Мастер-часы на базе Arduino для школ: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:55

Если ваша школа, детская школа или другое место полагается на центральные главные часы, которые сломаны, вы можете использовать это устройство. Конечно, доступны новые мастер-часы, но школьные бюджеты крайне ограничены, и это действительно удовлетворительный проект, если у вас есть необходимые навыки.

Эти главные часы управляют сигналами, посылаемыми на подчиненные часы, и поддерживают их синхронизацию. Прошивка часов в настоящее время поддерживает протокол синхронизации национального времени. Главные часы также управляют звонками, которые могут быть установлены в определенное время в течение дня. Прошивка часов в настоящее время поддерживает две зоны звонка (внутренний и внешний звонки). Прошивка в часах также автоматически переводится на летнее время (это можно отключить). Эта библиотека также может быть полезна для других проектов часов (обязательно получите модифицированную библиотеку DateTime). Часы настраиваются путем подключения к компьютеру через порт USB Arduino и запуска управляющей программы Java с графическим интерфейсом пользователя. После установки времени и загрузки расписания звонков компьютер можно отключить. Дизайн часов подчеркивает простоту, с минимумом элементов управления. Любую сложную настройку лучше выполнить, запустив управляющую программу на компьютере и временно подключившись к часам. На картинке изображена передняя панель часов. Переключатель позволяет полностью выключить звонки, если звонки не нужны (праздники, дни обучения учителей и т. Д.). Обычно все светодиоды зеленые, все остальное указывает на необычное состояние.

Шаг 1. Узнайте об основных часах, которые вы заменяете

Мастер-часы, которые были заменены в этом проекте, были «Мастер-часы Rauland 2490». Он перестал работать во время грозы с сильной молнией. Ведомые часы двигались очень быстро (непрерывный сигнал синхронизации), а ведущие часы впоследствии отключились. Таким образом, часы в школе показывали примерно одно и то же время, но все неправильно и всегда неправильно. Это доказывает, что выражение «даже сломанные часы показывают правильные часы два раза в день». зоны используются для звонков (внутри, снаружи, в разных зданиях и т. д.). Ваша школа (или другое место) может даже иметь документацию в виде электрических схем. Они могут быть очень полезны при установке новых часов.

Шаг 2. Вам понадобятся эти предметы

На картинке показаны некоторые из компонентов, которые вам понадобятся. Вам понадобится больше. Пожалуйста, оставьте записку, если я что-то забыл. К сожалению, это руководство построено постфактум, поэтому у меня нет всех фотографий, которые я хотел бы. * Arduino (или аналогичный) с Atmel '328 и USB-соединением (Duemilanove идеально подходит) Светодиоды (один зеленый, два красных / зеленых) * диоды * резисторы * реле (по одному для каждой зоны звонка и один или несколько для сигнала синхронизации) * ЖК-дисплей (стандартный 2x20-символьный дисплей, совместимый с HD44780) * подходящие корпуса (большой, средний и небольшие коробки для проектов) * вилка и розетка для питания (например, 5,5 / 2,1 мм) * различные винты и разное оборудование Компьютер с * установленной Arduino IDE (с необходимыми библиотеками, см. шаг 5) * Программа Master Clock Control на основе Java (и среда выполнения Java, и библиотека rxtx) * Доступен USB-порт * USB-кабель для подключения к Arduino * время установлено на что-то разумное

Шаг 3: Соберите оборудование

Я использовал три проектных коробки * одну большую коробку для электроники * одну среднюю коробку для цепей реле (смесь низкого и высокого напряжения) * одну маленькую коробку для высоковольтных соединений. Сделайте отверстия в коробках, где винты могут удерживать их вместе. Также проделайте отверстия в местах, где провода могут проходить между коробками. В маленькой коробке также нужны отверстия, куда можно будет подключить провода для установки. В средней коробке необходимо отверстие для крепления держателя батареи 9 В. В большой коробке нужны отверстия для USB-разъема Arduino и отверстие для разъема питания. Крышка / верх большой коробки также нуждаются в отверстиях для светодиодов, переключателя и ЖК-дисплея.

Шаг 4: Соберите электронику

Схемы скоро будут добавлены!

Шаг 5: Прошивка Arduino

Загрузите скетч Arduino "Master Clock Firmware" в Arduino IDE. Вам также потребуется установить ряд других библиотек (если они еще не установлены) * DateTime (используйте прилагаемую модифицированную версию) * DaylightSavings (см. Следующий шаг) * DateTimeStrings * Flash * Streaming * LiquidCrystal (поставляется с IDE) Библиотеки вместе с кодом делают скетч слишком большим, чтобы поместиться в Arduino ATmega128, поэтому требуется '328. Возможно, если вы удалите какой-то код, который вам не нужен для вашего проекта, он подойдет.

Шаг 6. Библиотека DaylightSavings

Это дополнительная библиотека, которая работает вместе с измененной библиотекой DateTime. Если ваши изменения летнего времени не идентичны режиму «Почта США 2007», то необходимо изменить только одну функцию, которая находится в отдельном файле. Фактически, поскольку предоставляется больше файлов для разных локалей, все они могут быть распределены и выбраны путем простого использования одного правильного файла. Это ограничивает объем кода, созданного для этой библиотеки.

Шаг 7: Программа управления Java

На этом изображении показан снимок экрана запущенной программы Java Master Clock Control. В первую очередь, он используется для установки времени на плате Arduino.

Можно связаться с Master Clock, используя последовательный инструмент Arduino IDE.

Шаг 8: установка

Если вы совсем не уверены в мерах безопасности, необходимых при установке новых материнских часов, вам, вероятно, следует проконсультироваться с электриком. Самый простой способ установить новые главные часы - просто обойти соединения старых главных часов. Например, если на старых главных часах есть клемма, которая замыкается на массу, когда сигнал синхронизации «включен», то подключите этот провод к клемме синхронизации новых главных часов. Затем другая сторона клеммы синхронизации должна быть подключена к земле, чтобы при подключении реле к земле был достигнут тот же эффект. В качестве альтернативы, клеммы реле могут быть подключены к проводу под напряжением (120 или 24 В переменного тока в зависимости от характеристик ведомых часов), а затем к проводу синхронизации. Это действительно зависит от конфигурации существующей системы и от того, насколько вы готовы запачкать руки.

Шаг 9: Работает

Новые главные часы были установлены и исправно работают в реальной начальной школе. Это отличный способ для всех учителей узнать, кто вы. К вам будут подходить случайные дети и благодарить за «починку часов». Да, люди даже будут подходить к вам в местном продуктовом магазине и благодарить вас! Главное здесь, конечно, не в том, чтобы сразу заменить сломанные главные часы, а в том, чтобы подождать некоторое время, прежде чем это делать. Главные часы осуществили переход 1 ноября 2009 года с летнего времени на стандартное время. Ведущие часы показывали правильное время, а ведомые - нет. Это было из-за проблемы с электропроводкой (ошибка), когда реле сигнала синхронизации получало питание только от батареи, а батарея была слишком слабой. Это было исправлено, и теперь проблема с разрядом батареи также решена.