Lucchetto Bluetooth: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Hai mai perso le chiavi del lucchetto o hai dimenticato il codice del tuo lucchetto incredibilmente potente e non riesci ad aprire il tuo armadietto? Immagina un lucchetto che si apre con un tocco su un oggetto che ormai tutti si portano dietro e che raramente dimenticano…

Bene, signore e signori, il futuro è qui. Ti presento un lucchetto bluetooth perfettamente funzionante che può essere sbloccato dal tuo telefono e dal tuo smartwatch!

Questo progetto era per il mio GCSE, per il quale ho preso una A*, tuttavia questo è sicuramente un prototipo realizzato con una scadenza ravvicinata e ci sono molti aspetti di questo lucchetto che vorrei cambiare. Questa è solo una linea guida, quindi per favore sperimenta altre parti e modi per costruire il lucchetto.

Infine, se ti piace questo Instructable, per favore votami nella competizione e sentiti libero di lasciare un commento se hai domande.

Elenco dei materiali:

• Blocco in alluminio da 90 mm x 90 mm x 25 mm
• Asta in alluminio da 8 mm x 250 mm
• Acrilico 3mm
• Asta in acciaio diametro 8 mm
• Viti esagonali M4 x 12 mm
• Rfduino RF22102
• Scudo relè Rfduino
• LM3671 Convertitore buck 5v - 3v
• Caricabatterie Mini Lipo
• Filo smaltato in rame da 0,1 mm
• 1800mAh LiPo
• Batteria alcalina 9v

Attrezzatura:

• Fresatrice

  frese assortite (ho usato una fresa a candela da 6 mm a 3 scanalature, 3 mm a 2 scanalature e una fresa a candela da 16 mm a 4 scanalature)

• stampante 3d
• Taglierina laser
• Tornio in metallo
• Trapano
• Saldatore
• Tocca e muori
• Sega a nastro o seghetto alternativo

Link al file del progetto

Questa cartella di Google contiene tutti i design e il codice necessari per il lucchetto.

Passaggio 1: l'alloggiamento

Ho creato un modello CAD del lucchetto usando lo schizzo, quindi prima vuoi stamparlo in scala 1:1. Successivamente devi incollare questo modello sul blocco di alluminio per fornire un modello per fresare l'alluminio. Successivamente il blocco di alluminio deve essere tagliato più vicino al modello idealmente su una sega a nastro per ottenere un bordo quadrato, ma un seghetto lo farà. Una volta che il blocco è stato sgrossato a misura, deve essere squadrato in modo da poterlo misurare e assicurarsi che ogni lato da fresare sia anche perpendicolare e quadrato. (Clicca qui per una guida su come squadrare un pezzo). La forma esterna ruvida viene fresata utilizzando una fresa frontale da 16 mm e la curva viene creata bordando lentamente gli assi y e x fino a quando il bordo esterno della fresa frontale tocca il bordo della sagoma. Ripeti questo processo lungo tutta la curva e dovresti ottenere una curva irregolare ma chiara. Infine appianare la curva archiviando prima il destino con una lima grossa per eliminare i dossi, quindi con carta bagnata e asciutta. Dopo che la forma esterna è stata fresata, l'altezza dovrà essere ridotta all'altezza finale (20 mm) con alcuni passaggi della fresa finale da 16 mm.

La fresa a candela da 16 mm viene quindi immersa nel blocco da 18 mm per rimuovere la maggior parte del materiale all'interno e la fresa a candela da 6 mm viene utilizzata per avvicinare ogni parete il più possibile alla sagoma. Nei punti in cui è necessario un angolo di 90 gradi, il raggio della fresa da 6 mm può essere utilizzato come angolo poiché gli angoli acuti sono difficili da ottenere. Questo processo richiederà un po' di tempo e non dovrebbe essere affrettato.

Dopo che l'interno è finito, i 4 fori ad ogni angolo dovrebbero essere praticati usando di nuovo la fresa o usando un punzone centrale per segnare il centro del foro e forandolo con una punta da 3,5 mm e dovrebbero essere maschiati usando un maschio M4 per creare i filetti M4 per le viti. Anche i lati per l'alloggiamento devono essere stampati ora e incollati sui lati dell'alloggiamento facendo attenzione all'orientamento.

L'alloggiamento deve quindi essere ruotato di 90 in modo che sia bloccato in posizione verticale. I fori per il grillo sono ora creati con la stessa fresa a candela da 6 mm assicurandosi di non affrettare questa parte poiché la punta potrebbe scivolare. Infine l'asola per la porta micro usb viene fresata con una fresa da 3 mm sul lato opposto ai fori per il grillo.

Tuttavia, se sei fortunato o intelligente e hai una macchina cnc puoi ignorare la maggior parte delle istruzioni sopra e utilizzare lo stl fornito nel link di google drive per ritagliare l'alloggiamento sulla tua macchina cnc risparmiando tempo, sangue, sudore e lacrime:).

Passaggio 2: il grillo e il perno di bloccaggio

Il capolinea

Il finecorsa si attacca all'estremità del grillo e impedisce che il grillo cada dal lucchetto, consentendogli di ruotare per adattarsi agli armadietti. Questo è costituito da un piccolo pezzo da 12 mm dell'asta di alluminio da 8 mm. Affronta entrambi i lati e segna 6,0 mm verso il basso. Rotazione parallela da un'estremità al segno di 6 mm e ridurre il diametro a 3,0 mm. Affila l'estremità in modo che sia più facile iniziare il filo. Collegare uno strumento di filettatura esterna al tornio o utilizzare un maschio e un set di matrici manuali per creare una filettatura esterna M3 sull'estremità da 3 mm. Infine, l'estremità più grande viene ridotta a 2 mm alla fine.

Il perno di bloccaggio

Il perno di bloccaggio è costituito da un'asta di acciaio da 10 mm x 8 mm. Affronta entrambe le estremità e poi taglia una pendenza con un seghetto in modo che il grillo possa essere chiuso e bloccato senza dover sbloccare il lucchetto. Usa i file per ottenere il profilo giusto e prova a far corrispondere il profilo sopra.

il grillo

Ho realizzato il grillo in alluminio da 8 mm a causa dei limiti di tempo e della mancanza di attrezzatura, ma ti consiglierei di utilizzare un materiale più duro come l'acciaio inossidabile o l'acciaio temprato in modo che non sia facile per qualcuno tagliare il grillo. L'asta deve essere ruotata parallelamente a 6 mm in modo che possa adattarsi ai fori nell'alloggiamento. Affrontare entrambe le estremità dell'asta in modo che le estremità siano perpendicolari alla lunghezza dell'asta. Ad un'estremità dell'asta utilizzare un trapano centrale per iniziare un foro e utilizzando una punta da 2,5 mm, praticare un foro profondo circa 5 mm. Utilizzare un maschio M3 per creare una filettatura interna M3 che verrà utilizzata per avvitare il finecorsa per evitare che il grillo cada dall'alloggiamento. Successivamente è necessario piegare l'asta. Dato che usavo l'alluminio, potevo facilmente piegare l'asta usando una piegatubi con lo stampo del diametro appropriato, ma se decidevi di usare qualcosa di più duro come l'acciaio temprato, potrebbe essere necessario riscaldare prima l'asta usando una torcia. Assicurati solo di eliminare tutti gli ossidi formati in modo che il grillo sia lucido. Il grillo deve essere piegato in modo che abbia un diametro di 48 mm. Dopo aver piegato il grillo, assicurati che si adatti ai fori. Non forzarlo in quanto il grillo potrebbe facilmente rimanere bloccato nell'alloggiamento se non è perfetto. Se il diametro è troppo grande prova a schiacciare un po' l'arco del grillo e se il diametro è troppo piccolo prova a tirare i due lati per allargare il diametro. Gioca con la forma finché non può entrare e uscire facilmente dai fori.

Per consentire al grillo di ruotare nel lucchetto, inserire il grillo con il foro filettato M3 nella cavità più piccola e avvitare il finecorsa. Spingere il grillo verso l'alto in modo che si estenda il più possibile e segnare sull'estremità senza il foro filettato M3 l'altezza della parte superiore del lucchetto e tagliare quell'estremità con un seghetto. Ciò dovrebbe consentire al grillo di ruotare liberamente attorno all'alloggiamento.

Infine inserire il grillo nell'alloggiamento e segnare il centro della cavità del solenoide. Qui è dove si troverà il perno di bloccaggio e dovrà essere allineato con precisione con il grillo in modo che possa bloccare saldamente il grillo. Nel punto segnato sul grillo, tagliare una tacca corrispondente in modo che il profilo del perno di bloccaggio possa adattarsi facilmente. Si prega di fare riferimento allo schema sopra se si è confusi.

Passaggio 3: frontalino

Il frontalino è stato semplicemente progettato in un programma cad 2d chiamato design 2d e ritagliato in acrilico da 3 mm utilizzando un laser cutter. Tuttavia, non molte persone avranno accesso ai laser cutter, quindi è possibile utilizzare lo stesso modello utilizzato per fresare l'alloggiamento e tagliare attorno ad esso utilizzando un seghetto alternativo o una fresa cnc. Consiglierei di utilizzare un materiale più resistente come l'alluminio in modo che il lucchetto sia più sicuro.

Passaggio 4: elettronica

Alimentazione elettrica

L'alimentazione è costituita da due batterie una per alimentare il microcontrollore e una per azionare il solenoide. Per caricare e regolare la potenza del micro controller, il caricabatterie lipo deve essere collegato al regolatore 3.3v come mostrato sopra nell'immagine e nello schema elettrico e assicurarsi che la polarità sia corretta. Collega il lipo e controlla che si carichi e che il regolatore emetta 3.3v. Il caricabatterie dovrebbe avere un led rosso durante la ricarica. Per il solenoide ho aperto una batteria ALCALINE 9v composta da 6 batterie AAAA. Questi sono stati saldati a gruppi di 3 tutti in serie in modo che la tensione finale sia di 9v e abbia una capacità di circa 600mah per 5,4 Wh. Per saldare le batterie, i contatti di ciascuna batteria devono essere sgrossati utilizzando una lima e carta vetrata. Ciò consente alla saldatura di "attaccarsi". Quando si utilizza un saldatore con una batteria, muoversi velocemente è fondamentale. Il calore è il principale killer della capacità della batteria e in alcuni casi può essere molto pericoloso, quindi dovresti stagnare ciascun connettore della batteria prima di saldare il filo e persino attaccare un dissipatore termico alla batteria durante la saldatura, come le pinze metalliche per condurre il calore lontano dalla batteria. È necessario utilizzare piccoli fili isolati per collegare ciascuna batteria e ciascun gruppo di 3 batterie deve essere avvolto in nastro isolante con solo il terminale positivo e negativo esposto. Controllare la tensione con un multimetro per verificare che ogni gruppo di 3 batterie fornisca circa 4,5 V.

Solenoide

Il solenoide che ho usato è stato stampato in 3D e avvolto manualmente, ma consiglierei di acquistare un solenoide disponibile gratuitamente poiché sono avvolti in modo più accurato e offrono prestazioni migliori in termini di potenza utilizzata e intensità del campo magnetico. Per realizzare il solenoide, il file.stl deve essere stampato in 3D. Ne ho uno a casa, quindi l'ho usato, ma se non ne hai uno ci sono molti servizi online come gli hub 3D che possono farti stampare una parte a un prezzo ragionevole. Lo stl può essere trovato nel collegamento alla cartella principale del progetto all'inizio dell'istruzione. Il solenoide deve essere avvolto con il filo smaltato di rame da 0,1 mm. Inizia con una coda di 5 cm su un'estremità e inizia a avvolgere dall'estremità senza il buco. Inizia ad avvolgere la bobina assicurandoti che ogni giro successivo sia aderente all'ultimo giro e assicurandoti che ogni giro sia il più stretto possibile. Continua ad avvolgere fino a quando il diametro della bobina è a livello con i lati della parte stampata in 3D. Incanalare i fili del solenoide fuori dal lato senza foro e avvolgere la bobina in nastro kapton per tenere insieme il solenoide. Infine testare il solenoide posizionando il perno di bloccaggio con una piccola molla nel solenoide e alimentando il solenoide con una batteria da 9 V. Il perno dovrebbe essere tirato nel solenoide. In caso contrario, puoi allentare la molla accorciandola e allungandola.

Microcontrollore

Le funzioni intelligenti del lucchetto si basano su una scheda rfduino che è essenzialmente un mini arduino con un chip Bluetooth, il tutto in una piccola scheda con molti schermi modulari disponibili. Le intestazioni di rfduino dovranno essere rimosse dissaldandole e i pin 0 e 1 dello schermo del relè dovranno essere tagliati e riposizionati sui pin 5 e 6 utilizzando fili piccoli come quelli utilizzati per la programmazione di rfduino. Quindi è necessario installare un'intestazione di programmazione su rfduino in modo che possiamo programmarlo una volta assemblato. Saldare un'intestazione a 3 pin secondo l'immagine mostrata sopra. Sulla schermatura del relè, entrambi i terminali a vite devono essere rimossi poiché sono troppo alti e infine le due schede devono essere collegate tra loro utilizzando i pin di testata esistenti sulla schermatura del relè. Si prega di fare riferimento ai diagrammi e alle immagini sopra. Tuttavia, se dovessi ricostruirlo, sostituirei lo scudo del relè con un semplice mosfet come il BUZ11. Infine saldare su 2 fili andando a 3.3v e gnd. Questi verranno successivamente collegati allo scudo del caricatore lipo in modo che l'Rfduino possa essere alimentato.

Passaggio 5: integrazione di telefono e SmartWatch

Per prima cosa aggiorna il tuo ide arduino con le schede necessarie usando questo link (https://rfduino.com/package_rfduino166_index.json) nel gestore di schede aggiuntivo nelle impostazioni. Dovrai anche scaricare il blocco dello spazio dall'app store e questa app verrà utilizzata per sbloccare il lucchetto. Il codice sorgente per l'app può essere trovato qui su github in modo da poter modificare il codice e creare la tua versione.

Apri ble_lock.ino trovato nella cartella del progetto in arduino poiché ci sono alcune variabili che dovranno essere modificate.

#define LOCK_PIN 1

deve essere cambiato in 6 per lo schermo del relè. Anche l'output nella finestra "nuova chiave" nel blocco spazio deve essere copiato e incollato nel file di codice.

Cablaggio:

UART RFDUINO

gnd ---- gnd

3.3v ---- vcc

DTR ---- reset - usa un condensatore da 100nF

rx ---- gpio 0

tx ---- gpio 1

Carica il programma su rfduino dall'IDE di arduino utilizzando un dispositivo da USB a TTL. Seleziona rfduino dal menu della scheda e seleziona il dispositivo da USB a TTL nella selezione delle porte e premi upload.

Ora, quando rfduino è acceso e l'app di blocco dello spazio è aperta, dovresti essere in grado di vedere il lucchetto nell'app. Quando tocchi il lucchetto, dovrebbe sbloccarsi. Per verificarne il funzionamento utilizzare la funzione di continuità su un multimetro per verificare che il relè commuti.

Per consentire al lucchetto di funzionare tramite un orologio Apple, scarica semplicemente l'app sul tuo smartwatch e sei a posto.

Passaggio 6: assemblaggio finale

Per prima cosa fissare il grillo al lucchetto inserendo il grillo nei due fori superiori e avvitare il finecorsa. La lipo da 1800 mAh deve essere inserita per prima nella parte inferiore dello scomparto principale dell'alloggiamento. Il solenoide dovrà poi essere inserito nel vano superiore del lucchetto con il perno a molla già installato all'interno. Assicurarsi che il grillo e il perno di bloccaggio siano allineati correttamente e bloccare il grillo in posizione. Quindi posizionare il Rfduino accanto al solenoide e inserire la spina micro usb sul circuito del caricabatterie lipo attraverso il foro nella parte inferiore e sigillare con colla a caldo in modo che il caricabatterie non possa cadere facilmente. Infine posizionare i 2 pezzi dell'alimentatore del solenoide su entrambi i lati del caricatore micro usb. Si prega di fare riferimento allo schema sopra.

Per il cablaggio, il cavo positivo del solenoide deve essere collegato al pin NO dello schermo del relè e il cavo negativo va direttamente al negativo della batteria del solenoide. Il positivo della batteria del solenoide va nel pin COM (comune) dello schermo del relè. Infine collega il lipo al caricabatterie e i cavi di alimentazione dal regolatore al rfduino e il lucchetto dovrebbe essere completo.

Infine avvitare il frontalino per completare il lucchetto. È possibile utilizzare un po' di frenafiletti sulle viti per rendere più difficile l'allentamento e si può usare colla a caldo o un adesivo al silicone per sigillare il lucchetto per proteggerlo dall'acqua.

Passaggio 7: conclusione

Ora dovresti avere un lucchetto bluetooth perfettamente funzionante che può essere controllato dal tuo smartphone o orologio. Se hai domande o suggerimenti, non esitare a lasciare commenti o PM me. Se ti è piaciuto questo tutorial, vota per me nella competizione, lo apprezzerei molto:)

Gran Premio al Concorso Telecomandi 2017

Primo Premio al Concorso Arduino 2017