Wifi para RF - Fechadura: 3 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Visão geral

Este instrutível lhe dará a capacidade de trancar / destrancar sua porta da frente por meio de seu software de automação residencial (como o OpenHAB - software de automação residencial gratuito que eu uso pessoalmente). A imagem acima mostra uma captura de tela de amostra do aplicativo OpenHAB para iPhone. Como alternativa, você pode utilizar o sistema de mensagens MQTT conforme descrito abaixo em quase qualquer sistema que desejar.

Premissas

Este instrutivo assume que você já tem (ou irá configurar):

• OpenHAB (software de automação residencial de código aberto gratuito) em execução, embora, conforme mencionado, deva funcionar com qualquer software de automação residencial que possa incluir uma ligação MQTT. Como alternativa, você mesmo pode alterar o código para atender às suas necessidades.
• Ligação Mosquitto MQTT instalada e configurada com OpenHAB (MQTT é um protocolo do tipo de assinatura / publicação de mensagens que é leve e excelente para comunicação entre dispositivos)
• Que você já instalou uma fechadura de teclado frontal baseada em RF que vem com pelo menos um controle remoto (a maioria faz). Eles podem ser comprados relativamente baratos na Amazon (aproximadamente US $ 60, embora as baterias neste modelo durem apenas ~ 4 meses, então veja se você pode fornecer DC que alimenta a fechadura ou gaste um pouco mais em um modelo decente:-))

Se você não executa o OpenHAB e um broker MQTT, consulte este excelente artigo no site MakeUseOf

Introdução

Este projeto mostra especificamente como usar uma fechadura de porta baseada em RF para ser consideravelmente mais útil, convertendo-a para funcionar sem fio, portanto, dando-lhe a capacidade de trancar ou destrancar sua porta através de seu sistema de automação residencial, um navegador da web, seu telefone (através do aplicativo OpenHAB) ou até mesmo agende-o para travamento automático à noite usando as regras do software de automação residencial. Para este projeto, comprei uma "fechadura da porta dianteira do teclado baseado em Mi RF" na Amazon por cerca de US $ 60 *

(* EDITAR: as baterias desta marca específica de fechadura de porta não duram tanto! Só consegui usá-lo por 3-4 meses antes de ter que trocar as baterias, o que se tornou bastante frustrante. Desde então, troquei essa unidade para uma fechadura de porta eletrônica da marca Windsor, cujas baterias duram até 2 anos. Como alternativa, embora muito mais trabalho, considere ligar a energia CC através do centro de sua porta até a fechadura)

Para isso, eles fornecem uma fechadura operada por RF (radiofrequência) com teclado embutido e um chaveiro para travar / destravar remotamente. Com RF, no entanto, o chaveiro precisa estar ao alcance da fechadura da porta. Este projeto fará uso do chaveiro integrando-o a um Wemos (placa IOT com chip ESP8266) para fazer o travamento / destravamento sem fio, portanto controlável de qualquer lugar onde haja conexão à Internet.

O que eu preciso?

Primeiro, adquira e instale a fechadura de teclado baseada em RF. Você deve garantir que ele vem com um chaveiro! Teste o fob e certifique-se de que, pressionando os botões, ele irá travar ou destravar a porta antes de iniciar. A maioria dessas fechaduras de porta deve ser baseada em tamanhos de porta padrão e deslocamentos de fechadura, portanto, se você já tem uma fechadura (como eu), substituí-la é excepcionalmente fácil.

Para criar o controlador sem fio, você precisará fornecer as seguintes peças:

• Wemos D1 mini V2 (tem um CHIP sem fio ESP8266 embutido) ou apenas um CHIP ESP8266 deve servir (eu não recomendo a versão ESP-01 para este projeto, pois o pino GPIO 0 precisa ser mantido alto para ligar para para inicializar a partir do flash, no entanto, isso fará com que a fechadura da porta seja acionada quando o ESP8266 for ligado, potencialmente destrancando sua porta da frente! Embora existam soluções que podemos fazer para isso, como usar temporizadores ou transistores etc, por um custo baixo de um Wemos e menos componentes, buscaremos a abordagem mais simples)
• Uma fonte de alimentação 5V DC para alimentar o Wemos e o Keyfob (as baterias não serão mais necessárias) Se você estiver ligando o Wemos usando o pino VCC de 5V (em vez da porta USB) e a fonte de alimentação DC for superior a 5V, você irá também precisa de um regulador de tensão de 5V (como um LM7805) mais 2 x capacitores, 10V 0,33uF e 10V 0,1uF ou semelhante em tamanho (de acordo com a folha de dados do LM7805)

• Dois 2N7000 ou MOSFETs semelhantes (estes serão usados para trocar o chaveiro, um para travar, o outro para destravar. O 2N7000 é um tipo de acessório MOSFET N-Channel muito comum e muito barato, então deve ser muito fácil de obter)

• Dois resistores de 10K ohm (eles serão usados como resistores pull-down para cada um dos MOSFETs, de forma que a trava / destravamento da porta não seja acionada na inicialização!)
• D ependendo do seu chaveiro, você também pode precisar conectar outro capacitor (como um 10V 220uF ou similar em tamanho) para ajudar a aumentar a potência do chaveiro. Veja os motivos mais adiante neste artigo.
• Ferramentas necessárias: cortadores laterais, fio de núcleo único, ferro de solda, fluxo e, opcionalmente, multímetro

O próprio chaveiro normalmente usa 2 baterias de 3 V em série (6 V CC). Portanto, usar uma fonte de 5 V com um capacitor é tensão suficiente para alimentar o Wemos e acionar o travamento / destravamento.

Se você tem um chaveiro que funciona com uma única bateria de 3 V, então você deve ser capaz de adicionar um regulador de tensão de 3,3 V em seu circuito para diminuir a tensão perto dos 3 V necessários. Na verdade, uma bateria de 3 V produz em torno de 3,1 V, e a maioria dos circuitos tem algum tipo de tolerância de tensão mais alta, portanto, neste caso, 3,1 V a 3,3 V é + 6%. Combine isso com o fato de que o Wemos está consumindo corrente, então a tensão provavelmente será ainda menor. Em caso de dúvida, meça com um multímetro e, se possível, verifique com o fornecedor da fechadura a tensão máxima (ou tolerância máxima) que o chaveiro aceita, pois não me responsabilizo se o chaveiro parar de funcionar! Finalmente, como uma solução alternativa, configure um circuito divisor de tensão.

Etapa 1: Montagem

De solda

A montagem dos componentes é muito simples. Primeiro, abra o chaveiro - remova as baterias e a caixa, pois você só precisa da placa de circuito de dentro. Em seguida, solde um fio de cada lado das pernas do botão do chaveiro. Faça isso tanto para o botão "bloquear" quanto para o botão "desbloquear". Em seguida, vire o fob e solde um fio nas almofadas + e - na parte de trás do fob, como mostrado nas imagens. Quanto maior for o pad é +, o menor é -

Observação: a fonte de alimentação de 5 V alimentará o Wemos e o chaveiro, portanto, as baterias do fob não são mais necessárias.

conjunto

Forneça 5V Vcc e GND ao Wemos e adicione os MOSFETs e resistores à placa de ensaio de acordo com a imagem. Os resistores de 10K ohm devem ir do GND ao portão (pino central) dos MOSFETs. Isso puxará a tensão para o terra, impedindo que os MOSFETs sejam acionados na inicialização.

Em seguida, execute um fio de D1 no Wemos até o portão do primeiro MOSFET e D2 no Wemos até o portão do segundo MOSFET. D1 e D2 são pinos GPIO (entrada / saída de uso geral) que são designados como pinos de SAÍDA no código.

Por fim, conecte os fios do chaveiro na placa de ensaio, Vcc ao trilho de 5 V, GND ao GND e, em seguida, o fio do lado negativo do botão ao lado da fonte de cada MOSFET e o lado positivo do botão ao lado do dreno de cada MOSFET conforme mostrado na imagem (use um multímetro se não tiver certeza da polaridade)

(EDITAR: a fechadura da porta Windsor substituta que mencionei anteriormente tem um chaveiro que consumia um pouco mais voltagem do que o antigo. Isso fez com que o Wemos parasse de responder efetivamente devido à queda de voltagem quando a porta foi trancada / destrancada. você tiver o mesmo problema e, em seguida, corrigir o fio em um capacitor de 220uF (ou semelhante) pouco antes da fiação +/- que vai para o chaveiro. O capacitor carregará e, ao disparar, drene o capacitor em vez de energia CC direta)

Agora conecte o cabo USB ao Wemos e a outra extremidade do cabo ao computador.

(O código emitirá pino D1 "HIGH", acionando o MOSFET para ligar permitindo que a tensão viaje do dreno para a fonte e, portanto, "ligar" o botão por 1 segundo antes de trazer o pino de saída "LOW" novamente e desligá-lo. Na verdade, é simplesmente simular um pressionamento de tecla do botão por meio do código)

IDE Arduino

Inicie o IDE Arduino. Baixe e abra o código (link alternativo AQUI) Verifique se as placas adicionais estão incluídas no IDE, veja aqui como configurar. Em seguida, você precisará garantir que a placa correta seja instalada e carregada para o seu projeto (Ferramentas, Placas, Gerenciador de Placa - pesquise "esp8266" e instale), bem como a porta COM correta selecionada (Ferramentas, Porta, COM…). Você também precisará das bibliotecas apropriadas PubSubClient e ESP8266Wifi instaladas (Sketch, Manage Libraries, Include Library …)

Em seguida, altere as seguintes linhas de código e substitua por seu próprio SSID e senha para sua conexão sem fio. Além disso, altere o endereço IP para apontar para seu próprio broker MQTT. Se você não tiver um broker MQTT instalado, recomendo usar o Mosquitto. Baixe para Windows ou Linux aqui.

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

Depois de alterado, verifique seu código e faça o upload para a placa Wemos / ESP8266 por meio de um cabo USB.

Etapa 2: Teste e configuração do OpenHAB

Teste MQTT

MQTT é um sistema de mensagens de "assinatura / publicação". Um ou mais dispositivos podem se comunicar com um "broker MQTT" e "assinar" um determinado tópico. Quaisquer mensagens recebidas de qualquer outro dispositivo que sejam "publicadas" nesse mesmo tópico, serão enviadas pelo corretor para qualquer outro dispositivo que tenha se inscrito naquele tópico. É um protocolo extremamente leve e simples de usar e perfeito como um sistema de disparo simples como este aqui. Veja o diagrama de fluxo para uma ideia aproximada de como funciona.

Para teste, você pode visualizar as mensagens MQTT recebidas do Wemos para seu broker MQTT executando o seguinte comando em seu servidor Mosquitto (Mosquitto é um dos muitos softwares MQTT Broker disponíveis). Este comando se inscreve para receber mensagens keep-alive:

mosquitto_sub -v -t openhab / frontdoor / status

Você deve ver mensagens de entrada vindas do Wemos a cada 30 segundos ou mais com o número "1" (que significa "Estou vivo"). Se você vir os "0s" constantes (ou nenhuma resposta), não há comunicação. Depois de ver o número 1 chegando, significa que o Wemos está se comunicando com o corretor MQTT (pesquise "MQTT Last Will and Testament" para obter mais informações sobre como isso funciona ou veja esta entrada de blog realmente boa)

Depois de provar que a comunicação é funcional, agora você pode rastrear a mensagem real de "gatilho" (bloquear / desbloquear). Primeiro inscreva-se no seguinte tópico.

mosquitto_sub -v -t openhab / frontdoor / trigger

Agora abra uma segunda janela de linha de comando e execute o seguinte comando de publicação, enviando ao tópico uma mensagem de "LOCK" ou "UNLOCK". Você deverá ver a mensagem correspondente aparecer na primeira janela e também o LED vermelho piscar no chaveiro e o mecanismo da porta travando ou destravando conforme necessário.

mosquitto_pub -t openhab / frontdoor / trigger -m LOCK

(-t significa 'tópico', -m significa 'mensagem', -v significa saída 'detalhada')

Nota: Se a porta destrava quando você envia o bloqueio ou bloqueia quando você envia o comando de desbloqueio, basta mudar os fios D1 e D2 ao redor

Configuração OpenHAB

As seguintes alterações são necessárias para OpenHAB:

arquivo de 'itens':

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

arquivo 'mapa do site':

Switch item = frontdoorTrigger mappings = [ON = "Bloquear", OFF = "Desbloquear"] Item de texto = frontdoorStatus

Arquivo 'status.map' (na pasta de transformação):

0 = Down1 = Alive- = desconhecido

Pode ser necessário alterar ligeiramente a configuração do OpenHAB acima para se adequar à sua própria configuração, como a parte "mqttbroker:" que se refere ao nome do broker MQTT configurado.

A imagem final mostra os componentes em um PCB. Neste caso, como estou usando uma fonte de alimentação DC> 5V (no meu caso 9V), a placa também inclui um regulador de tensão LM7805, bem como um capacitor de 0,33uF para alimentação no lado e 0,1uF no lado de saída da alimentação para ajudar a suavizar e estabilizar a tensão. Caso contrário, o resto das conexões são as mesmas descritas anteriormente.

Solução de problemas

- Se você tiver problemas em que o Wemos bloqueia ou desbloqueia continuamente a porta (por exemplo: envia um sinal de RF e a luz LED do chaveiro permanece acesa), verifique seus fios VCC e GND para o Wemos. Provavelmente, um ou ambos não estão conectados corretamente.

Etapa 3: Soldar os componentes em um PCB

Acabei soldando todos os componentes em uma placa de circuito impresso, usando apenas fios e / ou trilhas de solda para unir todos os componentes. Eu então peguei uma velha verruga de parede DC e cortei o fio dela um pouco mais curto, em seguida, passei para um bloco de conector que eu soldou ao PCB. A energia é então desligada para o regulador de tensão de 5 V / capacitores e componentes necessários. Simplesmente prendi a parte de trás do PCB na verruga da parede e conectei-o a um ponto de energia dentro de um dos meus armários. Está em execução há cerca de 9 meses sem problemas!