Сегодня многие процессы и системы автоматизированы для удобства их использования человеком. Если процесс достаточно стабилен и повторяется изо дня в день без изменений, то достаточно просто сконструировать автоматизированную систему для того, чтобы данный процесс проходил без участия человека.
Я учусь в небольшой школе в селе Полудино, наша школа включает в себя двухэтажное здание, П — образной формы. Звонки у нас в школе подаются вручную — человек, который отвечает за это, в определенное время согласно расписанию нажимает копку на первом этаже в конце коридора и система оповещения, распределенная по всей школе, включает сигнал звонка. Но существует проблема — для того, чтобы подать звонок, вахтеру необходимо преодолеть путь длиною чуть меньше 70 метров. Около 1 минуты 8 секунд затрачивает вахтер для того, чтобы подать вручную звонок. На рис. 1 указан путь и расстояние от вахтера до кнопки подачи звонка в школе.
Рис. 1. Путь и расстояние от вахтера до кнопки подачи звонка
Из-за этого очень часто, звонки подаются не вовремя, либо с запозданием, либо слишком рано. Поэтому для того, чтобы устранить неудобства, связанные с этим обстоятельством, возникла идея сконструировать автоматический звонок и установить его в холле возле учительской для того, чтобы не отслеживать время урока и перемены по часам постоянно. Данную проблему достаточно просто решить с помощью образовательного набора Arduino. Поэтому актуальной задачей на сегодня является создание устройства для автоматической подачи звонков в учебных заведениях.
Для создания этой системы мы использовали Arduino на основе микроконтроллера, а также совмещённые с ним модули: модуль реального времени, релейный модуль и LCD дисплей. [1, 25с.]
Arduino — это аппаратно-программные средства для построения простых систем автоматики и робототехники. Программная часть состоит из программной оболочки для написания алгоритмов, их компиляции и программирования различной аппаратуры. Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат и модулей. [2, 37с.]
Проблема : очень часто без внимания остается точное соблюдение регламента занятий согласно заранее запланированному расписанию. Ведения точного регламента занятий отражается в правильно поставленном и реализованном уроке, соблюдения дисциплины и рационального использования времени участников учебного процесса. Поэтому актуальной задачей на сегодня является создание устройства для подачи звонков в учебных заведениях.
Актуальность исследований: Для общеобразовательных школ это устройство необходимо. Данный проект обязательно будет реализован в нашей школe, т. к. вахтеры в школах не всегда вовремя подают звонки.
Цель данной работы — это создание и дальнейшее совершенствование автоматизированной системы подачи звонков в школе на Arduino (АСПЗ).
Поставленная цель включает в себя несколько задач :
- Изучить принципы работы контроллеров в электрических цепях и способы их программирования;
- Разработать модель автоматического школьного звонка, который подает сигнал по заранее составленному расписанию звонков;
- Проанализировать плюсы и минусы получившейся модели и сравнить ее с промышленными экземплярами (функциональность, стоимость, конкурентные преимущества в условиях современного рынка);
- Внедрение и сопровождение АСПЗ на базе КГУ «Полудинская средняя школа».
Объект исследования: конструктивные и программные особенности автоматизированной системы подачи звонков в школе на Arduino;
Предмет исследования: автоматизированная система подачи звонков в школе на Arduino;
Методы исследования:
– гипотетический выдвижение и проверка гипотез исследования;
– моделирование АСПЗ;
– экспериментальные исследования модели.
Гипотеза: воснове рабочей гипотезы лежит предположение о том, что на основе комплекта для образовательной робототехники Arduino создать не дорогой, компактный, адаптивный комплекс подачи звонков для регламентирования учебного времени в КГУ «Полудинская средняя школа».
Научная новизна: разработана не дорогая действующая автоматизированная система подачи звонков в школе на Arduino
Практическая значимость:
Основная цель данного проекта — это включать звонок в соответствии с расписанием школьных звонков в учебном заведении.
Использование автоматизированной системы подачи звонков в школе позволит:
- автоматизировать процесс подачи звуковых сигналов;
- освободить человека (вахтера) от постоянного отслеживания времени подачи звонков;
- исключить человеческий фактор (забыли подать звонок, подали позже/раньше и т. д.)
За счет адаптивного интерфейса может использоваться в разных общественных организациях с разным расписанием учебных занятий.
Основная цель данного проекта — это включать звонок в соответствии с расписанием школьных звонков в учебном заведении.
Использование автоматизированной системы подачи звонков в школе позволит:
- автоматизировать процесс подачи звуковых сигналов;
- освободить человека (вахтера) от постоянного отслеживания времени подачи звонков;
- исключить человеческий фактор (забыли подать звонок, подали позже/раньше и т. д.)
За счет адаптивного интерфейса может использоваться в разных общественных организациях с разным расписанием учебных занятий.
Собрав схему данного проекта рис.2, я приступила к программной части.
Рис. 2. Принципиальная схема устройства
Рис. 3. Выполнение сборки устройства на Arduino
Завершив программную часть, я собрала весь прибор с помощью образовательного набора робототехники Arduino для учащихся 5–11 классов рис.3
За счет адаптивного интерфейса устройство может использоваться в разных общеобразовательных организациях с разным расписанием учебных занятий. Сконструировав свой автоматический звонок, мы избавили от рутинной работы — наблюдения за временем — вахтера и повысили точность в определении продолжительности уроков. В планах дальнейшей работы сконструировать устройство, которое будет подключено к системе оповещения и будет подавать мелодии вместо звонков на урок и с урока. [3, 18–23с.]
Выводы
В результате наших исследований мы получили следующие навыки:
Изучили принципы работы контроллеров в электрических цепях и способы их программирования, нам удалось изготовить модель автоматического школьного звонка в соответствии с техническим заданием и успешно протестировать его в условиях школы.
Плюсы данного устройства:
– применение автоматического звонка в школе устранило необходимость постоянного контроля времени;
– компактность и автономность этого устройства позволяют применять его в также в других образовательных учреждениях, в которых требуется контроль времени независимо от общей системы подачи звонков;
– звонок может работать как от сети 220 вольт, так и от аккумуляторов;
– при любом изменении расписания (изменения времени или количества уроков), автоматический звонок можно легко перепрограмировать;
– надписи на корпусе подсказывают пользователю правильность действий, так что с управлением может справиться любой человек.
Минусы данного устройства:
– звонок практически постоянно должен быть подключен к источнику тока, так как при отсутствии питания достаточно быстро разряжается аккумулятор автономного питания микрочасов и сбрасывается время; для его восстановления необходимо синхронизировать микрочасы при помощи компьютера.
Заключение
Для общеобразовательных школ это устройство необходимо. Данный проект реализован в нашей школе т. к. вахтеры в школах не всегда вовремя подают звонки.
Основная цель данного проекта — это включать звонок в соответствии с расписанием школьных звонков в учебном заведении.
Использование автоматизированной системы подачи звонков в школе позволит:
- автоматизировать процесс подачи звуковых сигналов;
- освободить человека(вахтера) от постоянного отслеживания времени подачи звонков;
- исключить человеческий фактор (забыли подать звонок, подали позже/раньше и т. д.)
За счет адаптивного интерфейса может использоваться в разных общеобразовательных организациях с разным расписанием учебных занятий. Сконструировав свой автоматический звонок, мы избавили от рутинной работы — наблюдения за временем — вахтера и повысили точность в определении продолжительности уроков. В планах дальнейшей работы сконструировать устройство, которое будет подключено к системе оповещения и будет подавать мелодии вместо звонков на урок и с урока. [4, с. 247].
Литература:
- М. В. Момот. Мобильные роботы на базе Arduino: 2-е издание «Издательская группа BHV», БХВ-Петербург, 2018. — 336 с.
- Петин В. А. 77 проектов на Arduino: «ДМК Пресс»-Москва, 2019. — 356 с. (Часы реального времени DS3231–196 с., Добавляем часам на LCD функционал будильника — 213 с.)
- Журнал. Робототехника и техническая кибернетика: ГНЦ РФ «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики», 2020. — 85–92 с.
- Блум Джереми. Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства: Пер. с англ.— СПб.: БХВ-Петербург, 2015.— 336 с.
- Сайт https://infourok.ru/avtomatizirovannaya-sistema-podachi-zvonkov-v-shkole-na-arduino-3656255.html (Дата обращения 21.10.2021г.)
- Интернет-инциклопедия https://ru.wikipedia.org/wiki (Дата обращения 14.11.2021г.)
- Схемотехника https://habr.com/ru/post/91922/ (Дата обращения 15.12.2021г.)
- Сайт обзор IT, http://obzoryit.ru/nejronnye-seti-iskusstvennyj-intellekt/ (Дата обращения 23.01.2022г.)
- Схемы управления питанием, http://easyelectronics.ru/tag/sxemotexnika (Дата обращения 24.02.2022г.)
- Радиоэлектроника, http://rc-dom.ru/stati/avtomodeli/radioupravljaemye-mashiny-istorija-razvitija.html/ (Дата обращения 5.03.2022г.)
- Сайт обзор IT http://obzoryit.ru/nejronnye-seti-iskusstvennyj-intellekt/ (Дата обращения 6.04.2022г.)
- Сайт https://school-herald.ru/ru/article/view?id=1321 (Дата обращения 7.5.2022г.)
- Сайт https://school-science.ru/9/22/43548 (Дата обращения 8.9.2022г.)
- Сайт https://science-start.ru/ru/article/view?id=1891 (Дата обращения 9.10.2022г.)
