Wifi ke RF - Kunci Pintu: 3 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Gambaran

Instruksi ini akan memberi Anda kemampuan untuk mengunci / membuka kunci pintu depan Anda melalui perangkat lunak otomatisasi rumah Anda (seperti OpenHAB - perangkat lunak otomatisasi rumah gratis yang saya gunakan secara pribadi) Gambar di atas menunjukkan contoh tangkapan layar dari aplikasi iPhone OpenHAB. Sebagai alternatif, Anda dapat menggunakan pesan MQTT seperti yang dijelaskan di bawah ini di hampir semua sistem yang Anda inginkan.

Asumsi

Instruksi ini mengasumsikan Anda sudah memiliki (atau akan menyiapkan):

• OpenHAB (perangkat lunak otomatisasi rumah open source gratis) berjalan, meskipun seperti yang disebutkan, itu harus bekerja dengan perangkat lunak otomatisasi rumah apa pun yang dapat menyertakan pengikatan MQTT. Sebagai alternatif, Anda dapat mengubah kode sendiri sesuai dengan kebutuhan Anda sendiri.
• Mosquitto MQTT binding diinstal dan dikonfigurasi dengan OpenHAB (MQTT adalah protokol tipe berlangganan/publikasikan pesan yang ringan dan bagus untuk komunikasi antar perangkat)
• Bahwa Anda telah memasang kunci tombol pintu depan berbasis RF yang dilengkapi dengan setidaknya satu remote fob kunci (sebagian besar melakukannya) Ini dapat dibeli relatif murah di Amazon (sekitar ~US$60, meskipun baterai pada model ini hanya bertahan ~4 bulan jadi lihat apakah Anda dapat menyediakan DC yang memberi daya pada kunci atau menghabiskan sedikit lebih banyak untuk model yang layak:-))

Jika Anda tidak menjalankan OpenHAB dan broker MQTT, lihat artikel bagus ini di situs web MakeUseOf

pengantar

Proyek ini secara khusus menunjukkan kepada Anda cara menggunakan kunci pintu berbasis RF KEY FOB agar jauh lebih berguna dengan mengubahnya menjadi bekerja secara nirkabel, sehingga memberi Anda kemampuan untuk mengunci atau membuka kunci pintu melalui sistem otomatisasi rumah, browser web, telepon Anda (melalui aplikasi OpenHAB) atau bahkan menjadwalkannya untuk mengunci otomatis di malam hari menggunakan aturan di perangkat lunak otomatisasi rumah. Untuk proyek ini, saya membeli "kunci pintu depan keypad berbasis Mi RF" dari Amazon seharga sekitar US$60 *

(* EDIT: baterai pada kunci pintu merek khusus ini tidak bertahan lama! Saya hanya menggunakannya selama 3-4 bulan sebelum saya harus mengganti baterai yang menjadi agak membuat frustrasi. Sejak itu saya menukar unit itu untuk kunci pintu elektronik bermerek Windsor yang baterainya bertahan hingga 2 tahun. Sebagai alternatif, meskipun lebih banyak pekerjaan, pertimbangkan untuk menjalankan daya DC melalui inti pintu Anda ke kunci)

Untuk itu mereka menyediakan kunci pintu yang dioperasikan RF (frekuensi radio) dengan keypad built-in dan key fob untuk mengunci / membuka kunci dari jarak jauh. Namun dengan RF, key fob harus berada dalam jangkauan kunci pintu. Proyek ini akan menggunakan key fob dengan mengintegrasikannya dengan Wemos (IOT board dengan chip ESP8266) untuk melakukan penguncian / pembukaan kunci secara nirkabel, sehingga dapat dikontrol dari mana saja Anda memiliki koneksi Internet.

Apa yang saya butuhkan?

Pertama, beli dan pasang kunci tombol berbasis RF. Anda harus memastikan itu datang dengan kunci fob! Uji fob dan pastikan bahwa dengan menekan tombol, itu akan mengunci atau membuka kunci pintu sebelum memulai. Sebagian besar kunci pintu ini harus didasarkan pada ukuran pintu standar dan offset kunci jadi jika Anda sudah memiliki gerendel (seperti yang saya lakukan) menggantinya sangat mudah.

Untuk membuat pengontrol nirkabel, Anda perlu sumber bagian-bagian berikut:

• Wemos D1 mini V2 (memiliki CHIP nirkabel ESP8266 built-in) atau hanya CHIP ESP8266 yang harus dilakukan (Saya tidak merekomendasikan versi ESP-01 untuk proyek ini, karena pin GPIO 0 harus dipegang tinggi saat power up agar untuk boot dari flash, namun melakukan ini akan menyebabkan kunci pintu terpicu ketika ESP8266 menyala berpotensi membuka kunci pintu depan Anda!Meskipun ada solusi yang dapat kita lakukan untuk ini, seperti menggunakan timer atau transistor dll, dengan biaya rendah dari Wemos dan komponen yang lebih sedikit, kami akan bertujuan untuk pendekatan yang lebih sederhana)
• Sumber daya DC 5V untuk memberi daya pada Wemos dan Keyfob (baterai tidak lagi diperlukan) Jika Anda memberi daya pada Wemos menggunakan pin VCC 5V (bukan port USB) dan sumber daya DC lebih tinggi dari 5V, Anda akan juga membutuhkan regulator tegangan 5V (seperti LM7805) ditambah 2 x kapasitor, 10V 0,33uF dan 10V 0,1uF atau ukuran serupa (sesuai lembar data LM7805)

• Dua 2N7000 atau MOSFET serupa (ini akan digunakan untuk mengganti keyfob, satu untuk mengunci, yang lain untuk membuka kunci. 2N7000 adalah MOSFET N-Channel tipe N-Channel yang sangat umum dan sangat murah, jadi sumbernya harus sangat mudah)

• Dua resistor 10K ohm (ini akan digunakan sebagai resistor pull-down untuk masing-masing MOSFET sehingga kunci / buka kunci pintu tidak dipicu saat dihidupkan!)
• Bergantung pada keyfob Anda, Anda mungkin juga perlu memasang kapasitor lain (seperti 10V 220uF atau berukuran serupa) untuk membantu meningkatkan daya ke keyfob. Lihat alasannya nanti di artikel ini.
• Alat yang dibutuhkan: pemotong samping, kawat inti tunggal, besi solder, fluks dan opsional multi-meter

Fob kunci itu sendiri biasanya menggunakan baterai 2 x 3V secara seri (6V Vcc) Oleh karena itu, menggunakan catu daya 5V dengan kapasitor namun cukup tegangan untuk menyalakan Wemos dan memicu penguncian / pembukaan kunci.

Jika Anda memiliki keyfob yang bekerja dari baterai 3V tunggal, maka Anda harus dapat menambahkan regulator tegangan 3.3V di sirkuit Anda untuk menjatuhkan tegangan mendekati 3V yang diperlukan. Baterai 3V sebenarnya menghasilkan sekitar 3.1V, dan sebagian besar sirkuit memiliki semacam toleransi tegangan yang lebih tinggi, jadi dalam hal ini 3.1V hingga 3.3V adalah +6%. Kombinasikan itu dengan fakta bahwa Wemos menarik arus, sehingga tegangan kemungkinan akan lebih kecil. Jika ragu ukur dengan multimeter dan jika mungkin, periksa dengan vendor kunci tegangan maksimum (atau toleransi maksimum) keyfob akan menerima, karena saya tidak bertanggung jawab jika keyfob Anda berhenti bekerja! Akhirnya, sebagai solusi alternatif, siapkan rangkaian pembagi tegangan.

Langkah 1: Perakitan

Pematerian

Merakit komponen sangat sederhana. Pertama, buka kunci fob - lepaskan baterai dan casing karena Anda hanya membutuhkan papan sirkuit di dalamnya. Selanjutnya solder kawat di setiap sisi kaki tombol fob kunci. Lakukan ini untuk tombol "kunci" dan tombol "buka kunci". Selanjutnya, balikkan fob dan solder kabel pada bantalan + dan - di bagian belakang fob, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Pad yang lebih besar adalah +, yang lebih kecil adalah -

Catatan: Catu daya 5V akan memberi daya pada Wemos dan Key fob, sehingga baterai fob tidak lagi diperlukan.

perakitan

Berikan 5V Vcc dan GND ke Wemos dan tambahkan MOSFET dan resistor ke papan tempat memotong roti sesuai gambar. Resistor 10K ohm harus dijalankan dari GND ke gerbang (pin tengah) MOSFET. Ini akan menarik tegangan ke ground menghentikan MOSFET yang dipicu saat dihidupkan.

Selanjutnya jalankan kabel dari D1 di Wemos ke gerbang MOSFET pertama dan D2 di Wemos ke gerbang MOSFET kedua. D1 dan D2 adalah pin GPIO (general purpose input/output) yang ditetapkan sebagai pin OUTPUT dalam kode.

Terakhir, pasang kabel keyfob ke breadboard, rel Vcc ke 5V, GND ke GND, lalu kabel di sisi negatif tombol ke sisi sumber setiap MOSFET dan sisi positif tombol ke sisi pembuangan setiap MOSFET seperti yang ditunjukkan pada gambar (gunakan multimeter jika tidak yakin polaritasnya)

(EDIT: Kunci pintu Windsor pengganti yang saya sebutkan sebelumnya, memiliki keyfob yang mengkonsumsi tegangan sedikit lebih banyak daripada keyfob lama. Ini menyebabkan Wemos berhenti merespons secara efektif karena penurunan tegangan, ketika pintu terkunci / tidak terkunci. Jika Anda mengalami masalah yang sama, maka untuk memperbaiki kabel di kapasitor 220uF (atau serupa) tepat sebelum kabel +/- yang keluar ke keyfob. Kapasitor akan mengisi daya dan saat memicu, menguras kapasitor daripada daya DC langsung)

Sekarang colokkan kabel USB ke Wemos dan ujung kabel lainnya ke komputer Anda.

(Kode ini akan mengeluarkan pin D1 "HIGH", memicu MOSFET untuk menyala sehingga memungkinkan tegangan mengalir dari saluran ke sumber dan oleh karena itu, "menghidupkan" tombol selama 1 detik sebelum membawa pin keluaran "LOW" lagi dan mematikannya Akibatnya, ini hanya mensimulasikan penekanan tombol tombol melalui kode)

Arduino IDE

Luncurkan Arduino IDE. Unduh dan buka kodenya (tautan alternatif DI SINI) Pastikan papan tambahan disertakan dalam IDE, lihat di sini tentang cara mengatur. Anda kemudian perlu memastikan papan yang benar dipasang dan dimuat untuk proyek Anda (Alat, Papan, Manajer Papan - cari "esp8266" dan instal) serta port COM yang benar dipilih (Alat, Port, COM …). Anda juga perlu menginstal Pustaka PubSubClient dan ESP8266Wifi yang sesuai (Sketsa, Kelola Pustaka, Sertakan Pustaka…)

Selanjutnya, ubah baris kode berikut, dan ganti dengan SSID dan kata sandi Anda sendiri untuk koneksi nirkabel Anda. Juga, ubah alamat IP untuk menunjuk ke broker MQTT Anda sendiri. Jika Anda belum menginstal broker MQTT, saya sarankan menggunakan Mosquitto. Unduh untuk Windows atau Linux di sini.

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

Setelah diubah, verifikasi kode Anda kemudian unggah ke papan Wemos / ESP8266 melalui kabel USB.

Langkah 2: Pengujian dan Konfigurasi OpenHAB

Pengujian MQTT

MQTT adalah sistem pesan "berlangganan / terbitkan". Satu atau lebih perangkat dapat berbicara dengan "broker MQTT" dan "berlangganan" ke topik tertentu. Setiap pesan masuk dari perangkat lain yang "diterbitkan" ke topik yang sama, akan didorong oleh broker ke perangkat lain yang telah berlangganan topik itu. Ini adalah protokol yang sangat ringan dan mudah digunakan dan sempurna sebagai sistem pemicu sederhana seperti yang ada di sini. Lihat diagram alir untuk gambaran kasar tentang cara kerjanya.

Untuk pengujian, Anda dapat melihat pesan MQTT yang masuk dari Wemos ke broker MQTT Anda dengan menjalankan perintah berikut di server Mosquitto Anda (Mosquitto adalah salah satu dari banyak perangkat lunak MQTT Broker yang tersedia). Perintah ini berlangganan pesan keepalive yang masuk:

mosquitto_sub -v -t openhab/frontdoor/status

Anda akan melihat pesan masuk yang masuk dari Wemos setiap 30 detik atau lebih dengan angka "1" (artinya "Saya hidup") Jika Anda melihat "0" konstan (atau tidak ada respons) maka tidak ada komunikasi. Setelah Anda melihat nomor 1 masuk, maka itu berarti Wemos sedang berkomunikasi dengan broker MQTT (cari "MQTT Last Will and Testament" untuk informasi lebih lanjut tentang cara kerjanya, atau lihat entri blog yang sangat bagus ini)

Setelah Anda membuktikan bahwa komunikasi berfungsi, Anda sekarang dapat melacak pesan "pemicu" (kunci/buka) yang sebenarnya. Pertama berlangganan topik berikut.

mosquitto_sub -v -t openhab/frontdoor/trigger

Sekarang buka jendela baris perintah kedua dan jalankan perintah publish berikut, mengirimkan topik pesan baik "LOCK" atau "UNLOCK". Anda akan melihat pesan yang sesuai muncul di jendela pertama dan Anda juga akan melihat lampu LED merah berkedip pada keyfob dan mekanisme pintu mengunci atau membuka kunci sesuai kebutuhan.

mosquitto_pub -t openhab/frontdoor/trigger -m LOCK

(-t berarti 'topik', -m berarti 'pesan', -v berarti keluaran 'verbose')

Catatan: Jika pintu terbuka saat Anda mengirim kunci atau kunci saat Anda mengirim perintah buka kunci, cukup ubah kabel D1 dan D2 di sekitar

Konfigurasi OpenHAB

Perubahan berikut diperlukan untuk OpenHAB:

berkas 'item':

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

berkas 'peta situs':

Ganti item=frontdoorTrigger mappings=[ON="Lock", OFF="Unlock"]Item teks=frontdoorStatus

file 'status.map' (dalam folder transformasi):

0=Down1=Hidup-=tidak diketahui

Anda mungkin perlu sedikit mengubah konfigurasi OpenHAB di atas agar sesuai dengan pengaturan Anda sendiri, seperti bagian "mqttbroker:" yang mengacu pada nama broker MQTT yang Anda konfigurasikan.

Gambar terakhir menunjukkan komponen pada PCB. Dalam hal ini, karena saya menggunakan catu daya DC yang > 5V (dalam kasus saya 9V) papan juga menyertakan regulator tegangan LM7805 serta kapasitor 0,33uF untuk daya di sisi dan kapasitor 0,1uF di sisi daya keluar. untuk membantu kelancaran dan menstabilkan tegangan. Jika tidak, sisa koneksi sama seperti yang dijelaskan sebelumnya.

Penyelesaian masalah

- Jika Anda memiliki masalah di mana Wemos terus-menerus mengunci atau membuka kunci pintu (misalnya: mengirim sinyal RF dan lampu LED dari key fob tetap menyala) maka periksa kabel VCC dan GND Anda ke Wemos. Kemungkinannya adalah, salah satu atau keduanya tidak terhubung dengan benar.

Langkah 3: Solder Komponen ke PCB

Saya akhirnya menyolder semua komponen hingga PCB, hanya menggunakan kabel dan/atau trek solder untuk menggabungkan semua komponen. Saya kemudian mendapatkan kutil dinding DC lama dan memotong kabelnya sedikit lebih pendek, lalu menjalankannya ke blok konektor yang saya solder ke PCB. Daya masuk kemudian padam ke regulator / kapasitor tegangan 5V dan komponen yang diperlukan. Saya hanya menempelkan bagian belakang PCB ke kutil dinding, dan menyambungkannya ke power point di dalam salah satu lemari saya. Sudah berjalan sekarang selama sekitar 9 bulan tanpa masalah!