Reloj maestro basado en Arduino para escuelas: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

Si su escuela, escuela de niños u otra ubicación depende de un reloj maestro central que está roto, es posible que tenga un uso para este dispositivo. Por supuesto, hay nuevos relojes maestros disponibles, pero los presupuestos escolares están sometidos a presiones extremas, y realmente es un proyecto satisfactorio si tienes las habilidades necesarias.

Este reloj maestro controla las señales enviadas a los relojes esclavos y los mantiene sincronizados. El firmware del reloj admite actualmente el protocolo de sincronización de hora nacional. El reloj maestro también controla las campanas que se pueden configurar en horarios programados durante el día. El firmware del reloj admite actualmente dos zonas de timbre (timbres interiores y exteriores). El firmware del reloj también se ajusta automáticamente al horario de verano (esto se puede apagar). Esta biblioteca también puede ser útil para otros proyectos de reloj (asegúrese de obtener también la biblioteca DateTime modificada). El reloj se configura conectándolo a una computadora a través del puerto USB Arduino y ejecutando un programa de control de Java con una interfaz GUI. Una vez que se ha configurado la hora y se ha cargado un horario de timbre, se puede desconectar la computadora. El diseño del reloj enfatiza la simplicidad, con un mínimo de controles. Cualquier configuración compleja se maneja mejor ejecutando el programa de control en una computadora y conectándose temporalmente al reloj. La imagen muestra el panel frontal del reloj. El interruptor permite que las campanas se apaguen por completo si no se desean (días festivos, días de capacitación de maestros, etc.) Los LED normalmente están todos en verde, cualquier otra cosa indica un estado inusual.

Paso 1: averigüe sobre el reloj maestro que está reemplazando

El reloj maestro que fue reemplazado por este proyecto fue un "Reloj maestro Rauland 2490". Había dejado de funcionar durante una tormenta con fuertes rayos. Los relojes esclavos se movían muy rápidamente (señal de sincronización continua) y, posteriormente, el reloj maestro se apagó. Por lo tanto, todos los relojes de la escuela mostraban aproximadamente la misma hora, pero todos estaban mal y siempre mal. Esto prueba que la expresión "incluso un reloj roto tiene razón dos veces al día" es falsa. Necesitará saber: * qué protocolo utilizan los relojes esclavos (probablemente pueda adivinar en función de la marca de los relojes) * cuántos Las zonas se utilizan para campanas (interiores, exteriores, diferentes edificios, etc.). Su escuela (u otra ubicación) puede incluso tener documentación en forma de diagramas de cableado. Estos pueden resultar muy útiles al instalar el nuevo reloj.

Paso 2: necesita estos elementos

La imagen muestra algunos de los componentes que necesitará. Necesitarás más. Deje una nota si olvidé algo. Desafortunadamente, este instructivo se construyó después del hecho, por lo que no tengo todas las imágenes que me gustaría. * Arduino (o similar) con un Atmel '328 y una conexión USB (el Duemilanove es perfecto) * Verruga de pared de 12v (digamos 250 mA, depende de la cantidad de relés que conducirá) * Batería de 9V, soporte y conector * LED (uno verde, dos rojo / verde) * diodos * resistencias * relés (uno para cada zona de campana y uno o más para la señal de sincronización) * LCD (pantalla estándar compatible con HD44780 de 2x20 caracteres) * carcasas adecuadas (grandes, medianas y cajas de proyectos pequeños) * enchufe y conector para alimentación (5,5 / 2,1 mm por ejemplo) * varios tornillos y hardware diverso Computadora con * Arduino IDE instalado (con las bibliotecas necesarias, consulte el paso 5) * el programa de control de reloj maestro basado en Java (y un entorno de ejecución de Java, y la biblioteca rxtx) * Puerto USB disponible * Cable USB para conectarse al Arduino * Tiempo establecido en algo razonable

Paso 3: armar el hardware

Usé tres cajas de proyectos * una caja grande para la electrónica * una caja mediana para los circuitos de relé (una mezcla de bajo voltaje y alto voltaje) * una caja pequeña para las conexiones de alto voltaje Haga agujeros en las cajas donde los tornillos puedan mantenerlas juntas. También haga agujeros donde los cables puedan pasar entre las cajas. La caja pequeña también necesita agujeros donde los cables se pueden conectar para la instalación. La caja mediana necesita un orificio para colocar el soporte de la batería de 9V. La caja grande necesita orificios para el conector USB del Arduino y un orificio para el conector de alimentación. La tapa / parte superior de la caja grande también necesita orificios para los LED, el interruptor y la pantalla LCD.

Paso 4: construya la electrónica

¡Los esquemas se agregarán pronto!

Paso 5: el firmware de Arduino

Cargue el boceto de Arduino "Master Clock Firmware" en el IDE de Arduino. También necesitará instalar varias otras bibliotecas (si aún no las tiene instaladas) * DateTime (use la versión modificada adjunta aquí) * DaylightSavings (vea el siguiente paso) * DateTimeStrings * Flash * Streaming * LiquidCrystal (viene con IDE) Las bibliotecas junto con el código hacen que el boceto sea demasiado grande para caber en un Arduino ATmega128, por lo que se necesita un '328. Quizás si elimina algún código que no necesita para su proyecto, pueda caber.

Paso 6: la biblioteca de ahorro de luz diurna

Esta es una biblioteca opcional que funciona junto con la biblioteca DateTime modificada. Si sus cambios de horario de verano no son idénticos a los del régimen posterior a 2007 de EE. UU., Solo es necesario modificar una única función que se encuentra en su propio archivo. De hecho, como se proporcionan más archivos para diferentes configuraciones regionales, todos se pueden distribuir y elegir simplemente usando el archivo correcto. Esto limita la cantidad de código generado para esta biblioteca.

Paso 7: el programa de control de Java

Esta imagen muestra una captura de pantalla del programa Java Master Clock Control en ejecución. En primer lugar, se utiliza para establecer la hora en la placa Arduino.

Es posible comunicarse con el Master Clock usando la herramienta serial del Arduino IDE.

Paso 8: instalación

Si no está seguro acerca de las precauciones de seguridad necesarias al instalar el nuevo reloj mater, probablemente debería consultar a un electricista. La forma más limpia de instalar el nuevo reloj maestro es simplemente omitir las conexiones del antiguo reloj maestro. Por ejemplo, si hay un terminal en el antiguo reloj maestro que tira a tierra cuando la señal de sincronización está "encendida", entonces conecte este cable al terminal de sincronización del nuevo reloj maestro. El otro lado del terminal de sincronización debe conectarse a tierra para que cuando el relé conecte el cable a tierra, se logre el mismo efecto. Alternativamente, los terminales del relé se pueden conectar a un cable activo (120 o 24 V CA según las especificaciones del reloj esclavo) y luego al cable de sincronización. Realmente depende de la configuración del sistema existente y de cuánto esté dispuesto a ensuciarse las manos.

Paso 9: ¡Funciona

El nuevo reloj maestro se ha instalado y funciona correctamente en una escuela primaria real. Esta es una excelente manera para que todos los profesores sepan quién es usted. Los niños al azar se acercarán a usted y le agradecerán por "arreglar los relojes". ¡Sí, la gente incluso se acercará a usted en la tienda de comestibles local y le agradecerá! La clave aquí, por supuesto, no es reemplazar el reloj maestro roto de inmediato, sino esperar un poco antes de hacerlo. El reloj maestro manejó la transición del 1 de noviembre de 2009 del horario de verano al horario estándar. El reloj maestro mostró la hora correcta, pero los relojes esclavos no. Esto se debió a un problema de cableado eléctrico (error) en el que el relé de la señal de sincronización recibía energía solo de la batería y la batería estaba demasiado débil. Esto se solucionó y ahora también se ha solucionado el problema de descarga de la batería.