Wifi to RF - Door Lock: 3 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

ΣΦΑΙΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ

Αυτό το διδακτικό θα σας δώσει τη δυνατότητα να κλειδώσετε / ξεκλειδώσετε την εξώπορτά σας μέσω του λογισμικού αυτοματισμού του σπιτιού σας (όπως OpenHAB - δωρεάν λογισμικό οικιακού αυτοματισμού που χρησιμοποιώ προσωπικά) Η παραπάνω εικόνα δείχνει ένα δείγμα στιγμιότυπου οθόνης της εφαρμογής OpenHAB iPhone. Εναλλακτικά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα μηνύματα MQTT όπως περιγράφονται παρακάτω σε σχεδόν οποιοδήποτε σύστημα επιθυμείτε.

Υποθέσεις

Αυτό το διδακτικό υποθέτει ότι έχετε ήδη (ή θα ρυθμίσετε):

• Το OpenHAB (δωρεάν λογισμικό οικιακής αυτοματοποίησης ανοιχτού κώδικα) λειτουργεί, αν και όπως αναφέρθηκε, θα πρέπει να λειτουργεί με οποιοδήποτε λογισμικό αυτοματισμού σπιτιού που μπορεί να περιλαμβάνει σύνδεση MQTT. Εναλλακτικά, μπορείτε να αλλάξετε τον κώδικα μόνοι σας για να ταιριάζει στις δικές σας ανάγκες.
• Mosquitto MQTT δέσμευση εγκατεστημένο και διαμορφωμένο με OpenHAB (το MQTT είναι ένα πρωτόκολλο εγγραφής/δημοσίευσης μηνυμάτων που είναι ελαφρύ και ιδανικό για επικοινωνία μεταξύ συσκευών)
• Ότι έχετε ήδη τοποθετήσει μια κλειδαριά πληκτρολογίου μπροστινής πόρτας βασισμένη σε RF που συνοδεύεται από τουλάχιστον ένα τηλεχειριστήριο κλειδιού (η πλειοψηφία το κάνει) Αυτά μπορούν να αγοραστούν σχετικά φθηνά στο Amazon (περίπου 60 ~ US $, αν και οι μπαταρίες σε αυτό το μοντέλο διαρκούν μόνο 4 ~) μήνες, οπότε δείτε αν μπορείτε να παρέχετε DC που τροφοδοτεί την κλειδαριά ή να ξοδέψετε λίγο περισσότερο σε ένα αξιοπρεπές μοντέλο:-))

Εάν δεν εκτελείτε το OpenHAB και έναν μεσίτη MQTT, δείτε αυτό το εξαιρετικό άρθρο στον ιστότοπο MakeUseOf

Εισαγωγή

Αυτό το έργο σας δείχνει συγκεκριμένα πώς να χρησιμοποιήσετε ένα κλειδί πόρτας βασισμένο σε RF KEY FOBγια να είναι σημαντικά πιο χρήσιμο μετατρέποντάς το σε ασύρματη λειτουργία, δίνοντάς σας τη δυνατότητα να κλειδώσετε ή να ξεκλειδώσετε την πόρτα σας μέσω του συστήματος αυτοματισμού σπιτιού σας, ενός προγράμματος περιήγησης ιστού, του τηλεφώνου σας (μέσω της εφαρμογής OpenHAB) ή ακόμη και προγραμματίστε το για αυτόματο κλείδωμα τη νύχτα χρησιμοποιώντας κανόνες στο λογισμικό οικιακού αυτοματισμού. Για αυτό το έργο, αγόρασα ένα "κλείδωμα μπροστινής πόρτας πληκτρολογίου βασισμένο σε Mi RF" από την Amazon για περίπου 60 δολάρια ΗΠΑ *

(* ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ: οι μπαταρίες στη συγκεκριμένη μάρκα κλειδαριάς πόρτας δεν διαρκούν τόσο πολύ! Μόλις 3-4 μήνες το χρησιμοποίησα πριν χρειαστεί να αλλάξω τις μπαταρίες, κάτι που έγινε μάλλον απογοητευτικό. Έκτοτε άλλαξα τη μονάδα για μια ηλεκτρονική κλειδαριά πόρτας με επωνυμία Windsor, της οποίας οι μπαταρίες διαρκούν έως και 2 χρόνια. Εναλλακτικά, αν και πολύ περισσότερη δουλειά, σκεφτείτε να τρέχετε ισχύ DC μέσω του πυρήνα της πόρτας σας προς την κλειδαριά)

Για το σκοπό αυτό παρέχουν κλειδαριά πόρτας που λειτουργεί με RF (ραδιοσυχνότητα) με ενσωματωμένο πληκτρολόγιο και ένα κλειδί για απομακρυσμένο κλείδωμα / ξεκλείδωμα. Ωστόσο, με RF, το κλειδί πρέπει να βρίσκεται στην εμβέλεια της κλειδαριάς της πόρτας. Αυτό το έργο θα χρησιμοποιήσει το key fob ενσωματώνοντάς το με ένα Wemos (πλακέτα IOT με τσιπ ESP8266) για να κάνει το κλείδωμα / ξεκλείδωμα ασύρματα, επομένως ελεγχόμενο από οπουδήποτε έχετε σύνδεση στο Internet.

Τι χρειάζομαι?

Αρχικά, αγοράστε και εγκαταστήστε το κλείδωμα πληκτρολογίου που βασίζεται σε RF. Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι συνοδεύεται από κλειδί! Δοκιμάστε το fob και βεβαιωθείτε ότι πατώντας τα κουμπιά, θα κλειδώσει ή θα ξεκλειδώσει την πόρτα πριν ξεκινήσετε. Η πλειοψηφία αυτών των κλειδαριών πόρτας θα πρέπει να βασίζεται σε τυπικά μεγέθη θυρών και αντισταθμίσεις κλειδαριών, οπότε αν έχετε ήδη μια λωρίδα (όπως έκανα) η αντικατάστασή της είναι εξαιρετικά εύκολη.

Για να δημιουργήσετε τον ασύρματο ελεγκτή, θα πρέπει να προμηθευτείτε τα ακόλουθα μέρη:

• Wemos D1 mini V2 (διαθέτει ενσωματωμένο ασύρματο CHIP ESP8266) ή απλώς ένα CHIP ESP8266 (δεν συνιστώ την έκδοση ESP-01 για αυτό το έργο, καθώς το pin GPIO 0 πρέπει να κρατιέται ψηλά κατά την ενεργοποίηση για να εκκινήσει από το φλας, ωστόσο αυτό θα προκαλέσει την ενεργοποίηση της κλειδαριάς της πόρτας όταν το ESP8266 ενεργοποιήσει ενδεχομένως ξεκλειδώνοντας την μπροστινή πόρτα σας! Ενώ υπάρχουν λύσεις που μπορούμε να κάνουμε για αυτό, όπως η χρήση χρονοδιακόπτη ή τρανζίστορ κ.λπ., για το χαμηλό κόστος ενός Wemos και λιγότερων συστατικών, θα στοχεύσουμε στην απλούστερη προσέγγιση)
• Μια πηγή ισχύος 5V DC για την τροφοδοσία του Wemos και του Keyfob (δεν χρειάζονται πλέον μπαταρίες) Εάν τροφοδοτείτε το Wemos χρησιμοποιώντας τον ακροδέκτη 5V VCC (αντί για τη θύρα USB) και η πηγή ισχύος DC είναι υψηλότερη από 5V, θα χρειάζεστε επίσης έναν ρυθμιστή τάσης 5V (όπως LM7805) συν 2 πυκνωτές, 10V 0.33uF και 10V 0.1uF ή παρόμοιο μέγεθος (σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων LM7805)

• Δύο 2N7000 ή παρόμοια MOSFET (αυτά θα χρησιμοποιηθούν για την εναλλαγή του πληκτρολογίου, το ένα για κλείδωμα και το άλλο για ξεκλείδωμα. Το 2N7000 είναι ένας πολύ συνηθισμένος και πολύ φθηνός τύπος ενίσχυσης N-Channel MOSFET, οπότε θα πρέπει να είναι πολύ εύκολο να προέλθει)

• Δύο αντιστάσεις 10K ohm (αυτές θα χρησιμοποιηθούν ως πτυσσόμενες αντιστάσεις για καθένα από τα MOSFET, έτσι ώστε να μην ενεργοποιείται το κλείδωμα / ξεκλείδωμα της πόρτας κατά την ενεργοποίηση!)
• Ανάλογα με το πληκτρολόγιο σας, μπορεί επίσης να χρειαστεί να συνδέσετε έναν άλλο πυκνωτή (όπως 10V 220uF ή παρόμοιο μέγεθος) για να αυξήσετε την ισχύ στο πληκτρολόγιο. Δείτε τους λόγους για τους οποίους αργότερα σε αυτό το άρθρο.
• Εργαλεία που χρειάζονται: πλαϊνοί κόφτες, σύρμα μονής πυρήνα, συγκολλητικό σίδερο, ροή και προαιρετικά πολυμέτρο

Το ίδιο το κλειδί χρησιμοποιεί συνήθως 2 μπαταρίες 3V σε σειρά (6V Vcc). Επομένως, η χρήση τροφοδοσίας 5V με πυκνωτή είναι ωστόσο επαρκής τάση τόσο για να τροφοδοτήσει το Wemos όσο και να ενεργοποιήσει το κλείδωμα / ξεκλείδωμα.

Εάν έχετε ένα keyfob που λειτουργεί με μία μόνο μπαταρία 3V, τότε θα πρέπει να μπορείτε να προσθέσετε έναν ρυθμιστή τάσης 3,3V στο κύκλωμά σας για να πέσει η τάση κοντά στα 3V που απαιτείται. Μια μπαταρία 3V εξέρχεται στην πραγματικότητα γύρω στα 3,1V και τα περισσότερα κυκλώματα έχουν κάποια ανοχή υψηλότερης τάσης, οπότε σε αυτήν την περίπτωση τα 3,1V έως 3,3V είναι +6%. Συνδυάστε το με το γεγονός ότι το Wemos αντλεί ρεύμα, οπότε η τάση είναι πιθανό να είναι ακόμη μικρότερη. Εάν έχετε αμφιβολίες, μετρήστε με ένα πολύμετρο και, εάν είναι δυνατόν, ελέγξτε με τον προμηθευτή κλειδώματος τη μέγιστη τάση (ή μέγιστη ανοχή) που θα δεχτεί το keyfob, καθώς δεν αναλαμβάνω καμία ευθύνη εάν το μπρελόκ σας σταματήσει να λειτουργεί! Τέλος, ως εναλλακτική λύση, ρυθμίστε ένα κύκλωμα διαχωριστή τάσης.

Βήμα 1: Συναρμολόγηση

Συγκόλληση

Η συναρμολόγηση των εξαρτημάτων είναι πολύ απλή. Αρχικά, ανοίξτε το μπρελόκ - αφαιρέστε τις μπαταρίες και τη θήκη καθώς χρειάζεστε μόνο την πλακέτα κυκλώματος μέσα. Στη συνέχεια συγκολλήστε ένα καλώδιο σε κάθε πλευρά των ποδιών του κουμπιού κλειδιού. Κάντε το τόσο για το κουμπί "κλειδώματος" όσο και για το κουμπί "ξεκλείδωμα". Στη συνέχεια, γυρίστε το fob και κολλήστε ένα καλώδιο στα μαξιλάρια + και - στο πίσω μέρος του fob, όπως φαίνεται στις εικόνες. Το μεγαλύτερο μαξιλάρι είναι +, το μικρότερο είναι -

Σημείωση: Το τροφοδοτικό 5V θα τροφοδοτεί τόσο το Wemos όσο και το Key fob, επομένως οι μπαταρίες fob δεν απαιτούνται πλέον.

Συνέλευση

Παρέχετε 5V Vcc και GND στα Wemos και προσθέστε τα MOSFET και τις αντιστάσεις στο breadboard σύμφωνα με την εικόνα. Οι αντιστάσεις 10K ohm θα πρέπει να τρέχουν από το GND στην πύλη (κεντρική καρφίτσα) των MOSFET. Αυτό θα τραβήξει την τάση στη γείωση σταματώντας να ενεργοποιούνται τα MOSFET όταν ενεργοποιούνται.

Στη συνέχεια, περάστε ένα καλώδιο από το D1 στο Wemos στην πύλη του πρώτου MOSFET και το D2 στο Wemos στην πύλη του δεύτερου MOSFET. Οι D1 και D2 είναι καρφίτσες GPIO (είσοδος/έξοδος γενικής χρήσης) που ορίζονται ως ακροδέκτες OUTPUT στον κώδικα.

Τέλος, συνδέστε τα καλώδια του keyfob στη σανίδα, Vcc σε ράγα 5V, GND σε GND, στη συνέχεια το σύρμα στην αρνητική πλευρά του κουμπιού στην πλευρά πηγής κάθε MOSFET και τη θετική πλευρά του κουμπιού στην πλευρά αποστράγγισης κάθε MOSFET όπως φαίνεται στην εικόνα (χρησιμοποιήστε ένα πολύμετρο εάν δεν είστε σίγουροι για την πολικότητα)

(ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ: Η αντικατάσταση της κλειδαριάς πόρτας Windsor που ανέφερα νωρίτερα, έχει ένα keyfob που κατανάλωνε ελαφρώς περισσότερη τάση από το παλιό keyfob. Αυτό έκανε το Wemos να σταματήσει να ανταποκρίνεται αποτελεσματικά λόγω της πτώσης τάσης σε αυτό, όταν η πόρτα ήταν κλειδωμένη/ξεκλειδωμένη. Εάν αντιμετωπίζετε το ίδιο πρόβλημα, στη συνέχεια, για να διορθώσετε το καλώδιο σε έναν πυκνωτή 220uF (ή παρόμοιο) λίγο πριν από την καλωδίωση +/- που πηγαίνει στο keyfob. Ο πυκνωτής θα φορτιστεί και όταν ενεργοποιηθεί, αποστραγγίστε τον πυκνωτή αντί για άμεση ισχύ DC)

Τώρα συνδέστε το καλώδιο USB στο Wemos και το άλλο άκρο του καλωδίου στον υπολογιστή σας.

(Ο κωδικός θα εξάγει τον πείρο D1 "Υ HIGHΗΛΟ", ενεργοποιώντας το MOSFET επιτρέποντας την μετάβαση της τάσης από την αποστράγγιση στην πηγή και, ως εκ τούτου, "ενεργοποίηση" του κουμπιού για 1 δευτερόλεπτο πριν επαναφέρετε τον πείρο εξόδου "LOW" και τον απενεργοποιήσετε Στην πραγματικότητα, απλώς προσομοιώνει ένα πάτημα πλήκτρου του κουμπιού μέσω κωδικού)

Arduino IDE

Εκκινήστε το Arduino IDE. Κατεβάστε και ανοίξτε τον κωδικό (εναλλακτικός σύνδεσμος ΕΔΩ) Βεβαιωθείτε ότι οι πρόσθετοι πίνακες περιλαμβάνονται στο IDE, δείτε εδώ πώς να ρυθμίσετε. Στη συνέχεια, θα πρέπει να διασφαλίσετε ότι ο σωστός πίνακας είναι εγκατεστημένος και φορτωμένος για το έργο σας (Εργαλεία, πίνακες, Board Manager - αναζήτηση "esp8266" και εγκατάσταση) καθώς και η σωστή θύρα COM που έχει επιλεγεί (Εργαλεία, Θύρα, COM…). Θα χρειαστείτε επίσης τις κατάλληλες βιβλιοθήκες PubSubClient και ESP8266Wifi εγκατεστημένες (Sketch, Manage Libraries, Include Library…)

Στη συνέχεια, αλλάξτε τις ακόλουθες γραμμές κώδικα και αντικαταστήστε με το δικό σας SSID και κωδικό πρόσβασης για την ασύρματη σύνδεσή σας. Επίσης, αλλάξτε τη διεύθυνση IP για να δείξετε στον δικό σας μεσίτη MQTT. Εάν δεν έχετε εγκατεστημένο μεσίτη MQTT, σας συνιστώ να χρησιμοποιήσετε το Mosquitto. Κάντε λήψη για Windows ή Linux εδώ.

// Wificonst char* ssid = "your_wifi_ssid_here"; const char* password = "your_wifi_password_here"; // MQTT Broker IPAddress MQTT_SERVER (192, 168, 222, 254);

Μόλις αλλάξετε, επαληθεύστε τον κωδικό σας και, στη συνέχεια, ανεβάστε τον στην πλακέτα Wemos / ESP8266 μέσω καλωδίου USB.

Βήμα 2: Δοκιμή και διαμόρφωση OpenHAB

Δοκιμή MQTT

Το MQTT είναι ένα σύστημα ανταλλαγής μηνυμάτων "εγγραφή / δημοσίευση". Μία ή περισσότερες συσκευές μπορούν να μιλήσουν με έναν "μεσίτη MQTT" και να "εγγραφούν" σε ένα συγκεκριμένο θέμα. Τυχόν εισερχόμενα μηνύματα από οποιαδήποτε άλλη συσκευή που "δημοσιεύονται" στο ίδιο θέμα, θα μεταφερθούν από τον μεσίτη σε οποιαδήποτε άλλη συσκευή που έχει εγγραφεί σε αυτό το θέμα. Είναι ένα εξαιρετικά ελαφρύ και απλό στη χρήση πρωτόκολλο και τέλειο ως ένα απλό σύστημα ενεργοποίησης όπως αυτό εδώ. Δείτε το διάγραμμα ροής για μια γενική ιδέα για το πώς λειτουργεί.

Για δοκιμή, μπορείτε να δείτε τα εισερχόμενα μηνύματα MQTT από το Wemos στον μεσίτη MQTT εκτελώντας την ακόλουθη εντολή στον διακομιστή Mosquitto (το Mosquitto είναι ένα από τα πολλά διαθέσιμα λογισμικά MQTT Broker). Αυτή η εντολή εγγράφεται σε εισερχόμενα μηνύματα διατήρησης:

mosquitto_sub -v -t openhab/frontdoor/status

Θα πρέπει να βλέπετε εισερχόμενα μηνύματα που έρχονται από το Wemos κάθε 30 δευτερόλεπτα περίπου με τον αριθμό "1" (που σημαίνει "είμαι ζωντανός") Αν δείτε σταθερά "0" (ή καμία απάντηση), τότε δεν υπάρχει επικοινωνία. Μόλις δείτε τον αριθμό 1 να μπαίνει, τότε σημαίνει ότι το Wemos επικοινωνεί με τον μεσίτη MQTT (αναζητήστε "MQTT Last Will and Testament" για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το πώς λειτουργεί αυτό, ή δείτε αυτήν την πραγματικά καλή καταχώρηση ιστολογίου)

Αφού αποδείξετε ότι η επικοινωνία είναι λειτουργική, μπορείτε τώρα να παρακολουθείτε το πραγματικό μήνυμα "ενεργοποίησης" (κλειδώματος/ξεκλειδώματος). Εγγραφείτε πρώτα στο παρακάτω θέμα.

mosquitto_sub -v -t openhab/frontdoor/trigger

Τώρα ανοίξτε ένα δεύτερο παράθυρο γραμμής εντολών και εκτελέστε την ακόλουθη εντολή δημοσίευσης, στέλνοντας στο θέμα ένα μήνυμα είτε "LOCK" είτε "UNLOCK". Θα πρέπει να δείτε το αντίστοιχο μήνυμα να εμφανίζεται στο πρώτο παράθυρο και θα δείτε επίσης την κόκκινη λυχνία LED να αναβοσβήνει στο πληκτρολόγιο και τον μηχανισμό της πόρτας να κλειδώνει ή να ξεκλειδώνει όπως απαιτείται.

mosquitto_pub -t openhab/frontdoor/trigger -m LOCK

(-t σημαίνει «θέμα», -m σημαίνει «μήνυμα», -v σημαίνει «λεπτομερής έξοδος»)

Σημείωση: Εάν η πόρτα ξεκλειδώνει όταν στέλνετε κλειδαριά ή κλειδώνει όταν στέλνετε εντολή ξεκλειδώματος, απλώς αλλάξτε τα καλώδια D1 και D2 γύρω

Διαμόρφωση OpenHAB

Οι ακόλουθες αλλαγές απαιτούνται στο OpenHAB:

αρχείο "αντικειμένων":

Εναλλαγή frontdoorTrigger "Front Door" (gDoors) {mqtt = "> [mqttbroker: openhab/frontdoor/trigger: command: ON: LOCK],> [mqttbroker: openhab/frontdoor/trigger: command: OFF: UNLOCK]"} Αριθμός frontdoorStatus "Μπροστινή πόρτα [MAP (status.map):%d]" (gDoors) {mqtt = "<[mqttbroker: openhab/frontdoor/status: state: default]"}

αρχείο 'sitemap':

Εναλλαγή στοιχείου = frontdoorTrigger mappings = [ON = "Lock", OFF = "Unlock"] Στοιχείο κειμένου = frontdoorStatus

αρχείο 'status.map' (στο φάκελο μετατροπής):

0 = Κάτω1 = Ζωντανό- = άγνωστο

Mayσως χρειαστεί να αλλάξετε ελαφρώς την παραπάνω διαμόρφωση OpenHAB για να ταιριάξει με τη δική σας ρύθμιση, όπως το τμήμα "mqttbroker:" που αναφέρεται στο διαμορφωμένο όνομα μεσίτη MQTT.

Η τελική εικόνα δείχνει τα στοιχεία σε ένα PCB. Σε αυτήν την περίπτωση, επειδή χρησιμοποιώ τροφοδοτικό DC> 5V (στην περίπτωσή μου 9V) ο πίνακας περιλαμβάνει επίσης έναν ρυθμιστή τάσης LM7805 καθώς και έναν πυκνωτή 0.33uF για ισχύ στο πλάι και πυκνωτή 0.1uF στην πλευρά εξόδου να βοηθήσει στην εξομάλυνση και τη σταθεροποίηση της τάσης. Διαφορετικά, οι υπόλοιπες συνδέσεις είναι ίδιες με αυτές που περιγράφηκαν προηγουμένως.

Αντιμετώπιση προβλημάτων

- Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα όπου το Wemos κλειδώνει ή ξεκλειδώνει συνεχώς την πόρτα (π.χ. στέλνει σήμα RF και η λυχνία LED του κλειδιού παραμένει αναμμένη), τότε ελέγξτε τα καλώδια VCC και GND στο Wemos. Οι πιθανότητες είναι ότι το ένα ή και τα δύο δεν συνδέονται σωστά.

Βήμα 3: Συγκολλήστε τα εξαρτήματα σε ένα PCB

Κατέληξα να συγκολλήσω όλα τα εξαρτήματα σε ένα PCB, χρησιμοποιώντας μόνο καλώδια ή/και κομμάτια συγκόλλησης για να ενώσω όλα τα εξαρτήματα. Πήρα τότε ένα παλιό κονδυλώματος DC τοίχου και έκοψα το καλώδιο από αυτό ελαφρώς πιο κοντό, έπειτα το έτρεξα σε ένα μπλοκ σύνδεσης που είχα κολλήσει στο PCB. Στη συνέχεια, η τροφοδοσία σβήνει στον ρυθμιστή τάσης 5V / πυκνωτές και στα απαραίτητα εξαρτήματα. Απλώς έβαλα μπλε το πίσω μέρος του PCB στον κονδυλώματος στον τοίχο και το συνδέσα σε ένα power point μέσα σε ένα από τα ντουλάπια μου. Λειτουργεί τώρα περίπου 9 μήνες χωρίς κανένα πρόβλημα!