- Потрібні компоненти
- Електромагнітний замок
- Модуль Bluetooth HC-05
- Електрична схема для електромагнітного блокування, керованого Bluetooth
- Програма Arduino для управління електромагнітним блокуванням на основі даних відбитків пальців
- Додаток Android для зчитування даних відбитків пальців та надсилання на Arduino через Bluetooth
- 3D друкований кожух для замка на біометричній основі
- Тестування нашого блокованого за допомогою відбитків пальців Arduino
Зараз увесь світ охоплений COVID 19, і кожен вживає заходів обережності, де б не міг, щоб запобігти зараженню цією серйозною хворобою, дотримуючись соціальних дистанцій, носячи маски, використовуючи безготівкові операції, і уникає торкатися будь-чого, щоб запобігти поширенню мікробів. З появою технологій звичайні замки стають минулим, а нові замки на основі біометрії та замки на основі RFID стають все більш і більш масовими. Замки на основі відбитків пальців та прилади обліку відвідуваності використовуються також у більшості офісів та коледжів, але в наш час це робити не доцільно через цю пандемію, тому ми збираємося побудувати дверний замок за допомогою соленоїдного замка та управління це за допомогою програми для Android через Bluetoothщоб нам не довелося взагалі торкатися датчика відбитків пальців, а просто використовувати власні телефони для управління замком. Отже, давайте почнемо.
Потрібні компоненти
- 1 × Arduino Nano
- 1 × модуль Bluetooth HC-05
- 1 × електромагнітний замок
- 1 × п’єзоелектричний зумер
- 1 × червоний світлодіод 5мм
- 1 × зелений світлодіод 5мм
- 1 × IRF540N N-канальний MOSFET
- 1 × транзистор NPN BC547
- Резистори: 1 × 550Ω, 1 × 2k0Ω, 1 × 220Ω
- 1 × 7805 Регулятор напруги
- 1 × роз'єм роз'єму постійного струму
- Перфборд
Електромагнітний замок
У звичайному дверному замку є ключ для витягування або натискання засувки, і ми повинні керувати нею вручну, але в електромагнітному замку засувка може працювати автоматично, подаючи напругу на котушці соленоїда, яка буде керувати засувкою присутній у замку.
Електромагнітний замок має низьковольтну котушку соленоїда, яка втягує засувку назад у двері, коли до неї подається відповідна напруга, і залишатиметься відкритою, поки напруга не буде знята. Отже, ви можете керувати роботою, керуючи напругою, що подається їй, за допомогою кнопки, реле, мікроконтролерів тощо. Електромагнітні замки дверей в основному використовуються у віддалених районах для автоматизації операцій без залучення будь-яких зусиль людини.
Модуль Bluetooth HC-05
HC-05 використовується для забезпечення бездротового підключення до ваших проектів, щоб ви могли спілкуватися з іншими мікроконтролерами або мобільними телефонами та ноутбуками. Ви можете легко контролювати надсилання та отримання даних за допомогою простих програм для Android, які ви можете легко зробити самостійно. Він має два режими, перший режим даних, який використовується для передачі даних на пристрій Bluetooth і з іншого, а другий - режим AT Commandsякий використовується для налаштування вашого модуля Bluetooth. Він здійснює зв'язок за допомогою зв'язку USART зі швидкістю передачі даних 9600 бод, так що ви можете підключити його до будь-якого мікроконтролера, що підтримує зв'язок USART, і легко підключити до послідовних портів, доступних на платі. Пам’ятайте, що вам потрібно живити пристрій за допомогою джерела живлення 5 В і під’єднати контакт TX до контакту RX мікроконтролера, а контакт RX - до контакту TX мікроконтролера. Ви можете використовувати його в програмах автоматизації та бездротових додатках в реєстрації даних та робототехніці.
Електрична схема для електромагнітного блокування, керованого Bluetooth
Повна електрична схема, яка показує, як взаємодіяти та керувати електромагнітним замком з Arduino через MOSFET, показана нижче.
Як показано на принциповій схемі, підключення досить прості. Вам потрібно підключити модуль Bluetooth HC-05 до nano, включивши пристрій у джерело живлення 5 В, і підключіть контакт TX до контакту RX вашого мікроконтролера та контакту RX до штифт TX мікроконтролера. Вам потрібно додати червоний світлодіод для відображення стану живлення Arduino nano та зелений світлодіод, який показує, якщо двері розблоковано. Також потрібно підключити зумер. Схема підключення також наведена нижче для зручності розуміння.
Для управління соленоїдним замком потрібно використовувати схему управління, яка включає транзистор NPN і N-канал MOSFET. Ми будемо керувати транзистором NPN, під’єднавши штир D9 нано до базового штиря транзистора через резистор 550 Ом для управління струмом, що надходить у транзистор. Коли штифт D9 піднятий високо, транзистор включається, а штифт затвора MOSFET витягується на землю, вимикаючи MOSFET, що відключає соленоїдний замок, а коли штифт D9 НИЗКИЙ, транзистор NPN вимикається, що означає, що ВОРОТА МОП-транзистора підтягується до 12 В через підтягуючий резистор 2 кОм, щоб увімкнути МОП-транзистор і включити електромагнітний замок. Таким чином, ви можете керувати електромагнітним замком за допомогою 5V Arduino Nano. Ви не можете безпосередньо керувати МОП-транзистором IRF540N за допомогою 5-контактних контактів від Nano, оскільки це не МОП-транзистор на логічному рівні, тому він виграв 't повністю ввімкнути або вимкнути за допомогою 5 В від нано, отже, ми будемо використовувати транзистор BC547 NPN для управління MOSFET.
Я припаяв повну схему на платформі, щоб зробити її компактною. Ідея полягає в тому, щоб розробити корпус із нанесеним 3D-зображенням для нашого замку, щоб його можна було легко встановити та використовувати.
Програма Arduino для управління електромагнітним блокуванням на основі даних відбитків пальців
Ми напишемо код на офіційній IDE Arduino, якщо у вас немає IDE, ви повинні завантажити його з офіційного веб-сайту Arduino. Ми починаємо код, оголошуючи змінні, які ми будемо використовувати в коді для управління периферійними пристроями, такими як зуммер і світлодіод, а також для управління соленоїдним блокуванням, керуючи транзистором.
значення int1; #define led 12 #define bjt 9 #define зумер 7
Тепер, переходячи до налаштувальної частини Arduino, ми спочатку ініціалізуємо послідовний зв’язок Arduino зі швидкістю 9600 бод. Оскільки ми використовуємо апаратні штифти Arduino для послідовного зв’язку, тому нам не потрібно використовувати послідовний програмний продукт у проекті. Тепер ми повинні оголосити шпильки, які ми використовуємо, як виходи або входи та надати їм початкові умови.
Serial.begin (9600); pinMode (bjt, OUTPUT); pinMode (led, OUTPUT); pinMode (зумер, ВИХІД); digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (led, LOW);
Тепер у функції циклу коду ми будемо читати дані, що надходять послідовно з модуля Bluetooth HC-05, і перевіряти, чи відповідають вони команді блокування або розблокування. У нашій програмній логіці, якщо відбиток пальця розпізнано правильно, тоді модуль Bluetooth надішле значення «1», а якщо відбиток пальця не розпізнається, то модуль Bluetooth надішле значення «0». Якщо значення, прочитане Nano, дорівнює «1», тоді дверцята будуть розблоковані, і зумер пролунає секунду, а двері залишаться розблокованими протягом 7 секунд. Після цього двері знову будуть заблоковані. Якщо зчитане значення “0”, це означає, що відбиток пальця не розпізнається, отже, зумер тричі подаватиме сигнал тривоги на секунду кожен, щоб попередити безпеку.
Serial.println ("Читання"); while (Serial.available () == 0); value1 = Serial.read (); Serial.println (значення1); if (value1 == 1) {Serial.println ("Розблокування"); digitalWrite (bjt, LOW); digitalWrite (зумер, HIGH); digitalWrite (led, HIGH); затримка (1000); digitalWrite (зумер, LOW); затримка (6000); digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (led, LOW); } if (value1 == 0) {digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (зумер, HIGH); Serial.println ("Блокування"); затримка (1000); digitalWrite (зумер, LOW); затримка (1000); digitalWrite (зумер, HIGH); затримка (1000); digitalWrite (зумер, LOW); затримка (1000); digitalWrite (зумер, HIGH); затримка (1000); digitalWrite (зумер, LOW); }
Додаток Android для зчитування даних відбитків пальців та надсилання на Arduino через Bluetooth
Додаток для цього проекту було розроблено за допомогою винахідника додатків Kodular. Створити програму за допомогою Kodular дуже просто; Ви можете створити додаток, комбінуючи блоки відповідно до блок-схеми вашого проекту.
Щоб створити програму за допомогою Kodular, перейдіть до Kodular.io і створіть обліковий запис, якщо у вас його немає, увійдіть до свого облікового запису, а потім натисніть опцію « Створити програми» .
Після цього ви потрапите на екран проектів. Натисніть кнопку " Створити проект", щоб створити проект.
Назвіть програму та натисніть " Готово ". Проект буде створений, і ви потрапите на сторінку дизайнера проекту. Тепер на сторінці дизайнера додайте ці чотири компоненти з палітри компонентів, щоб створити макет для програми: клієнт Bluetooth, відбиток пальця, засіб вибору списку та кнопка зображення. Вибір списку та кнопку можна знайти в « Інтерфейсі користувача», а відбитки пальців та Bluetooth можна вибрати в « Датчики » та « Зв'язок ».
Властивості екрану можна змінити, змінивши властивості для кожного блоку.
Після цього перейдіть на екран " Блоки ", щоб створити програму за допомогою блоків.
Тепер прокрутіть вниз, клацніть на ' List_Picker1' і перетягніть і опустіть перший блок коду, як показано на зображенні:
На наступному кроці натисніть на блок «Керування», а потім перетягніть перший блок коду на екран «Переглядач».
Після цього перейдіть до блоку " Bluetooth_client1" і виберіть блок коду " Bluetooth_client.connect" .
Потім перейдіть до блоку " List_Picker" і виберіть " Блок коду вибору", як показано на малюнку нижче.
Тепер на наступному кроці знову перейдіть до блоку « List_Picker» і виберіть « List_Picker». Текст до блоку коду, як показано на малюнку нижче.
Після цього перейдіть до блоку "Текст" і виберіть перший блок коду.
На цьому перший блок коду закінчений. Нам потрібно створити ще три блоки коду для виклику датчика відбитків пальців телефону Android і автентифікації відбитка пальця. Повний блок коду показаний на малюнку нижче. Використовуйте це зображення, щоб приєднати решту блоків коду.
Коли всі блоки підключені, експортуйте файл.apk на свій ноутбук, або ви можете безпосередньо експортувати apk на свій телефон за допомогою QR-коду. Файл .aia та .apk цього додатка можна завантажити за посиланням нижче.
- Завантажте програму Android для керування блокуванням соленоїда через Arduino
3D друкований кожух для замка на біометричній основі
Як вже згадувалося раніше, ми створили 3D-модель, щоб зібрати плату перфорації та електромагнітний замок у акуратний маленький кожух. Модель, розміщена на програмному забезпеченні для нарізки, показана нижче.
Якщо ви використовуєте перфоровану плату однакового розміру та соленоїдний замок, тоді ви також можете надрукувати той самий корпус, використовуючи файли STL, наведені нижче. Ви також можете переглянути інші проекти 3D-друку, які ми створили раніше.
Файли STL для корпусу електромагнітного замка
Тестування нашого блокованого за допомогою відбитків пальців Arduino
По-перше, вам потрібно завантажити та встановити файл.apk на свій телефон для управління блокуванням. Вам також потрібно завантажити повний код на ваш Arduino Nano, але не забудьте видалити штифти TX і RX з nano перед тим, як завантажувати код. Після завершення завантаження встановіть замок, а потім увімкніть Bluetooth на своєму мобільному телефоні та з’єднайтеся з пристроєм Bluetooth, який ви використовуєте, та відкрийте програму. Тепер натисніть на піктограму Bluetooth у програмі та підключіться до пристрою Bluetooth, а піктограма Bluetooth на програмі перетвориться на піктограму блокування. Тепер вам потрібно натиснути на значок відбитка пальця, щоб перевірити відбиток пальців за допомогою сканера відбитків пальців вашого телефону, і значення буде надіслано на Arduino Nano.
Цей проект - лише основна демонстрація того, що ви можете зробити за допомогою модуля Bluetooth, підключеного до вашого телефону. Ви можете створити цілого робочого робота, реєстр відвідувачів, пристрої для автоматизації будинку, що контролюються додатками тощо, і список продовжується за вашою уявою. Ви також можете інтерфейси дисплеїв, щоб показати ім'я людини, яка заходить в приміщення, або додати камеру, щоб натиснути на зображення людини з метою безпеки. Спробуйте це самостійно, внесіть деякі зміни, і якщо ви колись десь застрягнете, просто повідомте нас про це в розділі коментарів, і ми допоможемо вам. Ще раз спасибі та чудового дня.