Навесной замок Bluetooth: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Вы когда-нибудь теряли ключи от замка или забыли код своего невероятно прочного замка и не можете открыть шкафчик? Представьте себе висячий замок, который можно открыть, нажав на предмет, который теперь каждый носит с собой и редко забывает …

Что ж, дамы и господа, будущее здесь. Я представляю вам полнофункциональный навесной замок с Bluetooth, который можно разблокировать с вашего телефона или ваших умных часов!

Этот проект был для моих GCSE, за что я получил A *, однако это определенно прототип, сделанный в сжатые сроки, и есть много аспектов этого замка, которые я хотел бы изменить. Это всего лишь руководство, поэтому поэкспериментируйте с другими частями и способами сборки замка.

Наконец, если вам нравится это руководство, пожалуйста, проголосуйте за меня в конкурсе и не стесняйтесь оставлять комментарии, если у вас есть какие-либо вопросы.

Список материалов:

• Алюминиевый блок 90 мм x 90 мм x 25 мм
• Алюминиевый стержень 8 мм x 250 мм
• Акрил 3мм
• Стальной стержень диаметром 8 мм
• Винты с шестигранной головкой M4 x 12 мм
• Рфдуино РФ22102
• Щит реле rfduino
• LM3671 понижающий преобразователь 5в - 3в
• Зарядное устройство Mini Lipo
• Медный эмалированный провод 0,1 мм
• 1800 мАч LiPo
• Щелочная батарея 9 В

Оборудование:

• Фрезерный станок

  разные фрезы (я использовал концевые фрезы 6 мм с 3 канавками, 3 мм с 2 зубьями и концевую фрезу с 4 зубьями 16 мм)

• 3д принтер
• Лазерный резак
• Токарный станок по металлу
• Дрель
• Паяльник
• Набор Tap and Die
• Ленточная пила или ножовка

Ссылка на файл проекта

Эта папка Google содержит все рисунки и код, необходимые для замка.

Шаг 1: Жилье

Я создал CAD-модель замка, используя набросок вверх, поэтому сначала вы хотите распечатать это в масштабе 1: 1. Затем вам нужно наклеить этот шаблон на алюминиевый блок, чтобы получить шаблон для фрезерования алюминия. Затем алюминиевый блок нужно разрезать ближе к шаблону, в идеале на ленточной пиле, чтобы получить квадратный край, но подойдет и ножовка. После того, как блок был измельчен до размера, его необходимо возвести в квадрат, чтобы вы могли измерить его и убедиться, что каждая сторона, которую вы фрезеруете, также перпендикулярна и квадратна. (Щелкните здесь, чтобы узнать, как собрать фигуру в квадрат). Шероховатая внешняя форма фрезеруется с использованием концевой фрезы 16 мм, а кривая создается путем медленного обрезания кромок по осям y и x до тех пор, пока внешний край концевой фрезы не коснется края шаблона. Повторите этот процесс по всей кривой, и вы должны получить неровную, но четкую кривую. Наконец, сгладьте кривую, сначала пропилив doom грубой пилкой, чтобы избавиться от неровностей, затем влажной и сухой бумагой. После фрезерования внешней формы высоту необходимо уменьшить до окончательной (20 мм) с помощью нескольких проходов концевой фрезы диаметром 16 мм.

Затем концевую фрезу диаметром 16 мм погружают в блок на 18 мм, чтобы удалить большую часть материала, находящегося внутри, а концевую фрезу диаметром 6 мм используют, чтобы подвести каждую стенку как можно ближе к шаблону. В местах, где необходим угол 90 градусов, радиус фрезы 6 мм можно использовать в качестве угла, так как острые углы получить трудно. Этот процесс займет некоторое время, и его не следует торопить.

После того, как внутренняя часть закончена, следует просверлить 4 отверстия в каждом углу, снова используя фрезу или используя кернер, чтобы отметить центр отверстия и высверливать его с помощью сверла 3,5 мм и нарезать резьбу метчиком M4 для сделайте резьбу M4 для винтов. Стороны корпуса также должны быть распечатаны и приклеены к сторонам корпуса, заботясь об ориентации.

Затем корпус необходимо перевернуть на 90, чтобы он был зажат в вертикальном положении. Отверстия для дужки теперь создаются той же 6-миллиметровой концевой фрезой, стараясь не торопить эту деталь, так как бит может соскользнуть. Наконец, прорезь для порта micro-USB фрезеруется с помощью фрезы 3 мм на противоположной стороне от отверстий для дужки.

Однако, если вам повезло или вы умны и у вас есть станок с ЧПУ, вы можете проигнорировать большую часть приведенных выше инструкций и использовать stl, указанную в ссылке на привод Google, чтобы вырезать корпус на вашем станке с ЧПУ, сэкономив ваше время, кровь, пот и слезы:).

Шаг 2: скоба и стопорный штифт

Конечная остановка

Концевой упор прикрепляется к концу дужки и предотвращает выпадение дужки из замка, позволяя ей вращаться, чтобы поместиться в шкафчики. Он сделан из небольшого отрезка алюминиевого стержня диаметром 8 мм диаметром 12 мм. Лицом к лицу с обеих сторон сделайте отметку на 6,0 мм вниз. Параллельно поверните один конец до отметки 6 мм и уменьшите диаметр до 3,0 мм. Сужайте конец, чтобы было легче начинать нить. Либо прикрепите инструмент для нарезания наружной резьбы к токарному станку, либо используйте ручной метчик и набор плашек, чтобы создать внешнюю резьбу M3 на 3-миллиметровом конце. В конце концов, больший конец обрезается до 2 мм на конце.

Фиксирующий штифт

Стопорный штифт изготовлен из стального стержня 10 мм x 8 мм. Сверните оба конца, а затем срежьте ножовкой наклон так, чтобы скобу можно было закрыть и заблокировать, не открывая замок. Используйте файлы, чтобы получить правильный профиль, и попробуйте сопоставить его с профилем выше.

Кандалы

Я сделал дужку из 8-миллиметрового алюминия из-за нехватки времени и отсутствия оборудования, но я бы порекомендовал вам использовать более твердый материал, такой как нержавеющая сталь или закаленная сталь, чтобы кому-то было нелегко просто отрезать дужку. Стержень необходимо повернуть параллельно на 6 мм, чтобы он вошел в отверстия в корпусе. Сверните оба конца стержня так, чтобы концы были перпендикулярны длине стержня. На одном конце стержня просверлите отверстие центрирующим сверлом и сверлом 2,5 мм просверлите отверстие глубиной примерно 5 мм. Используйте метчик M3 для создания внутренней резьбы M3, которая будет использоваться для ввинчивания упора, чтобы предотвратить выпадение скобы из корпуса. Далее нужно согнуть стержень. Поскольку я использовал алюминий, я мог легко согнуть стержень с помощью трубогиба с формой подходящего диаметра, но если вы решили использовать что-то более твердое, например закаленную сталь, вам может потребоваться сначала нагреть стержень с помощью горелки. Просто убедитесь, что вы очистили все образующиеся оксиды, чтобы дужка стала блестящей. Дужку нужно согнуть так, чтобы ее диаметр составлял 48 мм. После того, как вы согнули дужку, убедитесь, что она входит в отверстия. Не применяйте силу, поскольку дужка может очень легко застрять в корпусе, если она не идеальна. Если диаметр слишком большой, попробуйте немного раздавить дугу скобы, а если диаметр слишком мал, попробуйте потянуть обе стороны, чтобы увеличить диаметр. Поиграйте с формой, пока она не сможет легко входить и выходить из отверстий.

Чтобы дужка могла вращаться в замке, вставьте дужку с резьбовым отверстием M3 в меньшую выемку и закрутите упор. Сдвиньте дужку вверх, чтобы она выступила как можно дальше, отметьте на конце без отверстия с резьбой M3 высоту верхней части навесного замка и отрежьте этот конец с помощью ножовки. Это должно позволить скобе свободно вращаться вокруг корпуса.

Наконец, вставьте дужку в корпус и отметьте середину полости соленоида. Это то место, где будет находиться стопорный штифт, который должен быть точно выровнен с дужкой, чтобы надежно зафиксировать дужку. В отмеченной точке на дужке сделайте соответствующую выемку, чтобы профиль стопорного штифта мог легко войти. Если вы запутались, обратитесь к диаграмме выше.

Шаг 3: лицевая панель

Лицевая панель была просто спроектирована в программе 2d CAD под названием 2d design и вырезана из акрила толщиной 3 мм с помощью лазерного резака. Однако немногие люди будут иметь доступ к лазерным резакам, поэтому вы можете использовать тот же шаблон, который использовался для фрезерования корпуса и вырезания вокруг него с помощью лобзика или фрезерного станка с ЧПУ. Я бы порекомендовал использовать более жесткий материал, такой как алюминий, чтобы замок был более надежным.

Шаг 4: Электроника

Источник питания

Источник питания состоит из двух батарей, одна для питания микроконтроллера, а другая для работы соленоида. Чтобы заряжать и регулировать мощность микроконтроллера, зарядное устройство Lipo необходимо подключить к регулятору 3,3 В, как показано выше на рисунке и принципиальной схеме, и убедиться в правильности полярности. Подключите липо и убедитесь, что он заряжается и что регулятор выдает 3,3 В. Во время зарядки на зарядном устройстве должен быть красный светодиод. Для соленоида я открыл ЩЕЛКОВУЮ батарею 9 В, которая состоит из 6 батареек AAAA. Они были спаяны группами по 3 штуки, все последовательно, так что конечное напряжение составляет 9 В и имеет емкость около 600 мАч на 5,4 Втч. Чтобы припаять батареи, контакты каждой батареи нужно зачистить напильником и наждачной бумагой. Это позволяет припою «прилипать». При использовании паяльника с батареей ключевым моментом является быстрое движение. Тепло является основным убийцей емкости аккумулятора и в некоторых случаях может быть очень опасным, поэтому вам следует залудить каждый разъем аккумулятора перед пайкой провода и даже зайти так далеко, чтобы прикрепить теплоотвод к аккумулятору во время пайки, например, металлические плоскогубцы для проведения тепло от батареи. Для подключения каждой батареи следует использовать небольшие изолированные провода, а каждую группу из 3 батарей следует обернуть изолентой, обнажив только положительную и отрицательную клеммы. Проверьте напряжение с помощью мультиметра, чтобы убедиться, что каждая группа из 3 батарей обеспечивает примерно 4,5 В.

Соленоид

Соленоид, который я использовал, был напечатан на 3D-принтере и обернут вручную, но я бы порекомендовал купить соленоид в свободном доступе, поскольку они более точно обернуты, что дает лучшие характеристики с точки зрения потребляемой мощности и напряженности магнитного поля. Чтобы сделать соленоид, необходимо напечатать файл.stl на 3D-принтере. У меня есть один дома, поэтому я использовал его, но если у вас его нет, есть много онлайн-сервисов, таких как 3D-концентраторы, которые могут напечатать вам часть по разумной цене. Файл stl можно найти по ссылке на главную папку проекта в начале инструкции. Соленоид необходимо обернуть медным эмалированным проводом толщиной 0,1 мм. Начните с 5-сантиметрового хвоста на одном конце и начинайте наматывать с конца без отверстия. Начните наматывать катушку, следя за тем, чтобы каждый последующий виток плотно прилегал к последнему витку, и проверяя, чтобы каждый виток был как можно более плотным. Продолжайте наматывать, пока диаметр катушки не будет на одном уровне со сторонами детали, напечатанной на 3D-принтере. Выведите провода соленоида в сторону без отверстий и оберните катушку каптоновой лентой, чтобы удерживать соленоид вместе. Наконец, проверьте соленоид, поместив стопорный штифт с небольшой пружиной в соленоид и запитав соленоид от батареи 9 В. Штифт должен быть втянут в соленоид. Если этого не произошло, вы можете ослабить пружину, укорачивая ее и растягивая.

Микроконтроллер

Интеллектуальные функции навесного замка основаны на плате rfduino, которая, по сути, представляет собой мини-ардуино с чипом Bluetooth, все в крошечной плате с множеством доступных модульных экранов. Заголовки от rfduino необходимо будет удалить путем их распайки, а контакты 0 и 1 экрана реле необходимо будет отрезать и переместить на контакты 5 и 6 с помощью небольших проводов, которые используются для программирования rfduino. Затем необходимо установить программный заголовок на rfduino, чтобы мы могли запрограммировать его при сборке. Припаяйте 3-контактный разъем, как показано на рисунке выше. На экране реле необходимо удалить обе винтовые клеммы, так как они слишком высокие, и, наконец, две платы необходимо соединить друг с другом с помощью существующих штырьков разъема на экране реле. См. Схемы и изображения выше. Однако, если бы я построил это снова, я бы заменил релейный экран на простой МОП-транзистор, такой как BUZ11. Наконец, припаиваем 2 провода к 3.3В и земле. Позже они будут подключены к экрану зарядного устройства Lipo, чтобы можно было запитать Rfduino.

Шаг 5: интеграция телефона и SmartWatch

Сначала обновите свой arduino ide необходимыми платами, используя эту ссылку (https://rfduino.com/package_rfduino166_index.json) в дополнительном менеджере плат в настройках. Вы также захотите загрузить блокировку пространства из магазина приложений, и это приложение будет использоваться для разблокировки вашего замка. Исходный код приложения можно найти здесь, в github, чтобы вы могли изменить код и создать свою собственную версию.

Откройте ble_lock.ino из папки проекта в Arduino, так как есть несколько переменных, которые необходимо изменить.

#define LOCK_PIN 1

необходимо изменить на 6 для релейного щита. Вывод в окне «новый ключ» в блокировке пробела также необходимо скопировать и вставить в файл кода.

Электропроводка:

UART RFDUINO

земля ---- земля

3,3 В ---- vcc

DTR ---- сброс - используйте конденсатор 100 нФ

rx ---- gpio 0

tx ---- gpio 1

Загрузите программу в rfduino из Arduino IDE, используя устройство USB to TTL. Выберите rfduino в меню платы, выберите устройство USB to TTL в списке портов и нажмите кнопку загрузки.

Теперь, когда rfduino включен и открыто приложение блокировки пространства, вы должны увидеть замок в приложении. Когда вы нажимаете на замок, он должен разблокироваться. Чтобы проверить его работу, используйте функцию проверки целостности цепи на мультиметре, чтобы убедиться, что реле переключается.

Чтобы замок работал через часы Apple, просто загрузите приложение на свои умные часы, и все готово.

Шаг 6: Окончательная сборка

Сначала прикрепите дужку к замку, вставив дужку в два верхних отверстия и прикрутив концевой упор. Lipo на 1800 мАч нужно сначала воткнуть в основание основного отсека корпуса. Затем соленоид необходимо вставить в верхнее отделение замка с уже установленным подпружиненным штифтом. Убедитесь, что дужка и стопорный штифт выровнены должным образом, и зафиксируйте дужку на месте. Затем поместите Rfduino рядом с соленоидом и протолкните штекер micro USB на цепи липо-зарядного устройства через отверстие внизу и заклейте горячим клеем, чтобы зарядное устройство не могло легко выпасть. Наконец, поместите 2 части источника питания соленоида по обе стороны от зарядного устройства micro USB. См. Диаграмму выше.

Для подключения положительный провод соленоида должен быть подключен к нормально разомкнутому контакту экрана реле, а отрицательный провод идет прямо к отрицательному полюсу батареи соленоида. Плюс от аккумуляторной батареи соленоида идет на общий (общий) контакт щита реле. Наконец, подключите липо к зарядному устройству и провода питания от регулятора к RFDUINO, и замок должен быть готов.

Наконец, прикрутите лицевую панель, чтобы закончить замок. На винтах можно использовать некоторые резьбовые фиксаторы, чтобы их было труднее открутить, а также можно использовать горячий клей или силиконовый клей, чтобы запечатать замок, чтобы защитить его от воды.

Шаг 7: Заключение

Теперь у вас должен быть полностью функционирующий замок с Bluetooth, которым можно управлять со смартфона или часов. Если у вас есть какие-либо вопросы или предложения, пожалуйста, оставляйте комментарии или пишите мне в личку. Если вам понравилось это руководство, пожалуйста, проголосуйте за меня в конкурсе, я буду очень признателен:)

Главный приз конкурса Remote Control 2017

Первое место в конкурсе Arduino Contest 2017