Relógio mestre baseado em Arduino para escolas: 9 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:41

Se a sua escola, escola de crianças ou outro local depende de um relógio central principal que está quebrado, você pode ter um uso para este dispositivo. Novos relógios master estão disponíveis, é claro, mas os orçamentos das escolas estão sob extrema pressão, e é realmente um projeto satisfatório se você tiver as habilidades necessárias.

Este relógio mestre controla os sinais enviados aos relógios escravos e os mantém sincronizados. O firmware no relógio atualmente suporta o protocolo de sincronização da hora nacional. O relógio principal também controla os sinos que podem ser ajustados em horários programados durante o dia. O firmware no relógio atualmente suporta duas zonas de campainha (campainhas internas e externas). O firmware do relógio também se ajusta automaticamente ao horário de verão (pode ser desativado). Esta biblioteca também pode ser útil para outros projetos de relógio (certifique-se de obter também a biblioteca DateTime modificada). O relógio é configurado conectando-o a um computador por meio da porta USB do Arduino e executando um programa de controle Java com uma interface GUI. Depois de definir a hora e carregar a programação da campainha, o computador pode ser desligado. O design do relógio enfatiza a simplicidade, com um mínimo de controles. Qualquer configuração complexa é melhor administrada executando o programa de controle em um computador e conectando-se temporariamente ao relógio. A imagem mostra o painel frontal do relógio. O interruptor permite que os sinos sejam desligados completamente se os sinos não forem desejados (feriados, dias de treinamento de professores, etc.). Os LEDs estão normalmente todos verdes, qualquer outra coisa indica um estado incomum.

Etapa 1: Descubra sobre o relógio principal que você está substituindo

O relógio mestre que foi substituído por este projeto foi um "Relógio Mestre Rauland 2490". Ele parou de funcionar durante uma tempestade com fortes relâmpagos. Os relógios escravos estavam se movendo muito rapidamente (sinal de sincronização contínua), e o relógio mestre foi posteriormente desligado. Assim, os relógios da escola marcavam quase à mesma hora, mas todos errados e sempre errados. Isso prova que a expressão "mesmo um relógio quebrado está certo duas vezes por dia" é falsa. Você precisará saber: * qual protocolo é usado pelos relógios escravos (provavelmente pode adivinhar com base na marca dos relógios) * quantos zonas são usadas para sinos (interno, externo, edifícios diferentes, etc.) Sua escola (ou outro local) pode até ter documentação na forma de diagramas de fiação. Isso pode ser muito útil ao instalar o novo relógio.

Etapa 2: você precisa desses itens

A imagem mostra alguns dos componentes de que você precisará. Você vai precisar de mais. Por favor, deixe uma nota se eu esqueci algo. Infelizmente, este instrutivo é construído após o fato, então não tenho todas as fotos que gostaria. * Arduino (ou semelhante) com um Atmel '328 e uma conexão USB (o Duemilanove é perfeito) * Verruga de parede de 12v (digamos 250 mA, depende do número de relés que você estará dirigindo) * Bateria de 9 V, suporte e conector * LEDs (um verde, dois vermelho / verde) * diodos * resistores * relés (um para cada zona de campainha e um ou mais para o sinal de sincronização) * LCD (tela compatível com HD44780 padrão de 2x20 caracteres) * gabinetes adequados (grande, médio, e pequenas caixas de projeto) * plug and jack for power (5.5 / 2.1 mm, por exemplo) * vários parafusos e diversos hardwaresComputador com * Arduino IDE instalado (com as bibliotecas necessárias, consulte a etapa 5) * o programa Master Clock Control baseado em Java (e um ambiente de execução Java e a biblioteca rxtx) * Porta USB disponível * Cabo USB para conexão ao Arduino * tempo definido para algo razoável

Etapa 3: montar o hardware

Eu usei três caixas de projeto * uma caixa grande para a eletrônica * uma caixa média para os circuitos de relé (uma mistura de baixa tensão e alta tensão) * uma pequena caixa para as conexões de alta tensão Faça furos nas caixas onde os parafusos podem mantê-los juntos. Faça também furos onde os fios possam passar entre as caixas. A pequena caixa também precisa de orifícios onde os fios podem ser ligados para a instalação. A caixa média precisa de um orifício para prender o suporte da bateria de 9V. A caixa grande precisa de orifícios para o conector USB do Arduino e um orifício para o conector de alimentação. A tampa / parte superior da caixa grande também precisa de orifícios para os LEDs, o interruptor e o LCD.

Etapa 4: construir os eletrônicos

Os esquemas serão adicionados em breve!

Etapa 5: o firmware do Arduino

Carregue o esboço "Master Clock Firmware" do Arduino no Arduino IDE. Você também precisará instalar várias outras bibliotecas (se ainda não as tiver instalado) * DateTime (use a versão modificada anexada aqui) * DaylightSavings (consulte a próxima etapa) * DateTimeStrings * Flash * Streaming * LiquidCrystal (vem com IDE) As bibliotecas junto com o código tornam o esboço muito grande para caber em um Arduino ATmega128, razão pela qual um '328 é necessário. Talvez se você remover algum código de que não precisa para o seu projeto, ele pode caber.

Etapa 6: Biblioteca DaylightSavings

Esta é uma biblioteca opcional que funciona junto com a biblioteca DateTime modificada. Se suas mudanças de horário de verão não forem idênticas ao regime dos EUA pós-2007, então é necessário modificar apenas uma única função que está localizada em seu próprio arquivo. Na verdade, à medida que mais arquivos para diferentes localidades são fornecidos, todos eles podem ser distribuídos e escolhidos simplesmente usando o único arquivo correto. Isso limita a quantidade de código gerado para esta biblioteca.

Etapa 7: o programa de controle Java

Esta imagem mostra uma captura de tela do programa Java Master Clock Control em execução. Em primeiro lugar, ele é usado para definir a hora na placa Arduino.

É possível se comunicar com o Master Clock usando a ferramenta serial do Arduino IDE.

Etapa 8: Instalação

Se você não tiver certeza sobre as precauções de segurança necessárias ao instalar o relógio do novo material, você provavelmente deve consultar um eletricista. A maneira mais limpa de instalar o novo relógio principal é simplesmente ignorar as conexões do antigo relógio principal. Por exemplo, se houver um terminal no antigo relógio mestre que puxe para o aterramento quando o sinal de sincronização estiver "ligado", conecte esse fio ao terminal de sincronização do novo relógio mestre. O outro lado do terminal de sincronização deve então ser conectado ao aterramento para que quando o relé conectar o fio ao aterramento o mesmo efeito seja obtido. Como alternativa, os terminais do relé podem ser conectados a um fio ativo (120 ou 24 Vca, dependendo das especificações do relógio escravo) e, em seguida, ao fio de sincronização. Realmente depende da configuração do sistema existente e do quanto você está disposto a sujar as mãos.

Etapa 9: Funciona

O novo relógio mestre foi instalado e está funcionando corretamente em uma escola primária real. Esta é uma ótima maneira de todos os professores saberem quem você é. Crianças aleatórias virão até você e lhe agradecerão por "consertar os relógios". Sim, as pessoas vão até se aproximar de você no supermercado local e agradecer! A chave aqui, é claro, não é substituir o relógio mestre quebrado imediatamente, mas esperar um pouco antes de fazer isso. O relógio principal controlou a transição de 1º de novembro de 2009 do horário de verão para o horário padrão. O relógio mestre mostrava a hora correta, mas os relógios escravos não. Isso ocorreu devido a um problema de fiação elétrica (bug) em que o relé do sinal de sincronização estava recebendo energia apenas da bateria, e a bateria estava muito fraca. Isso foi corrigido e agora o problema de drenagem da bateria também foi corrigido.