "Rauland 2490 Master Clock". Είχε σταματήσει να λειτουργεί κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας με ισχυρό κεραυνό. Τα ρολόγια σκλάβων κινούνταν πολύ γρήγορα (σήμα συνεχούς συγχρονισμού) και το κύριο ρολόι έκλεισε στη συνέχεια. Έτσι, τα ρολόγια στο σχολείο έδειχναν όλα περίπου την ίδια ώρα, αλλά όλα λάθος και πάντα λάθος. Αυτό αποδεικνύει ότι η έκφραση "ακόμη και ένα σπασμένο ρολόι είναι σωστό δύο φορές την ημέρα" είναι ψευδής. Θα πρέπει να γνωρίζετε:* ποιο πρωτόκολλο χρησιμοποιείται από τα ρολόγια σκλάβων (πιθανώς να μαντέψετε με βάση τη μάρκα των ρολογιών)* πόσα Οι ζώνες χρησιμοποιούνται για κουδούνια (εσωτερικά, εξωτερικά, διαφορετικά κτίρια κλπ) Το σχολείο σας (ή άλλη τοποθεσία) μπορεί να έχει τεκμηρίωση με τη μορφή διαγραμμάτων καλωδίωσης. Αυτά μπορεί να είναι πολύ χρήσιμα κατά την εγκατάσταση του νέου ρολογιού.

Βήμα 2: Χρειάζεστε αυτά τα στοιχεία

Η εικόνα δείχνει μερικά από τα στοιχεία που θα χρειαστείτε. Θα χρειαστείτε περισσότερα. Παρακαλώ αφήστε ένα σημείωμα αν ξέχασα κάτι. Δυστυχώς, αυτό το διδακτικό είναι κατασκευασμένο μετά το γεγονός, οπότε δεν έχω όλες τις εικόνες που θα ήθελα. * Arduino (ή παρόμοιο) με Atmel '328 και σύνδεση USB (το Duemilanove είναι τέλειο)* κονδυλωμάτων τοίχου 12v (ας πούμε 250 mA, εξαρτάται από τον αριθμό των ρελέ που θα οδηγήσετε)* Μπαταρία 9V, θήκη και υποδοχή* LED (μία πράσινη, δύο κόκκινες/πράσινες)* δίοδοι* αντιστάσεις* ρελέ (μία για κάθε ζώνη καμπάνας και μία ή περισσότερες για το σήμα συγχρονισμού)* LCD (τυπική συμβατή οθόνη 2x20 χαρακτήρων HD44780)* κατάλληλα περιβλήματα (μεγάλα, μεσαία, και μικρά κουτιά έργου)* βύσμα και βύσμα για ισχύ (5,5/2,1 mm για παράδειγμα)* διάφορες βίδες και διάφορα υλικά Υπολογιστής με* εγκατεστημένο το Arduino IDE (με τις βιβλιοθήκες που απαιτούνται, βλ. βήμα 5)* το πρόγραμμα Master Clock Control που βασίζεται σε Java (και περιβάλλον εκτέλεσης Java, και βιβλιοθήκη rxtx)* Διαθέσιμη θύρα USB* Καλώδιο USB για σύνδεση στο Arduino* ο χρόνος έχει οριστεί σε κάτι λογικό

Βήμα 3: Βάλτε το μαζί το υλικό

Χρησιμοποίησα τρία κουτιά έργου* ένα μεγάλο κουτί για τα ηλεκτρονικά* ένα μεσαίο κουτί για τα κυκλώματα ρελέ (μείγμα χαμηλής τάσης και υψηλής τάσης)* ένα μικρό κουτί για συνδέσεις υψηλής τάσης Κάντε τρύπες στα κουτιά όπου οι βίδες μπορούν να τις συγκρατήσουν μαζί. Κάντε επίσης τρύπες όπου τα καλώδια μπορούν να μπουν μεταξύ των κουτιών. Το μικρό κουτί χρειάζεται επίσης τρύπες όπου μπορούν να συνδεθούν σύρματα για εγκατάσταση. Το μεσαίο κουτί χρειάζεται μια τρύπα για τη στερέωση της θήκης μπαταρίας 9V. Το μεγάλο κουτί χρειάζεται τρύπες για τη σύνδεση USB του Arduino και μια τρύπα για την υποδοχή τροφοδοσίας. Το καπάκι/επάνω μέρος του μεγάλου κουτιού χρειάζεται επίσης τρύπες για τα LED, το διακόπτη και την οθόνη LCD.

Βήμα 4: Δημιουργήστε τα Ηλεκτρονικά

Σχήματα θα προστεθούν σύντομα!

Βήμα 5: Το υλικολογισμικό Arduino

Φορτώστε το σκίτσο "Master Clock Firmware" Arduino στο Arduino IDE. Θα χρειαστεί επίσης να εγκαταστήσετε μια σειρά από άλλες βιβλιοθήκες (αν δεν τις έχετε εγκαταστήσει ακόμα)* DateTime (χρησιμοποιήστε την τροποποιημένη έκδοση που επισυνάπτεται εδώ)* DaylightSavings (δείτε το επόμενο βήμα)* DateTimeStrings* Flash* Streaming* LiquidCrystal (συνοδεύεται από IDE) Οι βιβλιοθήκες μαζί με τον κώδικα καθιστούν το σκίτσο πολύ μεγάλο για να χωρέσει σε ένα Arduino ATmega128, γι 'αυτό χρειάζεται ένα' 328. Perhapsσως αν αφαιρέσετε κάποιον κώδικα που δεν χρειάζεστε για το έργο σας, μπορεί να χωρέσει.

Βήμα 6: The DaylightSavings Library

Αυτή είναι μια προαιρετική βιβλιοθήκη που λειτουργεί μαζί με την τροποποιημένη βιβλιοθήκη DateTime. Εάν οι αλλαγές θερινής ώρας δεν είναι πανομοιότυπες με το καθεστώς των ΗΠΑ μετά το 2007, τότε είναι απαραίτητο να τροποποιήσετε μόνο μια συνάρτηση που βρίσκεται στο δικό της αρχείο. Στην πραγματικότητα, καθώς παρέχονται περισσότερα αρχεία για διαφορετικές τοπικές ρυθμίσεις, μπορούν να διανεμηθούν και να επιλεγούν χρησιμοποιώντας απλά το ένα σωστό αρχείο. Αυτό περιορίζει τον αριθμό του κώδικα που δημιουργείται για αυτήν τη βιβλιοθήκη.

Βήμα 7: Το πρόγραμμα ελέγχου Java

Αυτή η εικόνα δείχνει ένα στιγμιότυπο οθόνης του προγράμματος Java Master Clock Control που εκτελείται. Πρώτα απ 'όλα, χρησιμοποιείται για να ρυθμίσετε την ώρα στον πίνακα Arduino.

Είναι δυνατή η επικοινωνία με το Master Clock χρησιμοποιώντας το σειριακό εργαλείο του Arduino IDE.

Βήμα 8: Εγκατάσταση

Εάν δεν είστε καθόλου σίγουροι για τις προφυλάξεις ασφαλείας που είναι απαραίτητες κατά την εγκατάσταση του νέου ρολογιού, θα πρέπει να συμβουλευτείτε έναν ηλεκτρολόγο. Ο πιο καθαρός τρόπος για να εγκαταστήσετε το νέο κύριο ρολόι είναι απλά να παρακάμψετε τις συνδέσεις του παλιού κύριου ρολογιού. Για παράδειγμα, εάν υπάρχει ένας ακροδέκτης στο παλιό κύριο ρολόι που τραβιέται στη γείωση όταν το σήμα συγχρονισμού είναι "ενεργοποιημένο", τότε συνδέστε αυτό το καλώδιο στο τερματικό συγχρονισμού του νέου κύριου ρολογιού. Η άλλη πλευρά του ακροδέκτη συγχρονισμού θα πρέπει στη συνέχεια να συνδεθεί στη γείωση, έτσι ώστε όταν το ρελέ συνδέσει το καλώδιο στη γείωση να επιτευχθεί το ίδιο αποτέλεσμα. Εναλλακτικά, οι ακροδέκτες του ρελέ μπορούν να συνδεθούν σε ένα θερμό καλώδιο (120 ή 24V AC ανάλογα με τις προδιαγραφές του ρολογιού) και στη συνέχεια στο καλώδιο συγχρονισμού. Εξαρτάται πραγματικά από τη διαμόρφωση του υπάρχοντος συστήματος και από το πόσο είστε διατεθειμένοι να λερώσετε τα χέρια σας.

Βήμα 9: Λειτουργεί

Το νέο κύριο ρολόι έχει εγκατασταθεί και λειτουργεί σωστά σε ένα πραγματικό δημοτικό σχολείο. Αυτός είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να μάθουν όλοι οι δάσκαλοι ποιος είσαι. Τυχαία παιδιά θα έρθουν κοντά σας και θα σας ευχαριστήσουν που «φτιάξατε τα ρολόγια». Ναι, οι άνθρωποι θα σας πλησιάσουν ακόμη και στο τοπικό παντοπωλείο και θα σας ευχαριστήσουν! Το κλειδί εδώ φυσικά δεν είναι να αντικαταστήσετε το σπασμένο κύριο ρολόι αμέσως, αλλά να περιμένετε λίγο πριν το κάνετε. Το κύριο ρολόι χειρίστηκε τη μετάβαση της 1ης Νοεμβρίου 2009 από την θερινή ώρα στην κανονική ώρα. Το κύριο ρολόι έδειξε τη σωστή ώρα, αλλά τα ρολόγια σκλάβων όχι. Αυτό οφειλόταν σε πρόβλημα ηλεκτρικής καλωδίωσης (σφάλμα) όπου το ρελέ σήματος συγχρονισμού έπαιρνε ενέργεια μόνο από την μπαταρία και η μπαταρία ήταν πολύ αδύναμη. Αυτό διορθώθηκε και τώρα διορθώθηκε επίσης το πρόβλημα αποστράγγισης της μπαταρίας.