Cadeado Bluetooth: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Já perdeu as chaves do cadeado ou esqueceu o código do seu cadeado incrivelmente forte e não consegue abrir o seu armário? Imagine um cadeado que pode ser aberto com um toque em um objeto que todos agora carregam e raramente esquecem …

Bem, senhoras e senhores, o futuro está aqui. Apresento a vocês um cadeado bluetooth totalmente funcional que pode ser desbloqueado a partir do seu telefone e smartwatch!

Este projeto foi para o meu GCSE, no qual obtive um A *, no entanto, este é definitivamente um protótipo feito com um prazo apertado e há muitos aspectos deste cadeado que eu gostaria de alterar. Esta é apenas uma orientação, portanto, experimente outras peças e formas de construir o cadeado.

Finalmente, se você gostou deste Instructable, vote em mim no concurso e fique à vontade para deixar um comentário se tiver alguma dúvida.

Lista de materiais:

• Bloco de alumínio 90 mm x 90 mm x 25 mm
• Haste de alumínio de 8 mm x 250 mm
• Acrílico de 3 mm
• Haste de aço de 8 mm de diâmetro
• Parafusos sextavados M4 x 12 mm
• Rfduino RF22102
• Escudo de retransmissão Rfduino
• LM3671 5v - conversor de buck 3v
• Mini carregador lipo
• Fio esmaltado de cobre 0,1 mm
• 1800mah LiPo
• Bateria alcalina 9v

Equipamento:

• Fresadora

  fresas variadas (usei uma ranhura de 6 mm 3, uma ranhura de 3 mm 2 e uma fresa de topo de ranhura de 16 mm 4)

• impressora 3d
• Cortador a laser
• Torno de metal
• Furar
• Ferro de solda
• Conjunto de torneiras e matrizes
• Band Saw ou Hack Saw

Link para o arquivo do projeto

Esta pasta do google contém todos os designs e códigos necessários para o cadeado.

Etapa 1: a habitação

Eu criei um modelo CAD do cadeado usando o esboço, então primeiro você deseja imprimir esta escala 1: 1. Em seguida, você deseja colar este modelo no bloco de alumínio para fornecer um modelo para fresar o alumínio. Em seguida, o bloco de alumínio precisa ser cortado mais próximo do modelo, de preferência em uma serra de fita para obter uma borda quadrada, mas uma serra serve. Uma vez que o bloco foi desbastado até o tamanho, ele precisa ser alinhado para que você possa medi-lo e garantir que cada lado fresado também seja perpendicular e quadrado. (Clique aqui para obter um guia sobre como quadrar uma peça). A forma externa grosseira é fresada usando uma fresa de topo de 16 mm e a curva é criada lentamente ao longo do eixo yex até que a borda externa da fresa de topo toque a borda do modelo. Repita esse processo ao longo da curva e você deve obter uma curva acidentada, mas clara. Por fim, alise a curva, primeiro lixando a desgraça com uma lima grossa para se livrar das saliências e, em seguida, com papel úmido e seco. Depois que a forma externa for fresada, a altura precisará ser reduzida para a altura final (20 mm) com algumas passagens da fresa de extremidade de 16 mm.

A fresa de topo de 16 mm é então mergulhada no bloco de 18 mm para remover a maior parte do material de dentro e a fresa de topo de 6 mm é usada para trazer cada parede o mais próximo possível do modelo. Em locais onde um canto de 90 graus é necessário, o raio da fresa de 6 mm pode ser usado como canto, pois cantos agudos são difíceis de obter. Este processo demorará um pouco e não deve ser apressado.

Depois que o interior estiver terminado, os 4 furos em cada canto devem ser perfurados usando a fresa novamente ou usando o punção central para marcar o centro do furo e perfurá-lo com uma broca de 3,5 mm e deve ser rosqueado usando um macho M4 para crie as roscas M4 para os parafusos. Os lados da caixa também precisam ser impressos agora e colados nas laterais da caixa tomando cuidado com a orientação.

A caixa então precisa ser virada 90 para que fique presa na vertical. Os orifícios para a manilha agora são criados com a mesma fresa de topo de 6 mm, certificando-se de não apressar esta peça, pois a broca pode escorregar. Finalmente, a ranhura para a porta micro usb é fresada usando uma fresa de 3 mm no lado oposto aos orifícios para a manilha.

No entanto, se você tiver sorte ou for inteligente e tiver uma máquina cnc, pode ignorar a maioria das instruções acima e usar o stl fornecido no link do Google Drive para cortar a caixa da máquina cnc, economizando tempo, sangue, suor e lágrimas:).

Etapa 2: a manilha e o pino de travamento

A parada final

O batente final se conecta à extremidade da manilha e evita que a manilha caia do cadeado enquanto permite que ela gire para caber nos armários. Isso é feito de uma pequena peça de 12 mm da haste de alumínio de 8 mm. Fique de frente para os dois lados e marque 6,0 mm para baixo. Gire paralelamente de uma extremidade até a marca de 6 mm e reduza o diâmetro para 3,0 mm. Afine a extremidade para que seja mais fácil iniciar a rosca. Anexe uma ferramenta de rosqueamento externo ao torno ou use um conjunto de macho e matriz manual para criar uma rosca externa M3 na extremidade de 3 mm. Finalmente, a extremidade maior é cortada para 2 mm na extremidade.

O pino de travamento

O pino de travamento é feito de uma haste de aço de 10 mm x 8 mm. Vire as duas extremidades e, em seguida, corte um declive usando uma serra para que a manilha possa ser fechada e travada sem ter que destravar o cadeado. Use arquivos para obter o perfil correto e tente corresponder ao perfil acima.

The Shackle

Eu fiz a manilha de alumínio de 8 mm devido a limitações de tempo e falta de equipamento, mas eu recomendo que você use um material mais duro como aço inoxidável ou aço temperado para que não seja fácil para alguém simplesmente cortar a manilha. A haste precisa ser girada paralelamente a 6 mm para que possa se encaixar nos orifícios da caixa. Vire as duas extremidades da haste de forma que as pontas fiquem perpendiculares ao comprimento da haste. Em uma extremidade da haste, use uma broca central para iniciar um orifício e, com uma broca de 2,5 mm, faça um orifício com cerca de 5 mm de profundidade. Use uma torneira M3 para criar uma rosca M3 interna que será usada para aparafusar o batente para evitar que a manilha caia do alojamento. Em seguida, você precisa dobrar a haste. Como usei alumínio, poderia dobrar facilmente a haste usando um dobrador de tubos com o molde de diâmetro apropriado, mas se você decidiu usar algo mais duro, como aço endurecido, pode ser necessário aquecer a haste primeiro usando uma tocha. Apenas certifique-se de limpar todos os óxidos formados para que a manilha fique brilhante. A manilha deve ser dobrada para ter um diâmetro de 48 mm. Depois de dobrar a manilha, certifique-se de que ela se encaixe nos orifícios. Não force, pois a manilha pode facilmente ficar presa na caixa se não estiver perfeita. Se o diâmetro for muito grande, tente esmagar um pouco o arco da manilha e se o diâmetro for muito pequeno tente apertar os dois lados para aumentar o diâmetro. Brinque com a forma até que ela possa entrar e sair facilmente dos orifícios.

Para permitir que a manilha gire no cadeado, insira a manilha com o orifício roscado M3 na cavidade menor e aparafuse no batente. Empurre a manilha para cima de modo que ela se estenda o máximo que puder e marque na extremidade sem o orifício roscado M3 a altura da parte superior do cadeado e corte essa extremidade usando uma serra. Isso deve permitir que a manilha gire livremente ao redor do alojamento.

Por fim, insira a manilha no alojamento e marque o meio da cavidade do solenóide. É aqui que o pino de travamento estará e precisará ser alinhado com a manilha com precisão para que possa travar a manilha com segurança. No ponto marcado na manilha, corte um entalhe correspondente para que o perfil do pino de travamento possa se encaixar facilmente. Consulte o diagrama acima se estiver confuso.

Etapa 3: painel frontal

O painel frontal foi simplesmente projetado em um programa 2d cad chamado 2d design e cortado em acrílico de 3 mm usando um cortador a laser. No entanto, muitas pessoas não terão acesso a cortadores a laser, então você pode usar o mesmo modelo usado para fresar a caixa e cortar ao redor usando uma serra circular ou fresadora cnc. Eu recomendaria usar um material mais resistente, como o alumínio, para que o cadeado ficasse mais seguro.

Etapa 4: Eletrônica

Fonte de energia

A fonte de alimentação consiste em duas baterias, uma para alimentar o microcontrolador e outra para operar o solenóide. Para carregar e regular a energia do microcontrolador, o carregador lipo precisa ser conectado ao regulador de 3,3 V conforme mostrado acima na imagem e no diagrama de circuito e certifique-se de que a polaridade está correta. Conecte o lipo e verifique se ele carrega e se o regulador está dando 3,3v de saída. O carregador deve ter um led vermelho durante o carregamento. Para o solenóide, abri uma bateria ALCALINA de 9v que consiste em 6 baterias AAAA. Eles foram soldados em grupos de 3, todos em série, de modo que a tensão final seja de 9v e tenha uma capacidade em torno de 600mah para 5,4 Wh. Para soldar as baterias, os contatos de cada bateria precisam ser desbastados com uma lixa e lixa. Isso permite que a solda "grude". Ao usar um ferro de soldar com bateria, mover-se rápido é a chave. O calor é o principal assassino da capacidade da bateria e, em alguns casos, pode ser muito perigoso, então você deve estanhar cada conector da bateria antes de soldar o fio e até mesmo ir tão longe como anexar um dissipador térmico à bateria enquanto a solda, como um alicate de metal para conduzir o calor longe da bateria. Pequenos fios isolados devem ser usados para conectar cada bateria e cada grupo de 3 baterias deve ser envolvido em fita isolante com apenas o terminal positivo e negativo exposto. Verifique a tensão com um multímetro para verificar se cada grupo de 3 baterias está fornecendo aproximadamente 4,5v.

Solenóide

O solenóide que usei foi impresso em 3D e embalado manualmente, mas recomendo comprar um solenóide disponível gratuitamente, pois são embalados com mais precisão, proporcionando um melhor desempenho em termos de potência usada e intensidade do campo magnético. Para fazer o solenóide, o.stl precisa ser impresso em 3D. Eu tenho um em casa, então usei-o, mas se você não tiver um, existem muitos serviços online, como hubs 3D, que podem fazer sua parte impressa por um preço razoável. O stl pode ser encontrado no link da pasta do projeto principal no início do instructable. O solenóide deve ser envolvido com fio esmaltado de cobre de 0,1 mm. Comece com uma cauda de 5 cm em uma das pontas e comece a enrolar da ponta sem o buraco. Comece a enrolar a bobina assegurando-se de que cada volta subsequente esteja confortável contra a última volta e certificando-se de que cada volta seja o mais apertada possível. Continue enrolando até que o diâmetro da bobina esteja nivelado com as laterais da peça impressa em 3D. Canalize os fios do solenóide para fora do lado sem orifício e envolva a bobina em fita kapton para manter o solenóide unido. Finalmente teste o solenóide colocando o pino de travamento com uma pequena mola no solenóide e alimentando o solenóide com uma bateria de 9v. O pino deve ser puxado para dentro do solenóide. Caso contrário, você pode afrouxar a mola encurtando-a e esticando-a.

Microcontrolador

As funções inteligentes do cadeado são baseadas em uma placa rfduino que é essencialmente um mini arduino com um chip Bluetooth tudo em uma pequena placa com muitos escudos modulares disponíveis. Os cabeçalhos do rfduino precisarão ser removidos desoldando-os e os pinos 0 e 1 da blindagem do relé precisarão ser cortados e realocados nos pinos 5 e 6 usando fios pequenos como aqueles usados para programar o rfduino. Em seguida, um cabeçalho de programação precisa ser instalado no rfduino para que possamos programá-lo quando montado. Solde um cabeçalho de 3 pinos de acordo com a imagem mostrada acima. Na blindagem do relé, ambos os terminais de parafuso precisam ser removidos porque são muito altos e, finalmente, as duas placas precisam ser conectadas uma à outra usando os pinos existentes na blindagem do relé. Consulte os diagramas e fotos acima. No entanto, se eu fosse construí-lo novamente, substituiria a blindagem do relé por um mosfet simples, como o BUZ11. Finalmente solde em 2 fios indo para 3,3v e gnd. Posteriormente, eles serão conectados ao escudo do carregador lipo para que o Rfduino possa ser alimentado.

Etapa 5: Integração do telefone e do SmartWatch

Primeiro atualize seu ide arduino com as placas necessárias usando este link (https://rfduino.com/package_rfduino166_index.json) no gerenciador de placa adicional nas configurações. Você também vai querer baixar o bloqueio de espaço da app store e este aplicativo será usado para desbloquear o cadeado. O código-fonte do aplicativo pode ser encontrado aqui no github para que você possa modificar o código e construir sua própria versão.

Abra o ble_lock.ino encontrado na pasta do projeto no arduino, pois há algumas variáveis que precisarão ser modificadas.

#define LOCK_PIN 1

precisa ser alterado para 6 para a blindagem do relé. A saída na janela "nova chave" no bloqueio de espaço também precisa ser copiada e colada no arquivo de código.

Fiação:

UART RFDUINO

gnd ---- gnd

3.3v ---- vcc

DTR ---- reset - use um capacitor 100nF

rx ---- gpio 0

tx ---- gpio 1

Faça upload do programa para o rfduino a partir do IDE do arduino usando um dispositivo USB para TTL. Selecione rfduino no menu da placa e selecione o dispositivo USB para TTL na seleção de portas e pressione upload.

Agora, quando o rfduino está ligado e o aplicativo de bloqueio de espaço é aberto, você deve ser capaz de ver o cadeado no aplicativo. Quando você toca no cadeado, ele deve desbloquear. Para verificar se ele funciona, use a função de continuidade em um multímetro para verificar se o relé comuta.

Para permitir que o cadeado funcione por meio de um relógio Apple, basta baixar o aplicativo para o seu relógio inteligente e pronto.

Etapa 6: Montagem final

Em primeiro lugar, prenda a manilha ao cadeado inserindo a manilha nos dois orifícios superiores e aparafuse o batente. O lipo 1800mah precisa ser colocado primeiro na parte inferior do compartimento principal da caixa. Em seguida, o solenóide precisará ser encaixado no compartimento superior do cadeado com o pino de mola já instalado dentro. Certifique-se de que a manilha e o pino de travamento estejam alinhados corretamente e trave a manilha no lugar. Em seguida, coloque o Rfduino ao lado do solenóide e insira o plugue micro usb no circuito do carregador lipo através do orifício na parte inferior e sele com cola quente para que o carregador não caia facilmente. Por fim, coloque as 2 peças da fonte de alimentação do solenóide em cada lado do carregador micro usb. Consulte o diagrama acima.

Para a fiação, o fio positivo do solenóide precisa ser conectado ao pino NO da blindagem do relé e o fio negativo vai direto para o negativo da bateria do solenóide. O positivo da bateria do solenóide vai para o pino COM (comum) da blindagem do relé. Finalmente, conecte o lipo ao carregador e os cabos de alimentação do regulador ao rfduino e o cadeado deverá estar completo.

Por fim, aparafuse o painel frontal para finalizar o cadeado. Pode ser usado algum bloqueio de rosca nos parafusos para torná-lo mais difícil de se soltar e cola quente ou um adesivo de silicone pode ser usado para selar o cadeado e protegê-lo da água.

Etapa 7: Conclusão

Agora você deve ter um cadeado bluetooth totalmente funcional, que pode ser controlado a partir de seu smartphone ou relógio. Se você tiver dúvidas ou sugestões, sinta-se à vontade para deixar comentários ou me enviar uma mensagem PM. Se você gostou deste instrutível, vote em mim na competição, pois eu agradeceria muito:)

Grande Prêmio no Concurso de Controle Remoto 2017

Primeiro prêmio no Arduino Contest 2017