Master Clock per le scuole basato su Arduino: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

Se la tua scuola, o la scuola per bambini o un'altra posizione si basa su un orologio principale centrale che è rotto, potresti avere un uso per questo dispositivo. Ovviamente sono disponibili nuovi master clock, ma i budget scolastici sono sottoposti a pressioni estreme, ed è davvero un progetto soddisfacente se si hanno le competenze necessarie.

Questo master clock controlla i segnali inviati ai clock slave e li mantiene sincronizzati. Il firmware dell'orologio attualmente supporta il protocollo di sincronizzazione dell'ora nazionale. Il master clock comanda anche le suonerie che possono essere impostate ad orari programmati durante la giornata. Il firmware dell'orologio attualmente supporta due zone di campanello (campanello interno ed esterno). Anche il firmware dell'orologio si adatta automaticamente all'ora legale (può essere disattivata). Questa libreria potrebbe essere utile anche per altri progetti di clock (assicurati di ottenere anche la libreria DateTime modificata). L'orologio viene impostato collegandolo a un computer tramite la porta USB di Arduino ed eseguendo un programma di controllo Java con un'interfaccia GUI. Una volta impostata l'ora e caricato un programma di suoneria, il computer può essere disconnesso. Il design dell'orologio enfatizza la semplicità, con un minimo di controlli. Qualsiasi configurazione complessa viene gestita meglio eseguendo il programma di controllo su un computer e collegandosi temporaneamente all'orologio. L'immagine mostra il pannello frontale dell'orologio. L'interruttore permette di spegnere completamente le campane se non si vogliono le campane (vacanze, giorni di formazione insegnanti ecc.) I LED sono normalmente tutti verdi, qualsiasi altra cosa indica uno stato insolito.

Passaggio 1: scopri l'orologio principale che stai sostituendo

L'orologio principale che è stato sostituito da questo progetto era un "Rauland 2490 Master Clock". Aveva smesso di funzionare durante un temporale con forti fulmini. Gli orologi slave si muovevano molto rapidamente (segnale di sincronizzazione continuo) e l'orologio principale veniva successivamente spento. Così gli orologi della scuola indicavano tutti più o meno la stessa ora, ma tutti sbagliati, e sempre sbagliati. Ciò dimostra che l'espressione "anche un orologio rotto ha ragione due volte al giorno" è falsa. Avrai bisogno di sapere:* quale protocollo viene utilizzato dagli orologi slave (probabilmente puoi indovinare in base alla marca degli orologi)* quanti le zone sono utilizzate per le campane (interne, esterne, edifici diversi, ecc.) La tua scuola (o un'altra posizione) potrebbe anche avere documentazione sotto forma di schemi elettrici. Questi possono essere molto utili durante l'installazione del nuovo orologio.

Passaggio 2: hai bisogno di questi elementi

L'immagine mostra alcuni dei componenti necessari. Avrai bisogno di più. Si prega di lasciare una nota se ho dimenticato qualcosa. Sfortunatamente, questo istruibile è costruito dopo il fatto, quindi non ho tutte le immagini che vorrei. * Arduino (o simile) con un Atmel '328 e una connessione USB (il Duemilanove è perfetto)* Verruca da muro da 12v (diciamo 250 mA, dipende dal numero di relè che guiderai)* Batteria da 9V, supporto e connettore* LED (uno verde, due rosso/verde)* diodi* resistori* relè (uno per ciascuna zona sirena e uno o più per il segnale di sincronizzazione)* LCD (display standard 2x20 caratteri compatibile con HD44780)* contenitori idonei (grande, medio, e piccole scatole di progetto)* spina e jack per l'alimentazione (5,5/2,1 mm ad esempio)* varie viti e hardware vario Computer con* Arduino IDE installato (con le librerie necessarie, vedere il passaggio 5)* il programma Master Clock Control basato su Java (e un ambiente runtime Java e la libreria rxtx)* Porta USB disponibile* Cavo USB per il collegamento ad Arduino* tempo impostato su qualcosa di ragionevole

Passaggio 3: metti insieme l'hardware

Ho usato tre scatole di progetto* una scatola grande per l'elettronica* una scatola media per i circuiti relè (un mix di bassa tensione e alta tensione)* una scatola piccola per le connessioni ad alta tensione Praticare dei fori nelle scatole dove le viti possono tenerle insieme. Fai anche dei buchi dove i fili possono passare tra le scatole. La piccola scatola necessita anche di fori in cui è possibile collegare i cavi per l'installazione. La scatola media necessita di un foro per il fissaggio del portabatteria da 9V. La scatola grande necessita di fori per il connettore USB dell'Arduino e un foro per il jack di alimentazione. Anche il coperchio/parte superiore della scatola grande necessita di fori per i LED, l'interruttore e il display LCD.

Passaggio 4: costruisci l'elettronica

Gli schemi verranno aggiunti presto!

Passaggio 5: il firmware Arduino

Carica lo sketch Arduino "Master Clock Firmware" nell'IDE Arduino. Dovrai anche installare una serie di altre librerie (se non le hai ancora installate)* DateTime (usa la versione modificata allegata qui)* DaylightSavings (vedi il passaggio successivo)* DateTimeStrings* Flash* Streaming* LiquidCrystal (fornito con IDE) Le librerie insieme al codice rendono lo sketch troppo grande per stare in un Arduino ATmega128, motivo per cui è necessario un '328. Forse se rimuovi del codice che non ti serve per il tuo progetto, può adattarsi.

Passaggio 6: la libreria dell'ora legale

Questa è una libreria facoltativa che funziona insieme alla libreria DateTime modificata. Se le modifiche all'ora legale non sono identiche al regime degli Stati Uniti dopo il 2007, è necessario modificare solo una singola funzione che si trova nel proprio file. Infatti, poiché vengono forniti più file per diverse versioni locali, possono essere tutti distribuiti e scelti semplicemente utilizzando l'unico file corretto. Ciò limita la quantità di codice generato per questa libreria.

Passaggio 7: il programma di controllo Java

Questa immagine mostra uno screenshot del programma Java Master Clock Control in esecuzione. Innanzitutto serve per impostare l'ora sulla scheda Arduino.

È possibile comunicare con il Master Clock utilizzando lo strumento seriale dell'IDE Arduino.

Passaggio 8: installazione

Se non sei affatto sicuro delle precauzioni di sicurezza necessarie durante l'installazione del nuovo orologio madre, dovresti probabilmente consultare un elettricista. Il modo più pulito per installare il nuovo master clock è semplicemente bypassare le connessioni del vecchio master clock. Ad esempio, se sul vecchio master clock è presente un terminale che va a massa quando il segnale di sincronizzazione è "on", collegare questo cavo al terminale di sincronizzazione del nuovo master clock. L'altro lato del terminale di sincronizzazione dovrebbe quindi essere collegato a terra in modo che quando il relè collega il filo a terra si ottenga lo stesso effetto. In alternativa, i terminali del relè possono essere collegati a un filo caldo (120 o 24 V CA a seconda delle specifiche dell'orologio slave) e quindi al filo di sincronizzazione. Dipende molto dalla configurazione del sistema esistente e da quanto sei disposto a sporcarti le mani.

Passaggio 9: funziona

Il nuovo orologio principale è stato installato e funziona correttamente in una vera scuola elementare. Questo è un ottimo modo per tutti gli insegnanti di sapere chi sei. I bambini a caso verranno da te e ti ringrazieranno per aver "aggiustato gli orologi". Sì, le persone si avvicineranno anche a te nel negozio di alimentari locale e ti ringrazieranno! La chiave qui, ovviamente, non è sostituire subito l'orologio principale rotto, ma aspettare un po' prima di farlo. L'orologio principale ha gestito la transizione del 1° novembre 2009 dall'ora legale all'ora solare. L'orologio principale mostrava l'ora corretta, ma gli orologi slave no. Ciò era dovuto a un problema di cablaggio elettrico (bug) in cui il relè del segnale di sincronizzazione riceveva alimentazione solo dalla batteria e la batteria era troppo debole. Questo è stato risolto e ora è stato risolto anche il problema di esaurimento della batteria.