قفل در هوشمند با ماژول RFID و آردوینو

+3

اول از همه باید سراغ بخش مکانیکی قفل بریم. این همون قسمتیه که زبانه قفل رو عقب و جلو می‌کشه و در رو باز یا بسته می‌کنه. برای اینکه سیستم بدون گیر کردن و کاملا روان کار کنه، این بخش‌ها رو با پرینتر سه‌بعدی می‌سازیم. فایل‌های STL این قطعات رو می‌تونی دانلود کنی و توی نرم‌افزارهای اسلایسر مثل Cura آماده پرینت کنی.

چون طراحی این قطعات خیلی ساده و بهینه‌ست، موقع پرینت نیازی به ساپورت یا Raft نداری. فقط کافیه تنظیمات پیش‌فرض اسلایسر رو روی کیفیت مناسب بذاری و دستگاه رو روشن کنی.

کلا سه تا قطعه داریم که باید پرینت بشن. قطعه اول همون بدنه اصلیه که قراره سروو موتور و زبانه دندانه‌دار رو توی خودش نگه داره. برای جنس این قطعات، فیلامنت PLA کاملا جواب می‌ده و رنگش هم که کاملا سلیقه‌ای و دست خودته.

قطعه دوم یک چرخ‌دنده کوچیکه که مستقیم روی بازوی سروو موتور نصب می‌شه. وقتی سروو می‌چرخه، این چرخ‌دنده هم به حرکت درمیاد و قطعه سوم (زبانه کشویی دندانه‌دار) رو به داخل یا بیرون هدایت می‌کنه. دندانه‌های زبانه و چرخ‌دنده کاملا با هم درگیر می‌شن و کنترل قفل رو به دست می‌گیرن.

حالا بریم سراغ بخش جذاب الکترونیک. برای اینکه گیج نشی، مدار رو به سه بخش ساده تقسیم می‌کنم: اتصالات ماژول RFID، سروو موتور و ال‌ای‌دی‌ها. همه این قطعات با سیم‌های جامپر به هم وصل می‌شن و برای تغذیه کل سیستم هم می‌تونی از یک پاوربانک و کابل USB استفاده کنی.

• پایه SDA به پین دیجیتال 10 آردوینو وصل می‌شه
• پایه SCK به پین دیجیتال 13 وصل می‌شه
• پایه MOSI به پین دیجیتال 11 وصل می‌شه
• پایه MISO به پین دیجیتال 12 وصل می‌شه
• پایه IRQ آزاد می‌مونه و متصل نمی‌شه
• پایه GND به پین GND آردوینو متصل می‌شه
• پایه RST به پین دیجیتال 9 وصل می‌شه
• پایه 3.3 ولت هم حتما به پین 3.3 ولت آردوینو متصل می‌شه

اتصالات سروو موتور خیلی ساده‌ست. این موتور سه تا سیم داره که به این شکل وصل می‌شن:

• سیم سیگنال به پین دیجیتال 3
• سیم VCC به پین 5 ولت آردوینو
• سیم GND به پین GND آردوینو

برای بخش نشانگرها از دو تا ال‌ای‌دی استفاده می‌کنیم؛ یکی سبز و یکی قرمز. پایه مثبت ال‌ای‌دی سبز رو به پین دیجیتال 5 و پایه مثبت ال‌ای‌دی قرمز رو به پین دیجیتال 4 وصل کن.

پایه‌های منفی هر دو ال‌ای‌دی رو باید به پین GND آردوینو متصل کنی. اگر دیدی روی برد پین GND خالی کم آوردی، خیلی راحت می‌تونی سیم‌های منفی سروو موتور و ال‌ای‌دی‌ها رو به هم گره بزنی و همه رو با یک سیم به زمین آردوینو وصل کنی. برای اینکه مدارت تمیزتر دربیاد، می‌تونی از یک فیبر سوراخ‌دار کوچیک هم کمک بگیری.

استفاده از بردهای مدار چاپی اختصاصی یا همون PCB هم می‌تونه یک گزینه عالی برای پروژه‌های دائمی باشه. وقتی مدار روی یک برد ثابت لحیم بشه، دیگه نگران قطع شدن ناگهانی سیم‌های جامپر نیستی.

اگر به پرینتر سه‌بعدی دسترسی نداری، جای نگرانی نیست. می‌تونی از خدمات آنلاین پرینت سه‌بعدی استفاده کنی و قطعاتت رو با کیفیت بالا سفارش بدی تا برات بفرستن. عکس‌های مدار رو هم برات گذاشتم تا بتونی راحت‌تر اتصالات رو چک کنی.

ترکیب قطعات مکانیکی مستحکم با یک مدار الکترونیکی منعطف و دقیق، می‌تونه پروژه‌های دست‌ساز تو رو به سطح خیلی بالاتری ببره و کارکردشون رو تضمین کنه.

با دقت در ساختار فیزیکی و سیم‌کشی‌ها، خیالت از بابت دوام و پایداری سیستم راحت می‌شه و فضای کمتری هم اشغال می‌کنه. حتما اتصالات رو چند بار چک کن تا همه‌چیز سر جای خودش باشه.

حالا وقتشه که به سیستممون جان ببخشیم! باید کدهای مربوط به قفل و کارت‌خوان رو روی برد آردوینو آپلود کنی. بعد از اینکه کد رو توی محیط Arduino IDE کپی کردی و روی برد ریختی، یک مرحله خیلی مهم هست که حتما باید انجام بدی تا قفل فقط با کارت تو باز بشه.

سریال مانیتور نرم‌افزار رو باز کن، پورت درست رو انتخاب کن و تگ RFID خودت رو به ماژول نزدیک کن. روی صفحه سریال مانیتور یک پیام می‌بینی که کد اختصاصی یا همون ID کارتت رو نمایش می‌ده. این کد رو کپی کن، به کدهای اصلی برگرد و اون رو جایگزین آیدی قدیمی داخل کدها کن. حالا دوباره برنامه رو روی آردوینو آپلود کن و کابل رو بکش. به همین راحتی تگ تو برای سیستم تعریف شد!

بعد از آپلود نهایی کدها، می‌تونیم مدار رو قبل از نصب نهایی تست کنیم. کابل USB آردوینو رو به یک پاوربانک یا شارژر موبایل وصل کن تا مدار روشن بشه.

برای اینکه سیستم رو کامل محک بزنی، به دو تا تگ RFID نیاز داری؛ یکی همون کارتی که به سیستم دادی (کارت مجاز) و یکی هم یک کارت ناشناس. من برای اینکه این دو تا رو با هم قاطی نکنم، به کارت اصلیم یک حلقه فلزی کوچیک آویزون کردم تا تفاوتشون مشخص باشه.

مدار رو روشن کن و اول کارت معتبرت رو روی ماژول بکش. اگر همه‌چیز درست باشه، ال‌ای‌دی سبز روشن می‌شه و سروو موتور بلافاصله حرکت می‌کنه. زمان باز موندن قفل رو هم می‌تونی بسته به نیازت از داخل همون کدهای آردوینو تغییر بدی.

حالا اگر یک کارت ناشناس و ثبت‌نشده رو به ماژول نزدیک کنی، ال‌ای‌دی قرمز روشن می‌شه و بهت می‌گه که اجازه ورود نداری! می‌شد یک بازر هم به مدار اضافه کرد تا موقع ورود غیرمجاز بوق بزنه، اما چون صدای بازر می‌تونه رو اعصاب باشه، فعلا ازش صرف‌نظر کردیم.

اگر دوست داشتی مدارت رو پیشرفته‌تر کنی، می‌تونی کدهای مربوط به بازر رو هم خودت اضافه کنی. اما اگر تازه اول راهی، پیشنهاد می‌کنم همین تنظیمات فعلی رو پیش ببری تا مدارت بی‌دلیل شلوغ نشه.

+1

حالا باید به این مدار شلوغ یکم نظم بدیم. من برای راحتی کار، تمام قطعات الکترونیکی رو روی یک تکه مقوای ضخیم سوار کردم. برای شروع، برد آردوینو رو سر جاش محکم کن. پیشنهاد می‌کنم جای چسب حرارتی، از چسب دوطرفه قوی استفاده کنی تا اگر خواستی بعدا قطعات رو باز کنی، بردها آسیبی نبینن.

جای ماژول کارت‌خوان رو می‌تونی هرجا که دوست داشتی تعیین کنی. من لبه‌های کار رو ترجیح دادم چون هم دسترسی بهش راحت‌تره و هم موقع کارت کشیدن، دستت به سیم‌ها گیر نمی‌کنه. تو می‌تونی به جای مقوا از یک پایه چوبی، یک محفظه پرینت سه‌بعدی یا حتی چسبوندن مستقیم قطعات روی در استفاده کنی.

حالا نوبت سوار کردن مکانیزم پرینت‌سه‌بعدی روی پایه‌ست. نصب این بخش روی خود در، برای نشون دادن توی آموزش کمی سخت بود، پس من این قسمت رو هم روی همون مقوا مونتاژ کردم. با کمی چسب حرارتی بدنه اصلی قفل رو بچسبون. بعد سروو موتور رو توی جایگاه مخصوصش قرار بده و در آخر چرخ‌دنده و زبانه کشویی رو بهش متصل کن.

خب، پروژه جذاب ما آماده تسته! کافیه منبع تغذیه رو وصل کنی و تگ RFID رو جلوی اسکنر بگیری. اگر کارت معتبر باشه، ال‌ای‌دی سبز درخشان می‌شه، سروو موتور می‌چرخه و زبانه قفل رو به داخل می‌کشه تا در باز بشه.

اگر هم کسی با کارت ناشناس بخواد در رو باز کنه، سیستم دست رد به سینه‌اش می‌زنه و فقط ال‌ای‌دی قرمز روشن می‌شه. برای ارتقای پروژه می‌شه یک نمایشگر هم اضافه کرد تا پیام‌های خوش‌آمدگویی یا اخطار رو نشون بده. اما یادت باشه که نمایشگر مصرف باتری رو به شدت بالا می‌بره و برای پروژه‌هایی که قراره مدت طولانی کار کنن خیلی ایده‌آل نیست.

البته اگر قصد داری سیستم رو به جای باتری، با یک آداپتور یا کابل USB مستقیما به برق وصل کنی، مشکل مصرف انرژی کلا حل می‌شه و می‌تونی هر قطعه جدیدی رو بهش اضافه کنی.

توی این آموزش از آیسی‌مدار دیدیم که چقدر راحت می‌شه با ترکیب یک برد آردوینو و چند خط کد ساده، یک سیستم امنیتی و جذاب ساخت. روند ثبت کارت مجاز و نحوه واکنش قفل به کارت‌های مختلف رو هم با هم بررسی کردیم.

امیدوارم از ساخت این قفل هوشمند لذت برده باشی و بتونی روی در اتاق یا کمدهات پیاده‌اش کنی. اگر سوالی داری یا ایده‌ای برای بهتر شدن این پروژه به ذهنت می‌رسه، حتما توی بخش نظرات برامون بنویس. موفق باشی و منتظر پروژه‌های بعدی ما باش!