Wifi sang RF - Khóa cửa: 3 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Tổng quat

Hướng dẫn này sẽ cung cấp cho bạn khả năng khóa / mở khóa cửa trước của bạn thông qua phần mềm tự động hóa gia đình của bạn (chẳng hạn như OpenHAB - phần mềm tự động hóa nhà miễn phí mà cá nhân tôi sử dụng) Hình trên cho thấy ảnh chụp màn hình mẫu của ứng dụng OpenHAB iPhone. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng tin nhắn MQTT như được mô tả bên dưới trong hầu hết mọi hệ thống mà bạn muốn.

Giả định

Điều này có thể hướng dẫn giả sử bạn đã có (hoặc sẽ thiết lập):

• OpenHAB (phần mềm tự động hóa gia đình mã nguồn mở miễn phí) đang chạy, mặc dù như đã đề cập, nó sẽ hoạt động với bất kỳ phần mềm tự động hóa gia đình nào có thể bao gồm ràng buộc MQTT. Ngoài ra, bạn có thể tự thay đổi mã để phù hợp với nhu cầu của riêng mình.
• Liên kết Mosquitto MQTT được cài đặt và định cấu hình với OpenHAB (MQTT là một giao thức loại đăng ký / xuất bản tin nhắn nhẹ và tuyệt vời để giao tiếp giữa các thiết bị)
• Đó là bạn đã trang bị một khóa bàn phím cửa trước dựa trên RF đi kèm với ít nhất một điều khiển từ xa cho chìa khóa (đa số đều có) Những thứ này có thể được mua tương đối rẻ trên Amazon (khoảng ~ US $ 60, mặc dù pin trên mô hình này chỉ kéo dài ~ 4 nhiều tháng, vì vậy hãy xem liệu bạn có thể cung cấp DC cung cấp năng lượng cho khóa hay không hoặc chi tiêu nhiều hơn một chút cho một mô hình tốt:-))

Nếu bạn không chạy OpenHAB và nhà môi giới MQTT, hãy xem bài viết tuyệt vời này trên trang web MakeUseOf

Giới thiệu

Dự án này đặc biệt chỉ cho bạn cách sử dụng khóa cửa dựa trên RF KEY FOB để trở nên hữu ích hơn đáng kể bằng cách chuyển đổi nó thành hoạt động không dây, do đó cung cấp cho bạn khả năng khóa hoặc mở khóa cửa thông qua hệ thống tự động hóa trong nhà, trình duyệt web, điện thoại của bạn (thông qua ứng dụng OpenHAB) hoặc thậm chí lên lịch để nó tự động khóa vào ban đêm bằng cách sử dụng các quy tắc trong phần mềm tự động hóa gia đình. Đối với dự án này, tôi đã mua "khóa cửa trước dựa trên bàn phím Mi RF" trên Amazon với giá khoảng 60 đô la Mỹ *

(* CHỈNH SỬA: pin của thương hiệu khóa cửa cụ thể này không dùng được lâu! Tôi chỉ sử dụng được 3-4 tháng trước khi tôi phải thay pin, điều này đã trở nên khá bực bội. Tôi đã thay thế thiết bị đó đối với khóa cửa điện tử mang thương hiệu Windsor có tuổi thọ pin lên đến 2 năm. Ngoài ra, mặc dù tốn nhiều công sức hơn, hãy cân nhắc chạy nguồn DC qua lõi cửa của bạn đến ổ khóa)

Vì vậy, họ cung cấp khóa cửa hoạt động bằng RF (tần số vô tuyến) với bàn phím tích hợp và bàn phím để khóa / mở khóa từ xa. Tuy nhiên, với RF, chìa khóa cần nằm trong phạm vi của khóa cửa. Dự án này sẽ sử dụng key fob bằng cách tích hợp nó với Wemos (bo mạch IOT với chip ESP8266) để thực hiện khóa / mở khóa không dây, do đó có thể điều khiển từ bất kỳ đâu bạn có kết nối Internet.

Tôi cần những gì?

Đầu tiên, mua và cài đặt khóa bàn phím dựa trên RF. Bạn phải đảm bảo nó đi kèm với một fob chính! Kiểm tra fob và đảm bảo rằng bằng cách nhấn các nút, nó sẽ khóa hoặc mở khóa cửa trước khi khởi động. Phần lớn các loại khóa cửa này phải dựa trên kích thước cửa tiêu chuẩn và độ lệch của khóa, vì vậy nếu bạn đã có chốt cửa (như tôi đã làm) thì việc thay thế nó rất dễ dàng.

Để tạo bộ điều khiển không dây, bạn sẽ cần nguồn các phần sau:

• Wemos D1 mini V2 (có tích hợp CHIP không dây ESP8266) hoặc chỉ cần một CHIP ESP8266 (Tôi không khuyến nghị phiên bản ESP-01 cho dự án này, vì chân GPIO 0 cần được giữ ở mức cao khi bật nguồn để để nó khởi động từ đèn flash, tuy nhiên làm điều này sẽ khiến khóa cửa kích hoạt khi ESP8266 bật nguồn có khả năng mở khóa cửa trước của bạn! của Wemos và ít thành phần hơn, chúng tôi sẽ hướng đến cách tiếp cận đơn giản hơn)
• Nguồn điện một chiều 5V để cấp nguồn cho Wemos và Keyfob (không cần dùng pin nữa) Nếu bạn đang cấp nguồn cho Wemos bằng chân 5V VCC (thay vì cổng USB) và nguồn điện một chiều cao hơn 5V, bạn sẽ cũng cần một bộ điều chỉnh điện áp 5V (chẳng hạn như LM7805) cộng với 2 x tụ điện, 10V 0,33uF và 10V 0,1uF hoặc kích thước tương tự (theo biểu dữ liệu LM7805)

• Hai 2N7000 hoặc MOSFET tương tự (chúng sẽ được sử dụng để chuyển đổi keyfob, một để khóa, còn lại để mở khóa. 2N7000 là loại MOSFET N-Channel nâng cao rất phổ biến và rất rẻ nên rất dễ lấy nguồn)

• Hai điện trở 10K ohm (những điện trở này sẽ được sử dụng làm điện trở kéo xuống cho mỗi MOSFET để khóa / mở khóa cửa không được kích hoạt khi bật nguồn!)
• Tùy thuộc vào keyfob của bạn, bạn cũng có thể cần đấu dây vào một tụ điện khác (chẳng hạn như 10V 220uF hoặc kích thước tương tự) để giúp tăng cường năng lượng cho keyfob. Xem lý do tại sao ở phần sau của bài viết này.
• Công cụ cần thiết: máy cắt bên, dây lõi đơn, mỏ hàn, chất trợ dung và tùy chọn đồng hồ đo

Bản thân key fob thường sử dụng pin 2 x 3V nối tiếp (6V Vcc) Vì vậy, tuy nhiên, sử dụng nguồn điện 5V với tụ điện là đủ điện áp để cung cấp năng lượng cho Wemos và kích hoạt khóa / mở khóa.

Nếu bạn có một keyfob hoạt động với một pin 3V, thì bạn có thể thêm một bộ điều chỉnh điện áp 3,3V trong mạch của mình để giảm điện áp xuống gần mức 3V cần thiết. Pin 3V thực sự xuất ra khoảng 3,1V và hầu hết các mạch đều có khả năng chịu điện áp cao hơn, vì vậy trong trường hợp này, từ 3,1V đến 3,3V là + 6%. Kết hợp điều đó với thực tế là Wemos đang vẽ dòng điện, do đó, điện áp có khả năng còn ít hơn. Nếu nghi ngờ, hãy đo bằng đồng hồ vạn năng và nếu có thể, hãy kiểm tra với nhà cung cấp khóa điện áp tối đa (hoặc dung sai tối đa) mà keyfob sẽ chấp nhận, vì tôi không chịu trách nhiệm nếu keyfob của bạn ngừng hoạt động! Cuối cùng, như một giải pháp thay thế, hãy thiết lập một mạch phân áp thay thế.

Bước 1: Lắp ráp

Hàn

Lắp ráp các thành phần rất đơn giản. Đầu tiên, mở khóa fob - tháo pin và vỏ vì bạn chỉ cần bảng mạch bên trong. Tiếp theo, hàn một dây vào mỗi bên của chân của nút fob chính. Làm điều này cho cả nút "khóa" và nút "mở khóa". Tiếp theo, lật tấm fob lên và hàn một sợi dây trên miếng đệm + và - ở phía sau tấm fob, như trong hình. Phần đệm lớn hơn là +, phần nhỏ hơn là -

Lưu ý: Nguồn điện 5V sẽ cung cấp năng lượng cho cả Wemos và Key fob, vì vậy không cần sử dụng pin fob nữa.

cuộc họp

Cung cấp 5V Vcc và GND cho Wemos và thêm MOSFET và điện trở vào breadboard như trong hình. Các điện trở 10K ohm nên chạy từ GND đến cổng (chân giữa) của MOSFET. Điều này sẽ kéo điện áp xuống đất dừng các MOSFET được kích hoạt khi bật nguồn.

Tiếp theo, chạy một dây từ D1 trên Wemos đến cổng của MOSFET đầu tiên và D2 trên Wemos đến cổng của MOSFET thứ hai. D1 và D2 là các chân GPIO (đầu vào / đầu ra mục đích chung) được chỉ định là chân OUTPUT trong mã.

Cuối cùng, cắm các dây keyfob vào breadboard, Vcc đến đường ray 5V, GND đến GND, sau đó cắm dây ở phía âm của nút vào phía nguồn của mỗi MOSFET và phía dương của nút vào phía thoát của mỗi MOSFET như trong hình (sử dụng đồng hồ vạn năng nếu không chắc chắn về cực)

(CHỈNH SỬA: Khóa cửa Windsor thay thế mà tôi đã đề cập trước đó, có một keyfob tiêu thụ điện áp nhiều hơn một chút so với keyfob cũ. Điều này khiến Wemos ngừng phản hồi hiệu quả do điện áp giảm xuống khi cửa bị khóa / mở khóa. Nếu bạn gặp phải vấn đề tương tự, sau đó để khắc phục dây trong tụ điện 220uF (hoặc tương tự) ngay trước khi nối dây +/- đi ra keyfob. Tụ điện sẽ sạc lên và khi kích hoạt, xả tụ điện thay vì nguồn DC trực tiếp)

Bây giờ hãy cắm cáp USB vào Wemos và đầu kia của cáp vào máy tính của bạn.

(Mã sẽ xuất ra chân D1 "HIGH", kích hoạt MOSFET bật cho phép điện áp truyền từ nguồn sang nguồn và do đó, "bật" nút trong 1 giây trước khi đưa chân ra "LOW" một lần nữa và tắt nó. Trên thực tế, nó chỉ đơn giản là mô phỏng một phím bấm của nút thông qua mã)

Arduino IDE

Khởi chạy Arduino IDE. Tải xuống và mở mã (liên kết thay thế TẠI ĐÂY) Đảm bảo các bảng bổ sung được bao gồm trong IDE, xem tại đây về cách thiết lập. Sau đó, bạn sẽ cần đảm bảo cài đặt và tải đúng bo mạch cho dự án của mình (Công cụ, Bo mạch, Trình quản lý bảng - tìm kiếm "esp8266" và cài đặt) cũng như chọn đúng cổng COM (Công cụ, Cổng, COM…). Bạn cũng sẽ cần cài đặt các thư viện thích hợp PubSubClient và ESP8266Wifi (Phác thảo, Quản lý Thư viện, Bao gồm Thư viện…)

Tiếp theo, thay đổi các dòng mã sau và thay thế bằng SSID và mật khẩu của riêng bạn cho kết nối không dây của bạn. Ngoài ra, hãy thay đổi địa chỉ IP để trỏ đến nhà môi giới MQTT của riêng bạn. Nếu bạn chưa cài đặt nhà môi giới MQTT, tôi khuyên bạn nên sử dụng Mosquitto. Tải xuống cho Windows hoặc Linux tại đây.

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

Sau khi thay đổi, hãy xác minh mã của bạn rồi tải lên bảng Wemos / ESP8266 qua cáp USB.

Bước 2: Kiểm tra và cấu hình OpenHAB

Kiểm tra MQTT

MQTT là một hệ thống nhắn tin "đăng ký / xuất bản". Một hoặc nhiều thiết bị có thể nói chuyện với một "nhà môi giới MQTT" và "đăng ký" theo một chủ đề nhất định. Mọi tin nhắn đến từ bất kỳ thiết bị nào khác được "xuất bản" về cùng chủ đề đó, sẽ được nhà môi giới đẩy ra bất kỳ thiết bị nào khác đã đăng ký chủ đề đó. Nó là một giao thức cực kỳ nhẹ và đơn giản để sử dụng và hoàn hảo như một hệ thống kích hoạt đơn giản như giao thức ở đây. Xem sơ đồ quy trình để biết sơ bộ về cách nó hoạt động.

Để thử nghiệm, bạn có thể xem các tin nhắn MQTT đến từ Wemos đến nhà môi giới MQTT của bạn bằng cách chạy lệnh sau trên máy chủ Mosquitto của bạn (Mosquitto là một trong nhiều phần mềm MQTT Broker có sẵn). Lệnh này đăng ký các tin nhắn lưu giữ đến:

mosquitto_sub -v -t openhab / frontdoor / status

Bạn sẽ thấy các tin nhắn đến từ Wemos cứ sau 30 giây hoặc lâu hơn với số "1" (nghĩa là "Tôi còn sống") Nếu bạn thấy "0's" không đổi (hoặc không có phản hồi) thì không có liên lạc nào. Khi bạn thấy số 1 xuất hiện, điều đó có nghĩa là Wemos đang giao tiếp với nhà môi giới MQTT (tìm kiếm "Di chúc và Di chúc cuối cùng của MQTT" để biết thêm thông tin về cách hoạt động hoặc xem mục blog thực sự tốt này)

Khi bạn đã chứng minh giao tiếp là hoạt động, bây giờ bạn có thể theo dõi thông báo "kích hoạt" (khóa / mở khóa) thực tế. Đầu tiên đăng ký vào chủ đề sau.

mosquitto_sub -v -t openhab / frontdoor / trigger

Bây giờ, hãy mở cửa sổ dòng lệnh thứ hai và chạy lệnh xuất bản sau, gửi cho chủ đề một thông báo "LOCK" hoặc "UNLOCK". Bạn sẽ thấy thông báo tương ứng xuất hiện trong cửa sổ đầu tiên và bạn cũng sẽ thấy đèn LED màu đỏ nhấp nháy trên keyfob và cơ chế cửa khóa hoặc mở khóa theo yêu cầu.

mosquitto_pub -t openhab / frontdoor / trigger -m LOCK

(-t có nghĩa là 'chủ đề', -m có nghĩa là 'tin nhắn', -v có nghĩa là đầu ra 'dài dòng')

Lưu ý: Nếu cửa mở khi bạn gửi khóa hoặc khóa khi bạn gửi lệnh mở khóa, chỉ cần thay đổi dây D1 và D2 xung quanh

Cấu hình OpenHAB

Các thay đổi sau là bắt buộc đối với OpenHAB:

tệp 'items':

Chuyển "FrontdoorTrigger" (gDoors) {mqtt = "> [mqttbroker: openhab / frontdoor / trigger: command: ON: LOCK],> [mqttbroker: openhab / frontdoor / trigger: command: OFF: UNLOCK]"} Số frontdoorStatus "Cửa trước [MAP (status.map):% d]" (gDoors) {mqtt = "<[mqttbroker: openhab / frontdoor / status: state: default]"}

tệp 'sơ đồ trang web':

Switch item = frontdoorTrigger mappings = [ON = "Lock", OFF = "Unlock"] Text item = frontdoorStatus

tệp 'status.map' (trong thư mục chuyển đổi):

0 = Down1 = Alive- = không xác định

Bạn có thể cần thay đổi một chút cấu hình OpenHAB ở trên để phù hợp với thiết lập của riêng mình, chẳng hạn như phần "mqttbroker:" đề cập đến tên nhà môi giới MQTT đã định cấu hình của bạn.

Hình ảnh cuối cùng cho thấy các thành phần trên PCB. Trong trường hợp này, vì tôi đang sử dụng nguồn điện một chiều> 5V (trong trường hợp của tôi là 9V), bảng cũng bao gồm bộ điều chỉnh điện áp LM7805 cũng như tụ điện 0,33uF cho nguồn điện ở bên và tụ điện 0,1uF ở phía mất điện để giúp làm mượt và ổn định điện áp. Nếu không, phần còn lại của các kết nối giống như mô tả trước đó.

Xử lý sự cố

- Nếu bạn gặp sự cố trong đó Wemos liên tục khóa hoặc mở khóa cửa (ví dụ: gửi tín hiệu RF và đèn LED của bàn phím vẫn sáng), hãy kiểm tra dây VCC và GND của bạn với Wemos. Rất có thể, một hoặc cả hai điều này không được kết nối đúng cách.

Bước 3: Hàn các thành phần vào PCB

Tôi đã kết thúc việc hàn tất cả các thành phần với một PCB, chỉ sử dụng dây và / hoặc các rãnh hàn để nối tất cả các thành phần. Sau đó, tôi lấy một chiếc mụn cóc trên tường DC cũ và cắt dây từ nó ngắn hơn một chút, sau đó chạy nó đến một khối đầu nối mà tôi đã hàn vào PCB. Sau đó, nguồn vào sẽ được chuyển đến bộ điều chỉnh điện áp 5V / tụ điện và các thành phần cần thiết. Tôi chỉ đơn giản là dán mặt sau của PCB vào mụn cóc trên tường và cắm nó vào một ổ cắm điện bên trong một trong những chiếc tủ của tôi. Nó đã chạy được khoảng 9 tháng mà không gặp bất kỳ sự cố nào!