นาฬิกาต้นแบบที่ใช้ Arduino สำหรับโรงเรียน: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

หากโรงเรียนของคุณ หรือโรงเรียนสำหรับเด็ก หรือสถานที่อื่นๆ อาศัยนาฬิกาหลักที่อยู่ตรงกลางที่เสีย คุณอาจมีการใช้งานอุปกรณ์นี้ แน่นอนว่ามีนาฬิกาต้นแบบใหม่ให้ใช้งาน แต่งบประมาณของโรงเรียนอยู่ภายใต้แรงกดดันอย่างมาก และเป็นโครงการที่น่าพึงพอใจจริงๆ หากคุณมีทักษะที่จำเป็น

นาฬิกาต้นแบบนี้ควบคุมสัญญาณที่ส่งไปยังนาฬิการองและช่วยให้มีการซิงโครไนซ์ ปัจจุบันเฟิร์มแวร์ในนาฬิการองรับโปรโตคอลการซิงโครไนซ์เวลาแห่งชาติ นาฬิกาต้นแบบยังควบคุมเสียงระฆังที่สามารถตั้งค่าตามเวลาที่กำหนดในระหว่างวัน ปัจจุบันเฟิร์มแวร์ในนาฬิการองรับโซนระฆังสองโซน (กระดิ่งในร่มและกลางแจ้ง) เฟิร์มแวร์ในนาฬิกายังปรับตามเวลาออมแสงโดยอัตโนมัติด้วย (สามารถปิดได้) ไลบรารีนี้อาจมีประโยชน์สำหรับโครงการนาฬิกาอื่น ๆ (ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้รับไลบรารี DateTime ที่แก้ไขด้วย) นาฬิกาถูกตั้งค่าโดยเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่านพอร์ต Arduino USB และเรียกใช้โปรแกรมควบคุม Java ด้วยอินเทอร์เฟซ GUI เมื่อตั้งเวลาและกำหนดเวลาระฆังโหลดแล้ว คอมพิวเตอร์จะตัดการเชื่อมต่อได้ การออกแบบนาฬิกาเน้นความเรียบง่ายด้วยการควบคุมขั้นต่ำ การตั้งค่าที่ซับซ้อนใด ๆ จะจัดการได้ดีกว่าโดยการเรียกใช้โปรแกรมควบคุมบนคอมพิวเตอร์และเชื่อมต่อกับนาฬิกาชั่วคราว รูปภาพแสดงแผงด้านหน้าของนาฬิกา สวิตช์ช่วยให้ปิดกระดิ่งได้อย่างสมบูรณ์หากไม่ต้องการใช้กระดิ่ง (วันหยุด วันฝึกอบรมครู ฯลฯ) โดยปกติแล้วไฟ LED จะเป็นสีเขียวทั้งหมด อย่างอื่นบ่งชี้ว่ามีสถานะผิดปกติ

ขั้นตอนที่ 1: ค้นหาเกี่ยวกับนาฬิกาหลักที่คุณกำลังเปลี่ยน

นาฬิกาต้นแบบที่ถูกแทนที่ด้วยโครงการนี้คือ "นาฬิกาต้นแบบ Rauland 2490" มันหยุดทำงานระหว่างเกิดพายุที่มีฟ้าผ่าหนัก นาฬิการองเคลื่อนที่เร็วมาก (สัญญาณการซิงโครไนซ์แบบต่อเนื่อง) และนาฬิกาหลักถูกปิดในเวลาต่อมา ดังนั้นนาฬิกาในโรงเรียนจึงแสดงเวลาใกล้เคียงกัน แต่ผิดหมดและผิดเสมอ นี่เป็นการพิสูจน์ว่านิพจน์ "แม้แต่นาฬิกาที่เสียก็ยังถูกต้องวันละสองครั้ง" นั้นเป็นเท็จ คุณจะต้องรู้ว่า:* โปรโตคอลใดถูกใช้โดยนาฬิการอง (อาจเดาได้ตามยี่ห้อของนาฬิกา)* จำนวน โซนที่ใช้สำหรับระฆัง (ในร่ม กลางแจ้ง อาคารต่าง ๆ ฯลฯ) โรงเรียนของคุณ (หรือสถานที่อื่น ๆ) อาจมีเอกสารในรูปแบบของแผนภาพการเดินสายไฟ สิ่งเหล่านี้มีประโยชน์มากเมื่อติดตั้งนาฬิกาใหม่

ขั้นตอนที่ 2: คุณต้องการรายการเหล่านี้

รูปภาพแสดงส่วนประกอบบางอย่างที่คุณต้องการ คุณจะต้องการมากขึ้น กรุณาทิ้งหมายเหตุไว้ถ้าฉันลืมบางสิ่งบางอย่าง น่าเสียดายที่คำสั่งนี้สร้างขึ้นหลังจากข้อเท็จจริงดังนั้นฉันจึงไม่มีรูปภาพทั้งหมดที่ฉันต้องการ * Arduino (หรือใกล้เคียง) ที่มี Atmel '328 และการเชื่อมต่อ USB (Duemilanove สมบูรณ์แบบ)* หูดที่ผนัง 12v (เช่น 250 mA ขึ้นอยู่กับจำนวนรีเลย์ที่คุณจะขับ)* แบตเตอรี่ 9V ที่ยึด และขั้วต่อ* LED (หนึ่งสีเขียว สองสีแดง/สีเขียว)* ตัวต้านทาน* รีเลย์ (หนึ่งตัวสำหรับแต่ละโซนระฆัง และหนึ่งตัวหรือมากกว่าสำหรับสัญญาณการซิงโครไนซ์)* LCD (จอแสดงผลที่รองรับ HD44780 มาตรฐาน 2x20 อักขระ)* เปลือกที่เหมาะสม (ขนาดใหญ่ กลาง และกล่องโปรเจ็กต์ขนาดเล็ก)* ปลั๊กและแจ็คสำหรับจ่ายไฟ (เช่น 5.5/2.1 มม.)* สกรูและฮาร์ดแวร์เบ็ดเตล็ดต่างๆ คอมพิวเตอร์ที่ติดตั้ง* Arduino IDE (ด้วยไลบรารีที่จำเป็น โปรดดูขั้นตอนที่ 5)* โปรแกรมควบคุมนาฬิกาหลักที่ใช้ Java (และสภาพแวดล้อมรันไทม์ของ Java และไลบรารี rxtx)* มีพอร์ต USB* สาย USB สำหรับเชื่อมต่อกับ Arduino* ตั้งเวลาให้เหมาะสม

ขั้นตอนที่ 3: รวมฮาร์ดแวร์เข้าด้วยกัน

ฉันใช้กล่องโปรเจ็กต์สามกล่อง* กล่องใหญ่หนึ่งกล่องสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์* กล่องขนาดกลางหนึ่งกล่องสำหรับวงจรรีเลย์ (ผสมระหว่างแรงดันไฟฟ้าต่ำและแรงดันสูง)* กล่องเล็กหนึ่งกล่องสำหรับการเชื่อมต่อไฟฟ้าแรงสูงทำรูในกล่องที่สกรูสามารถยึดเข้าด้วยกันได้ ทำรูที่สายไฟสามารถไประหว่างกล่องได้ กล่องขนาดเล็กยังต้องการรูที่สามารถต่อสายไฟเพื่อติดตั้งได้ กล่องขนาดกลางต้องการรูสำหรับติดที่ใส่แบตเตอรี่ 9V กล่องขนาดใหญ่ต้องการรูสำหรับขั้วต่อ USB ของ Arduino และรูสำหรับแจ็คจ่ายไฟ ฝาปิด/ด้านบนของกล่องขนาดใหญ่ต้องมีรูสำหรับ LED, สวิตช์ และ LCD ด้วย

ขั้นตอนที่ 4: สร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

Schematics จะถูกเพิ่มเร็ว ๆ นี้!

ขั้นตอนที่ 5: เฟิร์มแวร์ Arduino

โหลดร่าง Arduino "Master Clock Firmware" ลงใน Arduino IDE คุณจะต้องติดตั้งไลบรารีอื่นๆ จำนวนหนึ่งด้วย (หากคุณยังไม่ได้ติดตั้ง)* DateTime (ใช้เวอร์ชันที่แก้ไขที่แนบมาที่นี่)* DaylightSavings (ดูขั้นตอนต่อไป)* DateTimeStrings* Flash* Streaming* LiquidCrystal (มาพร้อมกับ IDE)ไลบรารี่ร่วมกับโค้ดทำให้ภาพสเก็ตช์มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะใส่ลงใน Arduino ATmega128 ได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงต้องมี '328 บางทีถ้าคุณลบโค้ดบางตัวที่ไม่ต้องการสำหรับโปรเจ็กต์ของคุณออก มันก็ใส่ได้

ขั้นตอนที่ 6: ห้องสมุดออมแสงตามฤดูกาล

นี่คือไลบรารีเสริมที่ทำงานร่วมกับไลบรารี DateTime ที่แก้ไข หากการเปลี่ยนแปลงเวลาออมแสงของคุณไม่เหมือนกับระบอบการปกครองของสหรัฐอเมริกาหลังปี 2550 ก็จำเป็นต้องแก้ไขฟังก์ชันเดียวที่อยู่ในไฟล์ของตัวเองเท่านั้น อันที่จริง เนื่องจากมีไฟล์สำหรับโลแคลที่แตกต่างกันมากขึ้น พวกเขาทั้งหมดสามารถแจกจ่ายและเลือกได้โดยใช้ไฟล์ที่ถูกต้องเพียงไฟล์เดียว ซึ่งจะจำกัดจำนวนโค้ดที่สร้างขึ้นสำหรับไลบรารีนี้

ขั้นตอนที่ 7: โปรแกรมควบคุม Java

ภาพนี้แสดงภาพหน้าจอของโปรแกรม Java Master Clock Control ที่ทำงานอยู่ ก่อนอื่นใช้เพื่อตั้งเวลาบนบอร์ด Arduino

เป็นไปได้ที่จะสื่อสารกับ Master Clock โดยใช้เครื่องมืออนุกรมของ Arduino IDE

ขั้นตอนที่ 8: การติดตั้ง

หากคุณไม่แน่ใจเกี่ยวกับข้อควรระวังด้านความปลอดภัยที่จำเป็นในการติดตั้งนาฬิกาใหม่ คุณควรปรึกษาช่างไฟฟ้า วิธีที่สะอาดที่สุดในการติดตั้งนาฬิกาหลักใหม่คือการข้ามการเชื่อมต่อของนาฬิกาหลักแบบเก่า ตัวอย่างเช่น หากมีเทอร์มินัลบนนาฬิกาหลักเก่าที่ดึงลงกราวด์เมื่อสัญญาณการซิงค์เป็น "เปิด" ให้เชื่อมต่อสายนี้กับขั้วซิงค์ของนาฬิกาหลักใหม่ อีกด้านหนึ่งของขั้วซิงค์ควรเชื่อมต่อกับกราวด์เพื่อที่ว่าเมื่อรีเลย์เชื่อมต่อสายไฟกับกราวด์จะได้ผลเช่นเดียวกัน อีกทางหนึ่ง เทอร์มินัลรีเลย์สามารถเชื่อมต่อกับสายไฟร้อน (120 หรือ 24V AC ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของนาฬิการอง) แล้วต่อกับสายซิงค์ ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของระบบที่มีอยู่จริง ๆ และคุณเต็มใจที่จะทำให้มือสกปรกมากแค่ไหน

ขั้นตอนที่ 9: ใช้งานได้

นาฬิกาต้นแบบใหม่ได้รับการติดตั้งและทำงานอย่างถูกต้องในโรงเรียนประถมศึกษาที่แท้จริง นี่เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมสำหรับครูทุกคนที่จะรู้ว่าคุณเป็นใคร เด็กสุ่มจะมาหาคุณและขอบคุณสำหรับการ "ซ่อมนาฬิกา" ใช่ คนจะเข้าหาคุณในร้านขายของชำในพื้นที่และขอขอบคุณ! กุญแจสำคัญในที่นี้ไม่ใช่การเปลี่ยนนาฬิกาหลักที่เสียในทันที แต่ให้รอสักครู่ก่อนที่จะทำเช่นนั้น นาฬิกาหลักจัดการการเปลี่ยนจากเวลาออมแสงเป็นเวลามาตรฐานในวันที่ 1 พฤศจิกายน 2552 นาฬิกาหลักแสดงเวลาที่ถูกต้อง แต่นาฬิการองไม่แสดง เนื่องจากปัญหาการเดินสายไฟฟ้า (ข้อบกพร่อง) ที่รีเลย์สัญญาณซิงโครไนซ์ได้รับพลังงานจากแบตเตอรี่เท่านั้น และแบตเตอรี่อ่อนเกินไป สิ่งนี้ได้รับการแก้ไขแล้วและตอนนี้ปัญหาท่อระบายน้ำแบตเตอรี่ก็ได้รับการแก้ไขเช่นกัน