Arduino-basierte Hauptuhr für Schulen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:23

Wenn Ihre Schule, Kinderschule oder ein anderer Standort auf eine defekte Hauptuhr angewiesen ist, haben Sie möglicherweise eine Verwendung für dieses Gerät. Natürlich gibt es neue Meisteruhren, aber die Schulbudgets stehen unter extremem Druck, und es ist wirklich ein zufriedenstellendes Projekt, wenn Sie die erforderlichen Fähigkeiten haben.

Diese Master-Clock steuert die an die Slave-Clocks gesendeten Signale und hält sie synchronisiert. Die Firmware in der Uhr unterstützt derzeit das National Time Synchronisationsprotokoll. Die Hauptuhr steuert auch die Glocken, die tagsüber zu festgelegten Zeiten eingestellt werden können. Die Firmware der Uhr unterstützt derzeit zwei Klingelzonen (Innen- und Außenklingel). Die Firmware in der Uhr stellt sich auch automatisch auf Sommerzeit um (diese kann ausgeschaltet werden). Diese Bibliothek kann auch für andere Uhrenprojekte nützlich sein (stellen Sie sicher, dass Sie auch die modifizierte DateTime-Bibliothek erhalten). Die Uhr wird eingerichtet, indem sie über den Arduino-USB-Anschluss an einen Computer angeschlossen und ein Java-Steuerungsprogramm mit einer GUI-Schnittstelle ausgeführt wird. Nachdem die Uhrzeit eingestellt und ein Klingelplan geladen wurde, kann der Computer vom Computer getrennt werden. Das Design der Uhr betont Einfachheit mit einem Minimum an Bedienelementen. Jedes komplexe Setup wird besser gehandhabt, indem das Steuerungsprogramm auf einem Computer ausgeführt und vorübergehend eine Verbindung zur Uhr hergestellt wird. Das Bild zeigt die Vorderseite der Uhr. Der Schalter ermöglicht das vollständige Abschalten von Klingeln, wenn Klingeln nicht erwünscht sind (Ferien, Lehrerbildungstage etc.) Die LEDs sind normalerweise alle grün, alles andere zeigt einen ungewöhnlichen Zustand an.

Schritt 1: Informieren Sie sich über die Hauptuhr, die Sie ersetzen

Die durch dieses Projekt ersetzte Hauptuhr war eine "Rauland 2490 Master Clock". Es hatte während eines Gewitters mit starkem Blitzschlag aufgehört zu arbeiten. Die Nebenuhren bewegten sich sehr schnell (kontinuierliches Synchronisationssignal) und die Hauptuhr wurde anschließend abgeschaltet. So zeigten die Uhren in der Schule alle ungefähr die gleiche Zeit, aber alle falsch, und immer falsch. Dies beweist, dass der Ausdruck "sogar eine kaputte Uhr ist zweimal am Tag richtig" falsch ist. Sie müssen wissen: * welches Protokoll von den Nebenuhren verwendet wird (kann wahrscheinlich anhand des Herstellers der Uhren erraten) * wie viele Zonen werden für Klingeln verwendet (innen, außen, verschiedene Gebäude usw.) Ihre Schule (oder ein anderer Ort) verfügt möglicherweise sogar über eine Dokumentation in Form von Schaltplänen. Diese können beim Einbau der neuen Uhr sehr hilfreich sein.

Schritt 2: Sie benötigen diese Artikel

Das Bild zeigt einige der Komponenten, die Sie benötigen. Sie werden mehr brauchen. Bitte hinterlassen Sie eine Notiz, wenn ich etwas vergessen habe. Leider ist dieses instructable nachträglich konstruiert, so dass ich nicht alle Bilder habe, die ich möchte. * Arduino (oder ähnlich) mit einem Atmel '328 und einem USB-Anschluss (das Duemilanove ist perfekt) * 12 V Wandwarze (sagen wir 250 mA, hängt von der Anzahl der Relais ab, die Sie fahren werden) * 9 V Batterie, Halter und Stecker * LEDs (eine grüne, zwei rot/grün)* Dioden* Widerstände* Relais (eine für jede Klingelzone und eine oder mehrere für das Synchronisationssignal)* LCD (Standard 2x20 Zeichen HD44780-kompatibles Display)* geeignete Gehäuse (groß, mittel.), und kleine Projektboxen)* Stecker und Buchse für Strom (zum Beispiel 5,5/2,1 mm)* verschiedene Schrauben und sonstige HardwareComputer mit* installierter Arduino IDE (mit den benötigten Bibliotheken, siehe Schritt 5)* das Java-basierte Master Clock Control-Programm (und eine Java-Laufzeitumgebung und die rxtx-Bibliothek)* USB-Anschluss verfügbar* USB-Kabel zum Anschluss an den Arduino* Zeit auf etwas vernünftiges eingestellt

Schritt 3: Setzen Sie die Hardware zusammen

Ich habe drei Projektboxen verwendet * eine große Box für die Elektronik * eine mittlere Box für die Relaisschaltungen (eine Mischung aus Niederspannung und Hochspannung) * eine kleine Box für die Hochspannungsanschlüsse Machen Sie Löcher in die Boxen, in denen Schrauben sie zusammenhalten können. Machen Sie auch Löcher, in denen Drähte zwischen den Kästen verlaufen können. Die kleine Box benötigt auch Löcher, an denen Drähte für die Installation angeschlossen werden können. Die mittlere Box benötigt ein Loch zum Anbringen des 9V Batteriehalters. Die große Box benötigt Löcher für den USB-Anschluss des Arduino und ein Loch für die Strombuchse. Der Deckel / die Oberseite der großen Box benötigt auch Löcher für die LEDs, den Schalter und das LCD.

Schritt 4: Bauen Sie die Elektronik auf

Schaltpläne werden in Kürze hinzugefügt!

Schritt 5: Die Arduino-Firmware

Laden Sie die Arduino-Skizze "Master Clock Firmware" in die Arduino-IDE. Sie müssen auch eine Reihe anderer Bibliotheken installieren (falls Sie diese noch nicht installiert haben)* DateTime (verwenden Sie die hier angehängte modifizierte Version)* DaylightSavings (siehe nächster Schritt)* DateTimeStrings* Flash* Streaming* LiquidCrystal (im Lieferumfang enthalten) IDE) Die Bibliotheken zusammen mit dem Code machen die Skizze zu groß, um in einen Arduino ATmega128 zu passen, weshalb ein '328 benötigt wird. Wenn Sie Code entfernen, den Sie für Ihr Projekt nicht benötigen, kann er möglicherweise passen.

Schritt 6: Die DaylightSavings-Bibliothek

Dies ist eine optionale Bibliothek, die mit der modifizierten DateTime-Bibliothek zusammenarbeitet. Wenn Ihre Änderungen der Sommerzeit nicht mit dem US-Regime nach 2007 identisch sind, müssen Sie nur eine einzelne Funktion ändern, die sich in einer eigenen Datei befindet. Da mehr Dateien für verschiedene Gebietsschemas bereitgestellt werden, können sie alle verteilt und ausgewählt werden, indem einfach die eine richtige Datei verwendet wird. Dadurch wird die Codemenge begrenzt, die für diese Bibliothek generiert wird.

Schritt 7: Das Java-Steuerungsprogramm

Dieses Bild zeigt einen Screenshot des laufenden Java Master Clock Control-Programms. In erster Linie wird es verwendet, um die Zeit auf dem Arduino-Board einzustellen.

Es ist möglich, mit dem seriellen Tool der Arduino IDE mit der Master Clock zu kommunizieren.

Schritt 8: Installation

Wenn Sie sich über die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen bei der Installation der neuen Mater-Uhr nicht sicher sind, sollten Sie sich wahrscheinlich an einen Elektriker wenden. Der sauberste Weg, die neue Master-Clock zu installieren, besteht darin, einfach die Anschlüsse der alten Master-Clock zu umgehen. Wenn zum Beispiel ein Anschluss an der alten Master-Clock vorhanden ist, der auf Masse zieht, wenn das Sync-Signal "on" ist, dann verbinden Sie diesen Draht mit dem Sync-Anschluss der neuen Master-Clock. Die andere Seite des Sync-Anschlusses sollte dann mit Masse verbunden werden, damit der gleiche Effekt erzielt wird, wenn das Relais den Draht mit Masse verbindet. Alternativ können die Relaisklemmen mit einem heißen Draht (120 oder 24V AC je nach Nebenuhrspezifikation) und dann mit dem Sync-Draht verbunden werden. Es hängt wirklich von der Konfiguration des bestehenden Systems ab und davon, wie viel Sie bereit sind, sich die Hände schmutzig zu machen.

Schritt 9: Es funktioniert

Die neue Hauptuhr wurde installiert und funktioniert einwandfrei an einer echten Grundschule. Dies ist eine großartige Möglichkeit für alle Lehrer, zu wissen, wer Sie sind. Zufällige Kinder kommen auf Sie zu und danken Ihnen für das "Reparieren der Uhren". Ja, die Leute werden dich sogar im örtlichen Lebensmittelgeschäft ansprechen und dir danken! Entscheidend ist hier natürlich nicht, die kaputte Hauptuhr gleich zu ersetzen, sondern eine Weile zu warten, bis dies geschieht. Die Hauptuhr hat die Umstellung von Sommerzeit auf Winterzeit am 1. November 2009 gemeistert. Die Hauptuhr zeigte die richtige Zeit an, die Nebenuhren jedoch nicht. Dies war auf ein Problem mit der elektrischen Verkabelung (Fehler) zurückzuführen, bei dem das Synchronisationssignalrelais nur von der Batterie mit Strom versorgt wurde und die Batterie zu schwach war. Dies wurde behoben und jetzt wurde auch das Problem mit der Batterieentladung behoben.