- Componenti richiesti
- Blocco solenoide
- Modulo Bluetooth HC-05
- Schema del circuito per il blocco del solenoide controllato tramite Bluetooth
- Programma Arduino per controllare il blocco del solenoide basato sui dati delle impronte digitali
- App Android per la lettura dei dati delle impronte digitali e l'invio ad Arduino tramite Bluetooth
- Custodia stampata in 3D per serratura a base biometrica
- Testare il nostro blocco controllato tramite impronte digitali basato su Arduino
Ora il mondo intero è nelle mani di COVID 19 e tutti stanno prendendo precauzioni ogni volta che possono per evitare di contrarre questa grave malattia seguendo l'allontanamento sociale, indossando maschere, utilizzando transazioni senza contanti ed evitando di toccare qualsiasi cosa per prevenire la diffusione di germi. Con l'avvento della tecnologia, le serrature normali stanno diventando cose del passato e le nuove serrature a base biometrica e le serrature basate su RFID stanno diventando sempre più diffuse. Le serrature basate sulle impronte digitali e i dispositivi di registrazione delle presenze sono utilizzati anche nella maggior parte degli uffici e delle università, ma al giorno d'oggi non è consigliabile farlo a causa di questa pandemia e quindi costruiremo una serratura utilizzando una serratura e un controllo a solenoide utilizzando un'app Android tramite Bluetoothin modo da non dover toccare affatto il sensore di impronte digitali e utilizzare semplicemente i tuoi telefoni per controllare il blocco. Quindi iniziamo.
Componenti richiesti
- 1 × Arduino Nano
- 1 × modulo Bluetooth HC-05
- 1 × Solenoide Lock
- 1 × cicalino piezoelettrico
- 1 × LED rosso 5mm
- 1 × LED verde 5mm
- 1 × IRF540N MOSFET a canale N.
- 1 × BC547 Transistor NPN
- Resistori: 1 × 550Ω, 1 × 2k0Ω, 1 × 220Ω
- Regolatore di tensione 1 × 7805
- 1 × coppia di connettori DC Jack
- Perfboard
Blocco solenoide
In una serratura della porta convenzionale, c'è una chiave per tirare o spingere il fermo e dobbiamo azionarlo manualmente, ma in una serratura a solenoide, il fermo può essere azionato automaticamente applicando una tensione attraverso la bobina del solenoide che controllerà il fermo presente nella serratura.
Il blocco del solenoide ha una bobina del solenoide a bassa tensione che tira il fermo nella porta quando viene applicata una tensione adeguata e rimarrà aperto fino a quando la tensione non verrà rimossa. Quindi, è possibile controllare l'operazione controllando la tensione fornita utilizzando un pulsante, relè, microcontrollori, ecc. Le serrature a solenoide sono utilizzate principalmente in aree remote per automatizzare le operazioni senza coinvolgere alcuno sforzo umano.
Modulo Bluetooth HC-05
HC-05 viene utilizzato per fornire connettività wireless ai tuoi progetti in modo da poter comunicare con altri microcontrollori o telefoni cellulari e laptop. Puoi controllare facilmente i dati inviati e ricevuti utilizzando semplici applicazioni Android che puoi facilmente creare da solo. Ha due modalità, la prima modalità dati che viene utilizzata per trasferire dati da e verso il dispositivo Bluetooth e la seconda è la modalità AT Commandsche viene utilizzato per configurare il modulo Bluetooth. Comunica utilizzando la comunicazione USART a una velocità di 9600 baud in modo da poterlo collegare a qualsiasi microcontrollore che supporti la comunicazione USART e possa essere facilmente collegato alle porte seriali disponibili sulla scheda. Tieni presente che devi alimentare il dispositivo con un alimentatore da 5 V e collegare il pin TX al pin RX del microcontrollore e il pin RX al pin TX del microcontrollore. È possibile utilizzarlo in applicazioni di automazione e applicazioni wireless nella registrazione dei dati e nella robotica.
Schema del circuito per il blocco del solenoide controllato tramite Bluetooth
Di seguito è mostrato lo schema circuitale completo che mostra come interfacciare e controllare una serratura a solenoide con un Arduino tramite un MOSFET.
Come mostrato nello schema del circuito, i collegamenti sono piuttosto semplici, è necessario collegare il modulo Bluetooth HC-05 al nano alimentando il dispositivo con un alimentatore da 5 V e collegare il pin TX al pin RX del microcontrollore e il pin RX al il pin TX del microcontrollore. È necessario aggiungere un LED rosso per visualizzare lo stato di alimentazione di Arduino nano e un LED verde per mostrare se la porta è sbloccata. È inoltre necessario collegare un cicalino. Lo schema di collegamento è anche mostrato di seguito per una facile comprensione.
Per controllare il blocco del solenoide, è necessario utilizzare un circuito di controllo che comprende un transistor NPN e un MOSFET a canale N. Controlleremo il transistor NPN collegando il pin D9 del Nano al pin di base del transistor tramite un resistore da 550 Ohm per controllare la corrente che fluisce nel transistor. Quando il pin D9 viene tirato in alto, il transistor viene acceso e il pin di gate del MOSFET viene tirato a terra, spegnendo il MOSFET che spegne il blocco del solenoide e quando il pin D9 è LOW, il transistor NPN è spento che significa che il GATE del MOSFET viene portato a 12V tramite una resistenza di pull up da 2kOhm per accendere il MOSFET e alimentare il blocco del solenoide. In questo modo, puoi controllare il blocco del solenoide utilizzando il tuo Arduino Nano 5V. Non è possibile controllare direttamente il MOSFET IRF540N con pin 5V dal Nano in quanto non è un MOSFET a livello logico, quindi ha vinto 't accendere o spegnere completamente con 5V dal nano, quindi useremo il transistor NPN BC547 per controllare il MOSFET.
Ho saldato il circuito completo su una scheda perf per renderlo compatto. L'idea è di progettare un involucro stampato in 3D per la nostra serratura in modo che possa essere facilmente installato e utilizzato.
Programma Arduino per controllare il blocco del solenoide basato sui dati delle impronte digitali
Scriveremo il codice sull'IDE ufficiale di Arduino, se non hai l'IDE, devi scaricarlo dal sito ufficiale di Arduino. Iniziamo il codice dichiarando le variabili che useremo nel codice per controllare le periferiche come buzzer e led, anche per controllare il blocco del solenoide controllando il transistor.
int value1; #define led 12 #define bjt 9 #define buzzer 7
Venendo ora alla parte di configurazione di Arduino, inizializzeremo prima la comunicazione seriale di Arduino a una velocità di 9600 baud. Poiché stiamo utilizzando i pin hardware di Arduino per la comunicazione seriale, non è necessario utilizzare il software seriale nel progetto. Ora dobbiamo dichiarare i pin che stiamo usando come output o input e dare loro le condizioni iniziali.
Serial.begin (9600); pinMode (bjt, OUTPUT); pinMode (led, OUTPUT); pinMode (buzzer, OUTPUT); digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (led, LOW);
Ora nella funzione loop del codice, leggeremo i dati provenienti in serie dal modulo Bluetooth HC-05 e controlleremo se corrispondono al comando di blocco o sblocco. Nella nostra logica di programma, se l'impronta digitale viene riconosciuta correttamente, il modulo Bluetooth invierà il valore "1" e se l'impronta digitale non viene riconosciuta, il modulo Bluetooth invierà il valore "0". Se il valore letto da Nano è “1”, la porta verrà sbloccata e il cicalino suonerà per un secondo e la porta rimarrà sbloccata per 7 secondi. Dopodiché, la porta verrà chiusa di nuovo. Se il valore letto è "0", significa che l'impronta digitale non viene riconosciuta, quindi il cicalino suonerà un allarme tre volte per un secondo ciascuna per avvisare la sicurezza.
Serial.println ("Reading"); while (Serial.available () == 0); value1 = Serial.read (); Serial.println (valore1); if (value1 == 1) {Serial.println ("Unlocking"); digitalWrite (bjt, LOW); digitalWrite (buzzer, HIGH); digitalWrite (led, HIGH); ritardo (1000); digitalWrite (buzzer, LOW); ritardo (6000); digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (led, LOW); } if (value1 == 0) {digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (buzzer, HIGH); Serial.println ("Blocco"); ritardo (1000); digitalWrite (buzzer, LOW); ritardo (1000); digitalWrite (buzzer, HIGH); ritardo (1000); digitalWrite (buzzer, LOW); ritardo (1000); digitalWrite (buzzer, HIGH); ritardo (1000); digitalWrite (buzzer, LOW); }
App Android per la lettura dei dati delle impronte digitali e l'invio ad Arduino tramite Bluetooth
L'app per questo progetto è stata progettata utilizzando l'inventore dell'app Kodular. Creare un'app utilizzando Kodular è molto semplice; puoi creare un'app combinando i blocchi secondo il diagramma di flusso del tuo progetto.
Per creare un'app con Kodular, vai su Kodular.io e crea un account se non ne hai uno, accedi al tuo account, quindi fai clic sull'opzione " Crea app" .
Dopodiché, verrai portato alla schermata Progetti. Fare clic sul pulsante " Crea progetto" per creare un progetto.
Assegna un nome all'app e fai clic su " Fine ". Il progetto verrà creato e verrai portato alla pagina Designer del progetto. Ora nella pagina Designer, aggiungi questi quattro componenti da Components Palette per creare un layout per l'app: Bluetooth Client, Fingerprint, List Picker e Image Button. Il selettore di elenchi e il pulsante si trovano in " Interfaccia utente", mentre Impronta digitale e Bluetooth possono essere selezionati da " Sensori " e " Connettività ".
Le proprietà dello schermo possono essere modificate modificando le proprietà per ogni blocco.
Successivamente, passa alla schermata " Blocchi " per creare l'app utilizzando i blocchi.
Ora scorri verso il basso, fai clic su ' List_Picker1' e trascina e rilascia il primo blocco di codice come mostrato nell'immagine:
Nella fase successiva, fare clic sul blocco "Controllo" e quindi trascinare e rilasciare il primo blocco di codice nella schermata del visualizzatore.
Successivamente, vai al blocco " Bluetooth_client1" e seleziona il blocco di codice " Bluetooth_client.connect" .
Quindi vai al blocco " List_Picker" e seleziona il " Blocco codice di selezione" come mostrato nell'immagine sottostante.
Ora nel passaggio successivo, vai di nuovo al blocco " List_Picker" e seleziona " List_Picker. Testo nel blocco di codice come mostrato nell'immagine sottostante.
Successivamente, vai al blocco "Testo" e seleziona il primo blocco di codice.
Con questo, il primo blocco di codice è finito. Dobbiamo creare altri tre blocchi di codice per chiamare il sensore di impronte digitali del telefono Android e autenticare l'impronta digitale. Il blocco di codice completo è mostrato nell'immagine sottostante. Usa questa immagine per unire il resto dei blocchi di codice.
Quando tutti i blocchi sono collegati, esporta il file.apk sul tuo laptop oppure puoi esportare direttamente l'apk sul tuo telefono utilizzando il QR Code. I file .aia e .apk di questa app possono essere scaricati dal link sottostante.
- Scarica l'applicazione Android per controllare il blocco del solenoide tramite Arduino
Custodia stampata in 3D per serratura a base biometrica
Come accennato in precedenza, abbiamo creato un modello 3D per assemblare la scheda perf e il blocco del solenoide in un piccolo involucro pulito. Il modello inserito nel software di slicing è mostrato di seguito.
Se si utilizza la scheda perf della stessa dimensione e il blocco del solenoide, è anche possibile stampare lo stesso involucro utilizzando i file STL indicati di seguito. Puoi anche controllare altri progetti di stampa 3D che abbiamo costruito in precedenza.
File STL per custodia per blocco solenoide
Testare il nostro blocco controllato tramite impronte digitali basato su Arduino
Innanzitutto, è necessario scaricare e installare il file.apk sul telefono per controllare il blocco. Devi anche caricare il codice completo sul tuo Arduino Nano, ma assicurati di rimuovere i pin TX e RX dal nano prima di caricare il codice. Al termine del caricamento, installa il lucchetto, quindi attiva il Bluetooth sul tuo telefono cellulare e accoppia con il dispositivo Bluetooth che stai utilizzando e apri l'app. Ora tocca l'icona Bluetooth sull'app e connettiti al dispositivo Bluetooth e l'icona Bluetooth sull'app si trasformerà nell'icona del lucchetto. Ora devi toccare l'icona dell'impronta digitale per controllare l'impronta digitale utilizzando lo scanner di impronte digitali del tuo telefono e il valore verrà inviato ad Arduino Nano.
Questo progetto è solo una dimostrazione di base delle cose che potresti fare con il modulo Bluetooth connesso al tuo telefono. Puoi costruire un intero robot funzionante, un registro delle presenze, dispositivi di automazione domestica controllati da app, ecc. E l'elenco continua fino alla tua immaginazione. È inoltre possibile interfacciare i display per mostrare il nome della persona che entra nei locali o aggiungere una telecamera per fare clic su un'immagine della persona per motivi di sicurezza. Provalo da solo, apporta alcune modifiche e se ti blocchi da qualche parte, faccelo sapere nella sezione commenti e ti aiuteremo. Grazie ancora e buona giornata.