طراحی و ساخت قفل هوشمند با آردوینو

برای طراحی و ساخت قفل هوشمند ابتدا توضیح مختصری درباره این مطلب داشته باشیم که قفل هوشمند چیست و چه فایده ای داره؟ شاید در حال حاضر اکثر افراد با واژه قفل هوشمند یا قفل دیجیتال آشنایی داشته باشند. این ایده تحولی قابل توجه در صنعت قفل سازی پدید آورده و هر روز تعداد بیشتری از صنایع و افراد به استفاده از این نمونه تکنولوژی ها رو می آورند.

فهرست مطالب

قفل هوشمند چیست ؟

قفل هوشمندتجهیزی است که با نیروی الکتریکی کار می کند و به صورت دیجیتالی عمل می کند. برای باز کردن و بستن قفل نیازی به کلید نیست و از طرق مختلف مانند اسکن اثر انگشت، تشخیص چهره، رمز عبور، کارت هوشمند و یا موبایل می توان این عمل را صورت داد. این قفل ها از امنیت بیشتری نسبت به اجداد خود بر خوردار هستند چرا که عموماً از دسترسی های بیومتریک بهره می برند و یا گوشی همراه شخصی که خود نیز از امنیت قابل قبولی برخوردا است.

این محصولات در بازار از ظاهر زیبایی برخوردار هستند زیرا به نوعی جزء اقلام لوکس به حساب می آیند، حداقل برای الان. البته در این مقاله شما توجهی به این مطلب نکنید 😅.

طراحی و ساخت قفل هوشمند با IOT

در این مطلب می خواهیم ساده ترین روش برای طراحی یک قفل در هوشمند که به وسیله WIFI کار می کند را برای شما توضیح دهیم. این طراحی بر پایه استفاده از ماژول WIFI و برد پردازنده Arduino uno R3 انجام شده و هدف، باز کردن و بستن قفل بدون نیاز به کلید و با استفاده از گوشی هوشمند است. راه ارتباطی بین گوشی همراه و قفل نیز اینترنت است که توسط ماژول ESP-8266 فراهم می شود.

این پروژه فقط به صورت آزمایشی است و بیشتر برای پیاده سازی یک پروژه IOT (Internet of Things) ساده طراحی شده است. همچین تنها یکی از راه های ساخت قفل هوشند می باشد، شما با کمی تحقیق به روش های دیگری نیز می توانید دست یابید.

گام 1: جمع آوری آیتم های مورد نیاز

Arduino UNO R3

برای کنترل سروو موتور و ایجاد رابطی جهت استفاده از ماژول وای فای از این برد پردازنده استفاده خواهیم کرد. ایده کلی بسیار ساده است. ما از طریق گوشی همراه و نرم افزار نصب شده روی آن یکی از پایه های ESP-8266 (GPIO pin-0) را کنترل می کنیم.

اگر GPIO-pin 0

LOW —————————————- وضعیت قفل: بسته

HIGH —————————————- وضعیت قفل: باز

وضعیت GPIO – pin 0 توسط آردوینو به راحتی قابل شناسی است برای این شما می توانید با دستور digitalRead مقدار این پایه را بخوانید و با سروو موتور وضعیت قفل در را تغییر دهید.

گام 2: ماژول وای فای ESP-8266

برای ایجاد ارتباط لازم در بستر IOT به cloud.this متصل می شویم که هم ساده و هم ارزان است. البته تمام این پروسه فقط برای کنترل یک پایه روی ESP-8266 است.

گام3: سروو موتور با گشتاور بالا

برای چرخاندن قفل در زمانیکه سیگنال از آردوینو ارسال می شود به یک سروو نیاز خواهیم داشت. سروو می تواند با استفاده از پایه 5v pin آردوینو کار کند و نیاز به منبع تغذیه جدا ندارد. البته در نظر داشته باشید که خود آردوینو باید به تغذیه متصل باشد 😁.

گام 4: ورق فلزی

ورق فلزی برای ساخت قاب سروو موتور است، به گونه ای که هم به صورت مناسب ثابت شود و هم قسمت چرخان آن با اهرم قفل در مطابقت داشته باشد. البته قاب سروو کاملا به خلاقیت شما بر می گردد و شما برای انجام آن می توانید از هر جنس یا چیز دیگری استفاده کنید تا موتور را روی قفل در نصب کنید.

گام 5: پروگرامر FTDI

این ماژول تنها برای برنامه نویسی ESP-8266 مورد نیاز است چون نمی توان آن را به صورت مستقیم از طریق آردوینو پروگرام کرد.

گام6: راه اندازی ESP-8266

برای انجام این کار کافیست تا ارتباط سریال بین ESP-8266 و ماژول سریال FDTI بر قرار شود.

اتصالات:

RX —> TX
TX —> RX
CH_PD —> 3V
VCC —> 3V
GND —> GND

گام 7: بارگذاری کد برنامه در ESP

برنامه نویسی ESP-8266 به روش های مختلف ممکن است، ولی در این طراحی از نرم افزار ESPlorer IDE استفاده شده که توسط تیم 4refr0nt ساخته شده است. با استفاده از دستور عمل زیر این نرم افزار را دانلود و نصب نمایید:

برای دانلود ESPlorer اینجا کلیک کنید.
فایل را Unzip کنید.
به پوشه main رفته و فایل “ESPlorer.jar” را اجرا کنید.
ESPlorer IDE را باز کنید.
ماژول سریال FTDI خود را به کامپیوتر متصل کنید.
سریال پورت مربوط به FTDI را انتخاب کنید.
روی Open/Close کلیک کنید.
تب NodeMCU+MicroPython را انتخاب کنید.
یک فایل جدید بسازید و نام آن را lua بگذارید.
دکمه Save to ESP را فشار دهید.
تمام کاری که لازم است انجام دهید این است که اطلاعات بخشی که با قاب قرمز مشخص شده است را تغییر دهید.
با استفاده نرم افزار کد برنامه را بر روی ESP-8266 بارگذاری کنید. به یاد داشته باشید نام فایل باید “init.lua” باشد در غیر این صورت کار نخواهد کرد.

در بخش مشخص شده اطلاعت شبکه وای فای خود را وارد کنید.

NETWORK NAME(SSID) —> نام شبکه وای فای

PASSWORD —> رمز عبور شبکه وای فای

وقتی ESP شروع به کار کرد، اطلاعات IP خود را در بخش مانیتوریگ سریال پرینت خواهد کرد. IP نوشته شده را ذخیره کنید چون در ادامه به آن نیاز خواهید داشت.

گام 8: برنامه نویسی با Arduino IDE

کد های مربوط به این بخش به همراه سایر فایل های مورد نیاز دیگر را از اینجا دانلود کنید.

گام 9: طراحی و ابداع اپلیکیشن

شما می توانید با توجه به تصویر بالا اپلیکیشن خود را بسازید یا نرم افزار اندروید مورد نیاز را به همراه سایر فایل ها از اینجا دانلود کنید. نرم افزار بسیار ساده است، برای کار کافیست در قسمت باید “Set IP Address” IP ماژول ESP که در بخش قبل ذخیره کردید را وارد کنید.

گام 10: مونتاژ

مطمئن شوید که اتصالات زیر به درستی انجام شده است.

اتصالات سروو

نارنجی —– Arduino pin 2
قرمز —– 5V pin on Arduino
قهوه ای —– Ground pin on Arduino

در انتهای کار پایه GPIO- pin 0 رویESP-8266 را به digital pin 5 روی آردوینو وصل کنید.

همه چیز مهیاست. الان زمان امتحان کردن پروژه و رفع ایراد (در صورت وجود) است. امیدوارم که طراحی و ساخت قفل هوشمند شما به خوبی و با موفقیت انجام شود و از مطالعه این مقاله لذت برده باشید.

سفارش طراحی مدار الکترونیکی

ما در شرکت مرصا آماده پذیرش انواع سفارشات شما در زمینه طراحی مدار و برد الکترونیکی هستیم. تمامی امور مربوط به تولید تجهیزات الکترونیکی در شرکت ما برای شما فراهم شده است. در صورت نیاز می توانید تمام مراحل سفارش خود را از قبیل طراحی مدار، تولید PCB و مونتاژ آن را به ما بسپارید. برای سفارش طراحی هر گونه مدار و برد الکترونیکی بر روی دکمه زیر کلیک نمایید.