Кодовой замок на ардуино: подключение rayvshalashe.ru

Кодовой замок на ардуино: подключение

ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАМОК СВОИМИ РУКАМИ

Данный крупный проект посвящён изготовлению электронных замков своими руками, ниже вы найдёте ссылки на компоненты (Aliexpress), схемы подключения и файлы прошивок. Проект задуман как модульный, то есть руководствуясь приведёнными ниже схемами и инструкциями вы сможете сделать электронный замок любой нужной конфигурации и с удобным вариантом питания. Схемы разделены на схемы питания + подключения управляющего механизма, и отдельно показаны схемы подключения модулей. Комбинируя любые две схемы вы получите удобное для вас решение.
Кто ещё не сталкивался и не работал с Arduino, обязательно прочтите статью по подключению и настройке, ссылка выше.
Ваш AlexGyver.

КОНЦЕПТ И ЛОГИКА РАБОТЫ

Данный проект является модульным, т.е. можно подключать/отключать разные элементы и получить разную функциональность. На картинках выше показан вариант с полной функциональность, а именно:

  • Запирающий механизм. Служит для ОТКРЫТИЯ и ЗАКРЫТИЯ двери. В этом проекте рассмотрено использование трёх разных механизмов:
    • Сервопривод. Бывают большие, бывают маленькие. Очень компактный, и вкупе с тяжёлым засовом – отличный вариант
    • Электропривод замка дверей автомобиля. Большая и мощная штука, но жрёт просто безумные токи
    • Соленоидная щеколда. Хороший вариант, так как сама захлопывается

    В настройках прошивки можно выбрать любой из трёх типов (настройка lock_type)

  • Кнопка внутри. Служит для ОТКРЫТИЯ и ЗАКРЫТИЯ двери изнутри. Может быть размещена на ручке двери (со стороны ладони или со стороны пальцев), на самой двери, либо на косяке
  • Кнопка снаружи. Служит для ЗАКРЫТИЯ двери, а также для ПРОБУЖДЕНИЯ из энергосбережения. Может быть размещена на ручке двери (со стороны ладони или со стороны пальцев), на самой двери, либо на косяке
  • Концевик на закрытие двери. Служит для автоматического закрытия замка при закрывании двери. Им может быть:
    • Тактовая кнопка
    • Датчик холла + магнит на самой двери
    • Геркон + магнит на самой двери
  • Секретная кнопка сброса доступа. Служит для сброса пароля/ввода нового пароля/запоминания нового ключа/комбинации и т.д. Может быть спрятана где-то в корпусе
  • Светодиод для индикации работы. Светодиод RGB, используются красный и зелёный цвета (при смешении дают жёлтый):
    • Горит зелёный — замок ОТКРЫТ. Горит чтобы не забыть закрыть дверь
    • Горит жёлтый — система проснулась и ожидает ввод пароля
    • Мигает красный — сел аккумулятор

Любой из этих элементов можно исключить из системы:

  • Убираем концевик. В прошивке в настройках тоже его отключаем (настройка tail_button). Теперь чтобы закрыть замок, нужно нажимать кнопку
  • Убираем наружную кнопку. В прошивке в настройках тоже её отключаем (настройка wake_button). Теперь систему не нужно будить, она просыпается сама (потребление энергии чуть больше). А также у нас теперь нет кнопки закрыть на передней части двери, и нужен концевик. Либо замок – щеколда
  • Убираем внутреннюю кнопку. Этот вариант годится для шкафов и сейфов. В настройках ничего менять не нужно
  • Убираем светодиод. В настройках ничего менять не нужно
  • Кнопку сброса доступа можно отпаять после первого использования, либо переписать код под себя

ЛОГИКА РАБОТЫ СИСТЕМЫ

  • Дверь закрыта, нажато СНАРУЖИ — проснуться, ждать ввод пароля/RFID метку/электронный ключ/отпечаток пальца
  • Дверь закрыта, система проснулась, ждёт ввод пароля. Время можно настроить (настройка sleep_time)
  • Дверь закрыта, введён пароль/метка/ключ и т.д. — открыть
  • Дверь закрыта, нажато ВНУТРИ — открыть
  • Дверь открыта, нажато СНАРУЖИ — закрыть
  • Дверь открыта, нажато ВНУТРИ — закрыть
  • Дверь открыта, нажат КОНЦЕВИК — закрыть

В замке предусмотрена работа от аккумулятора в режиме пониженного энергосбережения (включить выключить: настройка sleep_enable), а именно:

  • Просыпаться каждые несколько секунд, следить за СОБЫТИЕМ (опциональный вариант, если снаружи нет кнопки. Включить можно в настройке wake_button)
  • Каждые несколько минут следить за напряжением акума (вкл/выкл настройка battery_monitor)
  • Если акум разряжен (напряжение устанавливается в настройке bat_low):
    • открыть дверь (опционально, можно настроить в прошивке open_bat_low)
    • запретить дальнейшее открытие и закрытие
    • при нажатии на кнопки мигать красным светодиодом
    • перестать следить за СОБЫТИЕМ (т.е. ввод пароля/метка и т.д.)

ЛОГИКА РАБОТЫ С КЛАВИАТУРОЙ

Когда система не спит, нажать кнопку смены пароля (скрытая кнопка). Попадаем в режим смены пароля:
Вводим пароль из цифр (МАКСИМУМ 10 ЦИФР. )

  • При нажатии * пароль записывается в память и система выходит из смены пароля
  • При нажатии # пароль сбрасывается (можно вводить заново)
  • Если ничего не нажимать 10 секунд, автоматически выйдем из режима смены пароля, пароль останется старый

Когда система не спит (проснулись по кнопки или сон отключен), нажать * для входа в режим ввода пароля
Если система спит и периодически просыпается проверять СОБЫТИЕ, то нажимаем * и удерживаем, пока не загорится красный светодиод
Режим ввода пароля:

  • Обработка пароля сделана таким образом, что правильный пароль засчитывается только при наборе правильной последовательности цифр, то есть если пароль 345, то вводить можно любые числа до тех пор, пока не появится последовательность 345, т.е. 30984570345 откроет замок, так как оканчивается на 345.
  • Если пароль введён верно, дверь откроется
  • Если ничего не нажимать, через 10 секунд система вернётся в обычный (дежурный) режим
  • Если нажать #, сразу выйдем из режима ввода пароля
  • Если нажать секретную кнопку смены пароля в режиме ввода пароля, то тоже из него выйдем

Делаем RFID-замок с использованием Arduino

Сегодня урок о том как использовать RFID-ридер с Arduino для создания простой системы блокировки, простыми словами — RFID-замок.

В уроке будет использоваться RFID-метка с Arduino. Устройство читает уникальный идентификатор (UID) каждого тега RFID, который мы размещается рядом со считывателем, и отображает его на OLED-дисплее. Если UID тега равен предопределенному значению, которое хранится в памяти Arduino, тогда на дисплее мы увидим сообщение «Unlocked» (англ., разблокировано). Если уникальный идентификатор не равен предопределенному значению, сообщение «Unlocked» не появится — см. фото ниже.

Замок закрыт

Замок открыт

Шаг 1: Детали, комплектующие

Детали, необходимые для создания этого проекта:

Общая стоимость комплектующих проекта составила примерно 15 долларов.

Шаг 2: RFID-считыватель RC522

В каждой метке RFID есть небольшой чип (на фото белая карточка). Если направить фонарик на эту RFID-карту, можно увидеть маленький чип и катушку, которая его окружает. У этого чипа нет батареи для получения мощности. Он получает питание от считывателя беспроводным образом используя эту большую катушку. Можно прочитать RFID-карту, подобную этой, с расстояния до 20 мм.

Тот же чип существует и в тегах RFID-брелка.

Каждый тег RFID имеет уникальный номер, который идентифицирует его. Это UID, который показывается на OLED-дисплее. За исключением этого UID, каждый тег может хранить данные. В этом типе карт можно хранить до 1 тысячи данных. Впечатляет, не так ли? Эта функция не будет использована сегодня. Сегодня все, что интересует, — это идентификация конкретной карты по ее UID. Стоимость RFID-считывателя и этих двух карт RFID составляет около 4 долларов США.

Шаг 3: OLED-дисплей

В уроке используется OLED-монитор 0.96′ 128×64 I2C.

Это очень хороший дисплей для использования с Arduino. Это дисплей OLED и это означает, что он имеет низкое энергопотребление. Потребляемая мощность этого дисплея составляет около 10-20 мА, и это зависит от количества пикселей.

Дисплей имеет разрешение 128 на 64 пикселя и имеет крошечный размер. Существует два варианта отображения. Один из них монохромный, а другой, как тот, который использован в уроке, может отображать два цвета: желтый и синий. Верхняя часть экрана может быть только желтой, а нижняя часть — синей.

Этот OLED-дисплей очень яркий и у него отличная и очень приятная библиотека, которую разработала компания Adafruit для этого дисплея. В дополнение к этому дисплей использует интерфейс I2C, поэтому соединение с Arduino невероятно простое.

Вам нужно только подключить два провода, за исключением Vcc и GND. Если вы новичок в Arduino и хотите использовать недорогой и простой дисплей в вашим проекте, начните с этого.

Шаг 4: Соединяем все детали

Связь с платой Arduino Uno очень проста. Сначала подключим питание как считывателя, так и дисплея.

Так как дисплей также может работать на 3,3 В, мы подключаем VCC от обоих модулей к положительной шине макета. Затем эта шина подключается к выходу 3,3 В от Arduino Uno. После чего соединяем обе земли (GND) с шиной заземления макета. Затем мы соединяем GND-шину макета с Arduino GND.

OLED-дисплей → Arduino

SCL → Аналоговый Pin 5

SDA → Аналоговый Pin 4

RFID-ридер → Arduino

RST → Цифровой Pin 9

IRQ → Не соединен

MISO → Цифровой Pin 12

MOSI → Цифровой Pin 11

SCK → Цифровой Pin 13

SDA → Цифровой Pin 10

Модуль RFID-считывателя использует интерфейс SPI для связи с Arduino. Поэтому мы собираемся использовать аппаратные штыри SPI от Arduino UNO.

Вывод RST поступает на цифровой контакт 9. Контакт IRQ остается несвязным. Контакт MISO подключается к цифровому выходу 12. Штырь MOSI идет на цифровой контакт 11. Контакт SCK переходит на цифровой контакт 13, и, наконец, вывод SDA идет на цифровой вывод 10. Вот и все.

Считыватель RFID подключен. Теперь нам нужно подключить OLED-дисплей к Arduino, используя интерфейс I2C. Таким образом, вывод SCL на дисплее переходит к аналоговому выводу Pin 5 и SDA на дисплее к аналоговому Pin 4. Если теперь мы включим проект и разместим RFID-карту рядом с ридером, мы увидим, что проект работает нормально.

Шаг 5: Код проекта

Чтобы код проекта был скомпилирован, нам нужно включить некоторые библиотеки. Прежде всего, нам нужна библиотека MFRC522 Rfid.

Чтобы установить её, перейдите в Sketch -> Include Libraries -> Manage libraries (Управление библиотеками). Найдите MFRC522 и установите её.

Нам также нужна библиотека Adafruit SSD1306 и библиотека Adafruit GFX для отображения.

Установите обе библиотеки. Библиотека Adafruit SSD1306 нуждается в небольшой модификации. Перейдите в папку Arduino -> Libraries, откройте папку Adafruit SSD1306 и отредактируйте библиотеку Adafruit_SSD1306.h. Закомментируйте строку 70 и раскомментируйте строку 69, т.к. дисплей имеет разрешение 128×64.

Сначала мы объявляем значение метки RFID, которую должен распознать Arduino. Это массив целых чисел:

Затем мы инициализируем считыватель RFID и дисплей:

После этого в функции цикла мы проверяем тег на считывателе каждые 100 мс.

Если на считывателе есть тег, мы читаем его UID и печатаем его на дисплее. Затем мы сравниваем UID тега, который мы только что прочитали, со значением, которое хранится в кодовой переменной. Если значения одинаковы, мы выводим сообщение UNLOCK, иначе мы не будем отображать это сообщение.

Конечно, вы можете изменить этот код, чтобы сохранить более 1 значения UID, чтобы проект распознал больше RFID-меток. Это просто пример.

Код проекта:

Шаг 6: Итоговый результат

Как видно из урока — за небольшие деньги можно добавить RFID-ридер в ваши проекты. Можно легко создать систему безопасности с помощью этого ридера или создать более интересные проекты, например, чтобы данные с USB-диска считывались только после разблокировки.

Как сделать электромеханический кодовый замок своими руками: схема на электронных компонентах и Ардуино

В этой статье я расскажу вам про кодовый электромеханический замок на базе микроконтроллера Ардуино, который я сделал в прошлом году. Я расскажу вам, как сделать кодовый замок своими руками. Так как в то время я не писал инструкций по сборке чего-либо, фото процесса у меня нет, только готового замка.

Шаг 1: Нужные материалы

  • Arduino Mega 2560
  • Набор проводов-перемычек для макетных плат
  • LCD дисплей (16 знаков х 2 строки)
  • Резистор переменного сопротивления
  • Клавиатура
  • Зеленый и красный диоды
  • Кусок ДСП
  • Печатная плата
  • Сервопривод

Шаг 2: Проверяем клавиатуру

На картинке изображена электронная схема подключения, но я бы советовал проверить клавиатуру просто мультиметром.

Я не могу точно вспомнить, кто поделился со мной этим кодом, но спасибо этому доброму человеку. От того кода я оставил основу, основные моменты изменил под свои нужды.

Прежде чем вы скопируете код, подключите готовую библиотеку, которая находится в папке библиотек. Находится она по следующему пути: Windows C: —> program files (x86) —> Arduino.

Скопируйте код (но лучше загрузить файл):

Шаг 4: Подключаем компоненты и помещаем в корпус

Подключите все компоненты, как показано на схеме и поместите их в корпус.
Пока что я не поместил начинку в корпус, но сделаю это в ближайшее время. Без корпуса все перепутается и ничего хорошего не выйдет.

Если вы хотите вывести клавиатуру, диоды и дисплей на столешницу или дверцу шкафа, вам останется только поместить контроллер и плату в коробку.

Шаг 5: Устанавливаем на место

  1. Нарисуйте, как примерно вы представляете себе результат
  2. Выберите место на столешнице, где вы будете устанавливать прибор (я советую установить прибор в верхний ящик стола и вывести периферию на поверхность столешницы)
  3. Наметьте на столе линии, по которым будете вырезать
  4. В углах контура просверлите отверстия (края отверстий не должны выходить за пределы контура)
  5. Вставьте полотно электролобзика в одно из отверстий и выпиливайте отверстие по контуру, посверленные отверстия облегчат вам процесс выпиливания углов
  6. Выпилите из листа ДСП (не толще 2,5 мм) кусок такого же размера, как и отверстие в столешнице
  7. На этом куске наметьте отверстия под клавиатуру, диоды и дисплей
  8. Просверлите отверстие для лобзика и выпилите намеченные фигуры
  9. Припаяйте провода-перемычки к контактам дисплея, клавиатуры и диодов
  10. Вставьте дисплей, клавиатуру и диоды в соответствующие отверстия в ДСП
  11. Кусок ДСП поместите в отверстие в столешнице
  12. Закрепить кусок ДСП можно маленькими уголками или клеем, я рекомендую первый вариант

По желанию:
Если закрепили поверхность кодового замка была утоплена в столешницу, можно добавить сверху еще один кусок ДСП, закрывающий электрокомпоненты. Этот кусок должен быть чуть больше, чем вырез в столешнице, и с маленькой петлей.

Шаг 6: Устанавливаем запирающий механизм

Эта часть достаточно сложная, поэтому заранее извиняюсь, если что-то написал непонятно.
Найдите где-нибудь металлическую пластину и согните ее буквой П. «Ноги» буквы сделайте по 3 см, а перекладину — 2 см.

В одной из «ног» просверлите 2 отверстия.
В дверце ящика просверлите 2 отверстия на таком же расстоянии друг от друга, как и отверстия на металлической детали.

Просверлите 2 отверстия по середине дверцы (не так, как это сделал я), если, конечно, вы не используете два сервопривода (что гораздо лучше в том случае, если дверца большая).
Закрепите П-образный крепеж на дверце двумя заклепками.

При установке сервопривода ориентируйтесь на фото. Установите привод в 2 см (или в 1см, это зависит от того, какую перекладину вы сделали П-образному крепежу) от дверцы.
Я приклеил сервопривод на суперклей, но вам я советую так не делать.

Шаг 7: Ставим выключатель на питание

Пару месяцев назад я поменял 12В адаптер от ноутбука на блок питания от старого компьютера.
Я соединил световой выключатель с проводом блока питания и с 12В выходом контроллера. Теперь я выключателем могу включать-выключать питание и кодовый замок. Блок питания подает ток на 2 диодных полосы, диоды замка и сам замок.

Провода блока питания, подключенные к выключателю – зеленый и черный. Если соединить эти два провода, а блок питания в это время будет включен в сеть, он заработает.

Шаг 8: Заключение

Работа над замком доставила мне огромное удовольствие. Я впервые сам писал код для микроконтроллера, и для этого мне пришлось многому научиться.

Квадрат в столешнице нужно было вырезать аккуратнее.

Я хотел бы внести следующие изменения:

  • заменить Arduino Mega 2560 на Arduino Uno и подключить клавиатуру к аналоговому входу (используя пороговый сигнал)
  • поместить замок в корпус
  • напечатать на 3Д-принтере нормальную панель, которая бы закрыла неаккуратный вырез в столешнице. Я напечатаю панель, как только заработает нормально мой самодельный 3Д-принтер (пока что сопло постоянно забивается, а филамент скручивается)
  • заменить сервопривод на соленоид

ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАМОК СВОИМИ РУКАМИ

Данный крупный проект посвящён изготовлению электронных замков своими руками, ниже вы найдёте ссылки на компоненты (Aliexpress), схемы подключения и файлы прошивок. Проект задуман как модульный, то есть руководствуясь приведёнными ниже схемами и инструкциями вы сможете сделать электронный замок любой нужной конфигурации и с удобным вариантом питания. Схемы разделены на схемы питания + подключения управляющего механизма, и отдельно показаны схемы подключения модулей. Комбинируя любые две схемы вы получите удобное для вас решение.
Кто ещё не сталкивался и не работал с Arduino, обязательно прочтите статью по подключению и настройке, ссылка выше.
Ваш AlexGyver.

КОНЦЕПТ И ЛОГИКА РАБОТЫ

Данный проект является модульным, т.е. можно подключать/отключать разные элементы и получить разную функциональность. На картинках выше показан вариант с полной функциональность, а именно:

  • Запирающий механизм. Служит для ОТКРЫТИЯ и ЗАКРЫТИЯ двери. В этом проекте рассмотрено использование трёх разных механизмов:
    • Сервопривод. Бывают большие, бывают маленькие. Очень компактный, и вкупе с тяжёлым засовом – отличный вариант
    • Электропривод замка дверей автомобиля. Большая и мощная штука, но жрёт просто безумные токи
    • Соленоидная щеколда. Хороший вариант, так как сама захлопывается

    В настройках прошивки можно выбрать любой из трёх типов (настройка lock_type)

  • Кнопка внутри. Служит для ОТКРЫТИЯ и ЗАКРЫТИЯ двери изнутри. Может быть размещена на ручке двери (со стороны ладони или со стороны пальцев), на самой двери, либо на косяке
  • Кнопка снаружи. Служит для ЗАКРЫТИЯ двери, а также для ПРОБУЖДЕНИЯ из энергосбережения. Может быть размещена на ручке двери (со стороны ладони или со стороны пальцев), на самой двери, либо на косяке
  • Концевик на закрытие двери. Служит для автоматического закрытия замка при закрывании двери. Им может быть:
    • Тактовая кнопка
    • Датчик холла + магнит на самой двери
    • Геркон + магнит на самой двери
  • Секретная кнопка сброса доступа. Служит для сброса пароля/ввода нового пароля/запоминания нового ключа/комбинации и т.д. Может быть спрятана где-то в корпусе
  • Светодиод для индикации работы. Светодиод RGB, используются красный и зелёный цвета (при смешении дают жёлтый):
    • Горит зелёный — замок ОТКРЫТ. Горит чтобы не забыть закрыть дверь
    • Горит жёлтый — система проснулась и ожидает ввод пароля
    • Мигает красный — сел аккумулятор

Любой из этих элементов можно исключить из системы:

  • Убираем концевик. В прошивке в настройках тоже его отключаем (настройка tail_button). Теперь чтобы закрыть замок, нужно нажимать кнопку
  • Убираем наружную кнопку. В прошивке в настройках тоже её отключаем (настройка wake_button). Теперь систему не нужно будить, она просыпается сама (потребление энергии чуть больше). А также у нас теперь нет кнопки закрыть на передней части двери, и нужен концевик. Либо замок – щеколда
  • Убираем внутреннюю кнопку. Этот вариант годится для шкафов и сейфов. В настройках ничего менять не нужно
  • Убираем светодиод. В настройках ничего менять не нужно
  • Кнопку сброса доступа можно отпаять после первого использования, либо переписать код под себя

ЛОГИКА РАБОТЫ СИСТЕМЫ

  • Дверь закрыта, нажато СНАРУЖИ — проснуться, ждать ввод пароля/RFID метку/электронный ключ/отпечаток пальца
  • Дверь закрыта, система проснулась, ждёт ввод пароля. Время можно настроить (настройка sleep_time)
  • Дверь закрыта, введён пароль/метка/ключ и т.д. — открыть
  • Дверь закрыта, нажато ВНУТРИ — открыть
  • Дверь открыта, нажато СНАРУЖИ — закрыть
  • Дверь открыта, нажато ВНУТРИ — закрыть
  • Дверь открыта, нажат КОНЦЕВИК — закрыть

В замке предусмотрена работа от аккумулятора в режиме пониженного энергосбережения (включить выключить: настройка sleep_enable), а именно:

  • Просыпаться каждые несколько секунд, следить за СОБЫТИЕМ (опциональный вариант, если снаружи нет кнопки. Включить можно в настройке wake_button)
  • Каждые несколько минут следить за напряжением акума (вкл/выкл настройка battery_monitor)
  • Если акум разряжен (напряжение устанавливается в настройке bat_low):
    • открыть дверь (опционально, можно настроить в прошивке open_bat_low)
    • запретить дальнейшее открытие и закрытие
    • при нажатии на кнопки мигать красным светодиодом
    • перестать следить за СОБЫТИЕМ (т.е. ввод пароля/метка и т.д.)

ЛОГИКА РАБОТЫ С КЛАВИАТУРОЙ

Когда система не спит, нажать кнопку смены пароля (скрытая кнопка). Попадаем в режим смены пароля:
Вводим пароль из цифр (МАКСИМУМ 10 ЦИФР. )

  • При нажатии * пароль записывается в память и система выходит из смены пароля
  • При нажатии # пароль сбрасывается (можно вводить заново)
  • Если ничего не нажимать 10 секунд, автоматически выйдем из режима смены пароля, пароль останется старый

Когда система не спит (проснулись по кнопки или сон отключен), нажать * для входа в режим ввода пароля
Если система спит и периодически просыпается проверять СОБЫТИЕ, то нажимаем * и удерживаем, пока не загорится красный светодиод
Режим ввода пароля:

  • Обработка пароля сделана таким образом, что правильный пароль засчитывается только при наборе правильной последовательности цифр, то есть если пароль 345, то вводить можно любые числа до тех пор, пока не появится последовательность 345, т.е. 30984570345 откроет замок, так как оканчивается на 345.
  • Если пароль введён верно, дверь откроется
  • Если ничего не нажимать, через 10 секунд система вернётся в обычный (дежурный) режим
  • Если нажать #, сразу выйдем из режима ввода пароля
  • Если нажать секретную кнопку смены пароля в режиме ввода пароля, то тоже из него выйдем

Автоматический «умный» замок и Arduino

Прогресс не стоит на месте и «Умные замки» все чаще появляются на дверях квартир, гаражей и домов.

Открывается подобный замок при нажатии на кнопку на смартфоне. Благо, смартфоны и планшеты уже вошли в наш обиход. В некоторых случаях, «умные замки» подключают к «облачным сервисам» вроде гугл диска и открывают удаленно. Кроме того, подобный вариант дает возможность давать доступ к открытию двери другим людям.

В этом проекте будет реализована DIY версия умного замка на Arduino, управлять которым можно удаленно из любой точки Земли.

Кроме того, в проект добавлена возможность открывать замок после опознания отпечатка пальца. Для этого будет интегрирован датчик отпечатка пальца. Оба варианта открытия дверей будут работать на базе Adafruit IO платформы.

Подобный замок может стать отличным первым шагом в проекте вашего «Умного дома».

Настройка датчика отпечатка пальца

Для работы с датчиком отпечатка пальцев, есть отличная библиотека для Arduino, которая значительно облегчает процесс настройки датчика. В этом проекте используется Arduino Uno. Для подключения к интернету используется плата Adafruit CC3000.

Начнем с подключения питания:

  • Подключите контакт 5V с платы Arduino к красной рельсе питания;
  • Контакт GND с Arduino подключается к синей рельсе на беспаечной монтажной плате.

Переходим к подключению датчика отпечатка пальца:

  • Сначала подключите питание. Для этого красный провод соединяется с рельсой +5 V, а черный — с рельсой GND;
  • Белый провод датчика подключается к контакту 4 на Arduino.
  • Зеленый провод идет к контакту 3 на микроконтроллере.

Теперь займемся модулем CC3000:

  • Контакт IRQ с платы CC3000 подключаем к пину 2 на Arduino.
  • VBAT — к контакту 5.
  • CS — к контакту 10.
  • После этого надо подключить SPI контакты к Arduino: MOSI, MISO и CLK — к контактам 11, 12 и 13 соответственно.

Ну и в конце надо обеспечить питание: Vin — к Arduino 5V (красная рельса на вашей монтажной плате), а GND к GND (синяя рельса на макетке).

Фотография полностью собранного проекта показана ниже:

Перед разработкой скетча, который будет подгружать данные на Adafruit IO, надо передать данные о вашем отпечатке пальца сенсору. Иначе в дальнейшем он вас не опознает ;). Рекомендуем откалибровать датчик отпечатка пальца, используя Arduino отдельно. Если вы работаете с этим сенсором впервые, рекомендуем ознакомиться с процессом калибровки и детальной инструкцией по работе с датчиком отпечатка пальца.

Если вы еще не сделали этого, то заведите аккаунт на Adafruit IO.

После этого можем перейти к следующему этапу разработки «умного замка» на Arduino: а именно, разработка скетча, который будет передавать данные на Adafruit IO. Так как программа достаточно объемная, в статье мы выделим и рассмотрим только ее основные части, а после дадим ссылку на GitHub, где вы сможете скачать полный скетч.

Скетч начинается с подгрузки всех необходимых библиотек:

После этого надо немного подкорректировать скетч, вставив параметры вашей WiFi сети, указав SSID и пароль (password):

#define WLAN_SSID «ваш_wifi_ssid»

#define WLAN_PASS «ваш_wifi_пароль»

#define WLAN_SECURITY WLAN_SEC_WPA2>

Кроме этого, необходимо ввести имя и AIO ключ (key) для входа в ваш аккаунт Adafruit IO:

#define AIO_SERVER «io.adafruit.com»

#define AIO_SERVERPORT 1883

#define AIO_USERNAME «adafruit_io_имя»

#define AIO_KEY «adafruit_io_ключ»>

Следующие строки отвечают за взаимодействие и обработку данных с датчика отпечатка пальца. Если датчик был активирован (отпечаток совпал), будет ‘1’:

const char FINGERPRINT_FEED[] PROGMEM = AIO_USERNAME «/feeds/fingerprint»;

Adafruit_MQTT_Publish fingerprint = Adafruit_MQTT_Publish(&mqtt, FINGERPRINT_FEED);

Кроме того, надо создать экземпляр объекта SoftwareSerial для нашего сенсора:

SoftwareSerial mySerial(3, 4);

После этого мы можем создать объект для нашего сенсора:

Adafruit_Fingerprint finger = Adafruit_Fingerprint(&mySerial);

Внутри скетча мы указываем какой fingerID должен активировать замок в дальнейшем. В данном примере используется 0, который соответствует ID первого отпечатка пальцев, который используется датчиком:

int fingerID = 0;

После этого инициализируем счетчик и задержку (delay) в нашем проекте. По сути мы хотим, чтобы замок автоматически срабатывал после открытия. В данном примере используется задержка в 10 секунд, но вы можете подстроить это значение под собственные потребности:

int activationCounter = 0;

int lastActivation = 0;

int activationTime = 10 * 1000;

В теле функции setup() мы инициализируем датчик отпечатка пальцев и обеспечиваем подключение чипа CC3000 к вашей WiFi сети.

В теле функции loop() подключаемся к Adafruit IO. За это отвечает следующая строка:

После подключения к платформе Adafruit IO, проверяем последний отпечаток пальца. Если он совпадает, а замок не активирован, мы отсылаем ‘1’ для обработки в Adafruit IO:

if (fingerprintID == fingerID && lockState == false) <

Если же в пределах функции loop() замок активирован и мы достигли значения задержки, которое указывали выше, отсылаем ‘0’:

if ((activationCounter — lastActivation > activationTime) && lockState == true) <

Последнюю версию кода вы можете скачать на GitHub.

Пришло время тестировать наш проект! Не забудьте скачать и установить все необходимые библиотеки для Arduino!

Убедитесь, что вы внесли все необходимые изменения в скетч и загрузите его на ваш Arduino. После этого откройте окно серийного монитора.

Когда Arduino подключится к WiFi сети, сенсор отпечатка пальца начнет мигать красным цветом. Прислоните палец к датчику. В окне серийного монитора должен отобразится ID номер. Если он совпадет, появится сообщение, ‘OK!’. Это значит, что данные были отправлены на сервера Adafruit IO.

Схема и скетч для дальнейшей настройки замка на примере светодиода

Теперь займемся той частью проекта, которая непосредственно отвечает за управление дверным замком. Для подключения к беспроводной сети и активации/деактивации замка понадобится дополнительный модуль Adafruit ESP8266 (модуль ESP8266 не обязательно должен быть от Adafruit). На примере, который рассмотрим ниже, вы сможете оценить насколько легко обеспечить обмен данными между двумя платформами (Arduino и ESP8266) с использованием Adafruit IO.

В этом разделе мы не будем работать непосредственно с замком. Вместо этого мы просто подключим светодиод к контакту, на котором в дальнейшем будет подключен замок. Это даст возможность протестить наш код, не углубляясь в особенности конструкции замка.

Схема достаточно простая: сначала установите ESP8266 на breadboard. После этого установите светодиод. Не забывайте, что длинная (позитивная) нога светодиода подключается через резистор. Вторая нога резистора подключается к контакту 5 на модуле ESP8266. Вторая (катод) светодиода подключаем к пину GND на ESP8266.

Полностью собранная схема показана на фото ниже.

Теперь давайте разберемся со скетчем, который используем для этого проекта. Опять-таки, код достаточно объемный и сложный, поэтому мы рассмотрим только его основные части:

Начинаем с подключения необходимых библиотек:

Настраиваем параметры WiFi:

#define WLAN_SSID «ваш_wifi_ssid»

#define WLAN_PASS «ваш_wifi_пароль»

#define WLAN_SECURITY WLAN_SEC_WPA2

Также настраиваем параметры Adafruit IO. Так же, как и в предыдущем разделе:

#define AIO_SERVER «io.adafruit.com»

#define AIO_SERVERPORT 1883

#define AIO_USERNAME «adafruit_io_имя_пользователя»

#define AIO_KEY «adafruit_io_ключ»

Указываем, к какому пину мы подключили светодиод (в дальнейшем это будет наш замок или реле):

int relayPin = 5;

Взаимодействие с датчиком отпечатка пальцев, как и в предыдущем разделе:

const char LOCK_FEED[] PROGMEM = AIO_USERNAME «/feeds/lock»;

Adafruit_MQTT_Subscribe lock = Adafruit_MQTT_Subscribe(&mqtt, LOCK_FEED);

В теле функции setup() указываем, что пин, к которому подключен светодиод, должен работать в режиме OUTPUT:

В пределах цикла loop() сначала проверяем, подключились ли мы к Adafruit IO:

После этого проверяем, какой сигнал поступает. Если передается ‘1’, активируем контакт, который мы объявили раньше, к которому подключен наш светодиод. Если мы получили ‘0’, переводим контакт в состояние ‘low’:

while ((subscription = mqtt.readSubscription(1000))) <

if (subscription == &lock) <

// Сохраняем команду в данные типа строка

String command = String((char *)lock.lastread);

Найти последнюю версию скетча вы можете на GitHub.

Пришло время тестировать наш проект. Не забудьте загрузить все необходимые библиотеки для вашего Arduino и проверьте, верно ли вы внесли изменения в скетч.

Для программирования чипа ESP8266 можно использовать простой USB-FTDI конвертер.

Загрузите скетч на Arduino и откройте окно серийного монитора. На данном этапе мы просто проверили, удалось ли подключиться к Adafruit IO: доступный функционал мы рассмотрим дальше.

Тестируем проект

Теперь приступаем к тестированию! Перейдите в меню пользователя вашего Adafruit IO, в меню Feeds. Проверьте, созданы или нет каналы для отпечатка пальцев и замка (на принт-скрине ниже это строки fingerprint и lock):

Если их нет, то придется создать вручную.

Теперь нам надо обеспечить обмен данными между каналами fingerprint и lock. Канал lock должен принимать значение ‘1’, когда канал fingerprint принимает значение ‘1’ и наоборот.

Для этого используем очень мощный инструмент Adafruit IO: триггеры. Триггеры — это по-сути условия, которые вы можете применять к настроенным каналам. То есть, их можно использовать для взаимосвязи двух каналов.

Создаем новый reactive trigger из раздела Triggers в Adafruit IO. Это обеспечит возможность обмениваться данными между каналами датчика отпечатка пальцев и замка:

Вот как это должно выглядеть, когда оба триггера настроены:

Все! Теперь мы действительно можем тестить наш проект! Прикладываем палец к сенсору и видим как Arduino начал подмигивать светодиодом, который соответствует передаче данных. После этого должен начать мигать светодиод на модуле ESP8266. Это значит, что он начал получать данные через MQTT. Светодиод на монтажной плате в этот момент должен тоже включиться.

После задержки, которую вы установили в скетче (по умолчанию это значение равно 10 секундам), светодиод выключится. Поздравляем! Вы можете управлять светодиодом с помощью отпечатка пальца, находясь в любой точке мира!

Настраиваем электронный замок

Мы добрались до последней части проекта: непосредственное подключение и управление электронным замком с помощью Arduino и датчика отпечатка пальца. Проект непростой, вы можете использовать все исходники в том виде, в котором они изложены выше, но вместо светодиода подключить реле.

Для непосредственного подключения замка вам понадобятся дополнительные компоненты: источник питания на 12 В, джек для подключения питания, транзистор (в данном примере используется IRLB8721PbF MOSFET, но можно использовать и другой, например, биполярный транзистор TIP102. Если вы используете биполярный транзистор, вам надо будет добавить резистор.

Ниже показана электрическая схема подключения всех компонентов к модулю ESP8266:

Обратите внимание, что если вы используете MOSFET транзистор, вам не понадобится резистор между пином 5 модуля ESP8266 и транзистором.

Полностью собранный проект показан на фото ниже:

Запитайте модуль ESP8266 с использованием FTDI модуля и подключите источник питания 12 В к джеку. Если вы использовали рекомендованные выше пины для подключения, в скетче ничего менять не придется.

Теперь можете прислонить палец к сенсору: замок должен сработать, отреагировав на ваш отпечаток пальца. На видео ниже показан проект автоматического «умного» замка в действии:

Дальнейшее развитие проекта «Умный замок»

В нашем проекте релизовано дистанционное управление дверным замком с помощью отпечатка пальца.

Можете смело экспериментировать, модифицировать скетч и обвязку. Например, можно заменить дверной электронный замок на реле для управления питанием вашего 3D принтера, манипулятора или квадрокоптера.

Можно развивать ваш «умный дом». Например, удаленно активировать систему полива на Arduino или включать свет в комнате. При этом не забывайте, что вы одновременно можете активировать практически неограниченное количество устройств, используя Adafruit IO.

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!

Читать еще:  Как защитить глаза во время сварки
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector