Candado Bluetooth: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

¿Alguna vez perdió las llaves del candado u olvidó el código de su candado increíblemente fuerte y no puede abrir su casillero? Imagine un candado que se puede abrir con un toque en un objeto que ahora todos llevan consigo y que rara vez se olvidan …

Bueno, señoras y señores, el futuro está aquí. ¡Te presento un candado bluetooth completamente funcional que se puede desbloquear desde tu teléfono y tu reloj inteligente!

Este proyecto fue para mi GCSE, por lo que obtuve una A *, sin embargo, este es definitivamente un prototipo hecho con una fecha límite ajustada y hay muchos aspectos de este candado que me gustaría cambiar. Esto es solo una guía, así que experimente con otras partes y formas de construir el candado.

Finalmente, si disfrutas de este Instructable, vota por mí en la competencia y no dudes en dejar un comentario si tienes alguna pregunta.

Lista de materiales:

• Bloque de aluminio de 90 mm x 90 mm x 25 mm
• Varilla de aluminio de 8 mm x 250 mm
• Acrílico de 3 mm
• Varilla de acero de 8 mm de diámetro
• Tornillos hexagonales M4 x 12 mm
• Rfduino RF22102
• Escudo de relé rfduino
• Convertidor reductor LM3671 5v - 3v
• Mini cargador de lipo
• Alambre de cobre esmaltado de 0.1mm
• 1800mah LiPo
• Pila alcalina de 9v

Equipo:

• Fresadora

  cortadores de fresado surtidos (utilicé una de 6 mm de 3 flautas, 3 mm de 2 flautas y una fresa de 16 mm de 4 flautas)

• impresora 3d
• Cortador láser
• Torno de metal
• Taladro
• Soldador
• Juego de machuelos y tarrajas
• Sierra de cinta o sierra para metales

Enlace al archivo del proyecto

Esta carpeta de Google contiene todos los diseños y el código necesarios para el candado.

Paso 1: la vivienda

Creé un modelo CAD del candado usando un boceto, por lo que primero desea imprimir esta escala 1: 1. A continuación, desea pegar esta plantilla en el bloque de aluminio para proporcionar una plantilla para fresar el aluminio. A continuación, el bloque de aluminio debe cortarse más cerca de la plantilla, idealmente en una sierra de cinta para obtener un borde cuadrado, pero una sierra para metales servirá. Una vez que el bloque ha sido desbastado hasta el tamaño adecuado, debe cuadrarlo para que pueda medirlo y asegurarse de que cada lado que frese también sea perpendicular y cuadrado. (Haga clic aquí para obtener una guía sobre cómo cuadrar una pieza). La forma exterior rugosa se fresa con una fresa de 16 mm y la curva se crea bordeando lentamente los ejes yy x hasta que el borde exterior de la fresa toque el borde de la plantilla. Repita este proceso a lo largo de la curva y obtendrá una curva irregular pero despejada. Finalmente, alise la curva limando primero la condenación con una lima gruesa para deshacerse de las protuberancias y luego con papel húmedo y seco. Después de fresar la forma exterior, será necesario reducir la altura a la altura final (20 mm) con algunas pasadas del cortador de extremo de 16 mm.

Luego, la fresa de 16 mm se sumerge en el bloque de 18 mm para eliminar la mayor parte del material del interior y la fresa de extremo de 6 mm se utiliza para acercar cada pared lo más posible a la plantilla. En lugares donde se necesita una esquina de 90 grados, el radio del cortador de 6 mm se puede usar como esquina, ya que es difícil obtener esquinas afiladas. Este proceso llevará un tiempo y no debe apresurarse.

Después de terminar el interior, los 4 orificios en cada esquina deben perforarse usando el molino nuevamente o usando un punzón central para marcar el centro del orificio y perforarlo con una broca de 3.5 mm y deben roscarse con una rosca M4 para Cree las roscas M4 para los tornillos. Los lados de la carcasa también deben imprimirse ahora y pegarse en los lados de la carcasa cuidando la orientación.

Luego, la carcasa debe voltearse 90 para que se sujete en posición vertical. Los orificios para el grillete ahora se crean con la misma fresa de extremo de 6 mm, asegurándose de no apresurar esta parte ya que la broca puede deslizarse. Finalmente, la ranura para el puerto micro usb se fresa con un cortador de 3 mm en el lado opuesto a los orificios para el grillete.

Sin embargo, si tiene suerte o es inteligente y tiene una máquina cnc, puede ignorar la mayoría de las instrucciones anteriores y usar el stl proporcionado en el enlace de Google Drive para cortar la carcasa de su máquina cnc, lo que le ahorrará tiempo, sangre, sudor y lágrimas:).

Paso 2: el grillete y el pasador de bloqueo

La parada final

El tope final se fija al final del grillete y evita que el grillete se caiga del candado y permite que gire para que quepa en los casilleros. Está hecho de una pequeña pieza de 12 mm de la varilla de aluminio de 8 mm. Mire hacia ambos lados y marque 6.0 mm hacia abajo. Gire en paralelo desde un extremo hasta la marca de 6 mm y reduzca el diámetro a 3,0 mm. Reduzca el extremo para que sea más fácil comenzar el hilo. Conecte una herramienta de roscado externa a su torno o use un juego de machos y matrices manual para crear una rosca externa M3 en el extremo de 3 mm. Finalmente, el extremo más grande se corta a 2 mm al final.

El pasador de bloqueo

El pasador de bloqueo está hecho de una varilla de acero de 10 mm x 8 mm. Mire ambos extremos y luego corte una pendiente con una sierra para metales para que el grillete pueda cerrarse y bloquearse sin tener que desbloquear el candado. Utilice archivos para obtener el perfil correcto e intente hacer coincidir el perfil anterior.

El grillete

Hice el grillete de aluminio de 8 mm debido a limitaciones de tiempo y falta de equipo, pero le recomendaría que utilice un material más duro, como acero inoxidable o acero endurecido, para que no sea fácil para alguien cortar el grillete. La varilla debe girarse en paralelo a 6 mm para que pueda encajar en los orificios de la carcasa. Mire ambos extremos de la varilla de modo que los extremos queden perpendiculares a la longitud de la varilla. En un extremo de la varilla, use un taladro central para comenzar un agujero y con una broca de 2,5 mm, perfore un agujero de unos 5 mm de profundidad. Utilice un grifo M3 para crear una rosca M3 interna que se utilizará para atornillar el tope final para evitar que el grillete se caiga de la carcasa. A continuación, debes doblar la varilla. Como usé aluminio, pude doblar fácilmente la varilla usando un doblador de tubería con el molde de diámetro apropiado, pero si decidió usar algo más duro, como acero endurecido, es posible que primero deba calentar la varilla con un soplete. Solo asegúrese de limpiar los óxidos formados para que el grillete brille. El grillete debe doblarse para que tenga un diámetro de 48 mm. Después de doblar el grillete, asegúrese de que encaje en los orificios. No lo fuerce, ya que el grillete podría atascarse fácilmente en la carcasa si no está perfecto. Si el diámetro es demasiado grande, intente aplastar un poco el arco del grillete y si el diámetro es demasiado pequeño, intente presionar los dos lados para ensanchar el diámetro. Juega con la forma hasta que pueda entrar y salir fácilmente de los agujeros.

Para permitir que el grillete gire en el candado, inserte el grillete con el orificio roscado M3 en la cavidad más pequeña y atornille el tope final. Empuje el grillete hacia la parte superior para que se extienda lo más que pueda y marque en el extremo sin el orificio roscado M3 la altura de la parte superior del candado y corte ese extremo con una sierra para metales. Esto debería permitir que el grillete gire libremente alrededor de la carcasa.

Finalmente, inserte el grillete en la carcasa y marque el centro de la cavidad del solenoide. Aquí es donde estará el pasador de bloqueo y deberá alinearse con el grillete con precisión para que pueda bloquear el grillete de forma segura. En el punto marcado en el grillete, corte una muesca correspondiente para que el perfil del pasador de bloqueo pueda encajar fácilmente. Consulte el diagrama anterior si está confundido.

Paso 3: placa frontal

La placa frontal se diseñó simplemente en un programa CAD 2D llamado diseño 2D y se cortó en acrílico de 3 mm con un cortador láser. Sin embargo, no muchas personas tendrán acceso a cortadores láser, por lo que puede usar la misma plantilla utilizada para fresar la carcasa y cortarla con una sierra caladora o una fresadora cnc. Recomendaría utilizar un material más resistente como el aluminio para que el candado sea más seguro.

Paso 4: Electrónica

Fuente de alimentación

La fuente de alimentación consta de dos baterías, una para alimentar el microcontrolador y otra para operar el solenoide. Para cargar y regular la energía del microcontrolador, el cargador de lipo debe estar conectado al regulador de 3.3v como se muestra arriba en la imagen y el diagrama del circuito y asegurarse de que la polaridad sea correcta. Conecta la lipo y verifica que se cargue y que el regulador esté dando 3.3v. El cargador debe tener un LED rojo al cargar. Para el solenoide abrí una batería ALCALINA de 9v que consta de 6 baterías AAAA. Estos se soldaron en grupos de 3 todos en serie para que el voltaje final sea de 9v y tenga una capacidad de alrededor de 600mah para 5.4 Wh. Para soldar las baterías, los contactos de cada batería deben ser maltratados con una lima y papel de lija. Esto permite que la soldadura se "pegue". Cuando se usa un soldador con batería, la clave es moverse rápido. El calor es el principal asesino de la capacidad de la batería y, en algunos casos, puede ser muy peligroso, por lo que debe estañar cada conector de la batería antes de soldar el cable e incluso ir tan lejos como conectar un disipador térmico a la batería mientras se suelda, como pinzas de metal para conducir. el calor lejos de la batería. Deben usarse cables pequeños aislados para conectar cada batería y cada grupo de 3 baterías debe envolverse en cinta aislante con solo el terminal positivo y negativo expuesto. Verifique el voltaje con un multímetro para verificar que cada grupo de 3 baterías esté proporcionando aproximadamente 4.5v.

Solenoide

El solenoide que utilicé se imprimió en 3D y se envolvió manualmente, pero recomendaría comprar un solenoide disponible de forma gratuita, ya que están envueltos con mayor precisión, lo que brinda un mejor rendimiento en términos de potencia utilizada y fuerza del campo magnético. Para hacer el solenoide, el.stl debe imprimirse en 3D. Tengo uno en casa, así que lo usé, pero si no tiene uno, hay muchos servicios en línea, como concentradores 3D, que pueden imprimirle una parte a un precio razonable. El stl se puede encontrar en el enlace de la carpeta principal del proyecto al comienzo del instructable. El solenoide debe envolverse con el cable de cobre esmaltado de 0,1 mm. Comience con una cola de 5 cm en un extremo y comience a enrollar desde el extremo sin el agujero. Comience a enrollar la bobina asegurándose de que cada vuelta subsiguiente esté ajustada contra la última vuelta y asegurándose de que cada vuelta sea lo más apretada posible. Continúe enrollando hasta que el diámetro de la bobina esté al mismo nivel que los lados de la pieza impresa en 3D. Canalice los cables del solenoide hacia afuera del lado sin un agujero y envuelva la bobina en cinta kapton para mantener el solenoide unido. Finalmente, pruebe el solenoide colocando el pasador de bloqueo con un pequeño resorte en el solenoide y alimentando el solenoide con una batería de 9v. El pasador debe introducirse en el solenoide. Si no es así, puede aflojar el resorte acortándolo y estirándolo.

Microcontrolador

Las funciones inteligentes del candado se basan en una placa rfduino que es esencialmente un mini arduino con un chip Bluetooth, todo en una placa pequeña con muchos escudos modulares disponibles. Los encabezados del rfduino deberán quitarse desolándolos y los pines 0 y 1 del blindaje del relé deberán cortarse y reubicarse en los pines 5 y 6 utilizando cables pequeños, ya que se utilizan para programar el rfduino. Luego, se debe instalar un encabezado de programación en el rfduino para que podamos programarlo cuando esté ensamblado. Suelde un cabezal de 3 pines de acuerdo con la imagen que se muestra arriba. En el blindaje del relé, es necesario quitar ambos terminales de tornillo ya que son demasiado altos y, finalmente, las dos placas deben conectarse entre sí utilizando los pines del cabezal existentes en el blindaje del relé. Consulte los diagramas y las imágenes de arriba. Sin embargo, si tuviera que construir esto nuevamente, reemplazaría el escudo del relé con un mosfet simple como el BUZ11. Finalmente suelde en 2 cables que van a 3.3v y tierra. Estos luego se conectarán al protector del cargador de lipo para que se pueda alimentar el Rfduino.

Paso 5: Integración de teléfono y reloj inteligente

Primero actualice su arduino ide con las placas necesarias usando este enlace (https://rfduino.com/package_rfduino166_index.json) en el administrador de placas adicional en la configuración. También querrá descargar el bloqueo de espacio de la tienda de aplicaciones y esta aplicación se utilizará para desbloquear su candado. El código fuente de la aplicación se puede encontrar aquí en github para que pueda modificar el código y crear su propia versión.

Abra ble_lock.ino que se encuentra en la carpeta del proyecto en arduino, ya que hay algunas variables que deberán modificarse.

#define LOCK_PIN 1

necesita cambiarse a 6 para el blindaje del relé. La salida en la ventana "nueva clave" en el bloqueo de espacio también debe copiarse y pegarse en el archivo de código.

Alambrado:

UART RFDUINO

gnd ---- gnd

3,3 v ---- vcc

DTR ---- reinicio - use un capacitor de 100nF

rx ---- gpio 0

tx ---- gpio 1

Sube el programa al rfduino desde el arduino IDE usando un dispositivo USB a TTL. Seleccione rfduino en el menú de la placa y seleccione el dispositivo USB a TTL en la selección de puertos y presione cargar.

Ahora, cuando se enciende el rfduino y se abre la aplicación de bloqueo de espacio, debería poder ver el candado en la aplicación. Cuando toques el candado, debería desbloquearse. Para comprobar que funciona, utilice la función de continuidad de un multímetro para verificar que el relé conmuta.

Para permitir que el candado funcione a través de un reloj Apple, simplemente descargue la aplicación en su reloj inteligente y estará listo.

Paso 6: Ensamblaje final

En primer lugar, fije el grillete al candado insertando el grillete en los dos orificios superiores y atornille el tope final. La lipo de 1800 mah debe colocarse primero en la parte inferior del compartimento principal de la carcasa. A continuación, será necesario colocar el solenoide en el compartimento superior del candado con el pasador cargado por resorte ya instalado en el interior. Asegúrese de que el grillete y el pasador de bloqueo estén alineados correctamente y trabe el grillete en su lugar. A continuación, coloque el Rfduino al lado del solenoide y pase el enchufe micro usb en el circuito del cargador de lipo a través del orificio en la parte inferior y séllelo con pegamento caliente para que el cargador no se caiga fácilmente. Finalmente, coloque las 2 piezas de la fuente de alimentación del solenoide a cada lado del cargador micro usb. Consulte el diagrama anterior.

Para el cableado, el cable positivo del solenoide debe estar conectado al pin NO del blindaje del relé y el cable negativo va directamente al negativo de la batería del solenoide. El positivo de la batería del solenoide entra en el pin COM (común) del blindaje del relé. Finalmente, conecte la lipo al cargador y los cables de alimentación del regulador al rfduino y el candado debería estar completo.

Finalmente atornille la placa frontal para terminar el candado. Se puede usar algo de bloqueo de rosca en los tornillos para que sea más difícil que se suelte y se puede usar pegamento caliente o un adhesivo de silicona para sellar el candado para protegerlo del agua.

Paso 7: Conclusión

Ahora debería tener un candado bluetooth en pleno funcionamiento que se puede controlar desde su teléfono inteligente o reloj. Si tiene alguna pregunta o sugerencia, no dude en dejar comentarios o enviarme un mensaje de correo electrónico. Si disfrutó de este instructivo, vote por mí en la competencia, ya que lo agradecería mucho:)

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