Wifi to RF - ล็อคประตู: 3 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ภาพรวม

คำแนะนำนี้จะช่วยให้คุณสามารถล็อค / ปลดล็อกประตูหน้าของคุณผ่านซอฟต์แวร์ระบบอัตโนมัติภายในบ้านของคุณ (เช่น OpenHAB - ซอฟต์แวร์ระบบอัตโนมัติภายในบ้านฟรีที่ฉันใช้เป็นการส่วนตัว) ภาพด้านบนแสดงภาพหน้าจอตัวอย่างของแอป OpenHAB iPhone หรือคุณสามารถใช้การส่งข้อความ MQTT ตามที่อธิบายไว้ด้านล่างในเกือบทุกระบบที่คุณต้องการ

สมมติฐาน

คำแนะนำนี้ถือว่าคุณมีอยู่แล้ว (หรือจะตั้งค่า):

• OpenHAB (ซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สโฮมออโตเมชั่นฟรี) ที่ทำงานอยู่ แม้ว่าตามที่กล่าวไว้ แต่ก็ควรทำงานร่วมกับซอฟต์แวร์ระบบอัตโนมัติภายในบ้านใดๆ ที่สามารถรวมการโยง MQTT ได้ อีกวิธีหนึ่ง คุณสามารถเปลี่ยนรหัสได้เองเพื่อให้เหมาะกับความต้องการของคุณเอง
• Mosquitto MQTT ผูกติดตั้งและกำหนดค่าด้วย OpenHAB (MQTT เป็นโปรโตคอลประเภทการสมัครรับส่งข้อความ/เผยแพร่ที่มีน้ำหนักเบาและเหมาะสำหรับการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์)
• คุณได้ติดตั้งล็อคปุ่มกดประตูหน้าแบบ RF ที่มาพร้อมกับรีโมทกุญแจอย่างน้อยหนึ่งตัว (ส่วนใหญ่ทำ) สิ่งเหล่านี้สามารถซื้อได้ในราคาถูกใน Amazon (ประมาณ ~ 60 เหรียญสหรัฐแม้ว่าแบตเตอรี่ในรุ่นนี้จะมีอายุการใช้งานเพียง ~ 4 เดือนเพื่อดูว่าคุณสามารถให้ DC ที่ขับเคลื่อนการล็อคหรือใช้จ่ายเพิ่มอีกเล็กน้อยในรุ่นที่เหมาะสม:-))

หากคุณไม่ได้ใช้งาน OpenHAB และโบรกเกอร์ MQTT โปรดดูบทความที่ยอดเยี่ยมนี้บนเว็บไซต์ MakeUseOf

บทนำ

โปรเจ็กต์นี้จะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีการใช้ KEY FOB ล็อคประตูแบบ RF ให้มีประโยชน์มากขึ้นโดยการแปลงให้ทำงานแบบไร้สาย ดังนั้นจึงทำให้คุณสามารถล็อคหรือปลดล็อกประตูผ่านระบบอัตโนมัติภายในบ้าน เว็บเบราว์เซอร์ โทรศัพท์ของคุณ (ผ่านแอป OpenHAB) หรือแม้กระทั่งตั้งเวลาให้ล็อกอัตโนมัติในเวลากลางคืนโดยใช้กฎเกณฑ์ในซอฟต์แวร์ระบบอัตโนมัติภายในบ้าน สำหรับโครงการนี้ ฉันซื้อ "ล็อคประตูหน้าด้วยปุ่มกดแบบ Mi RF" จาก Amazon ในราคาประมาณ 60 ดอลลาร์สหรัฐ *

(* แก้ไข: แบตเตอรีของตัวล็อคประตูยี่ห้อนี้ใช้ไม่ได้นานขนาดนั้น! ฉันเพิ่งใช้ไปได้ 3-4 เดือนก่อนที่จะต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ซึ่งทำให้ค่อนข้างหงุดหงิด ฉันเปลี่ยนเครื่องแล้วตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา สำหรับล็อคประตูอิเล็กทรอนิกส์ยี่ห้อ Windsor ซึ่งแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานสูงสุด 2 ปี อีกทางหนึ่ง แม้ว่าจะใช้งานได้มากกว่า ให้พิจารณาใช้ไฟ DC ผ่านแกนของประตูไปที่ล็อค)

เพื่อที่พวกเขาจะจัดให้มีล็อคประตูที่ทำงานด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RF) พร้อมปุ่มกดในตัวและพวงกุญแจสำหรับล็อค / ปลดล็อคจากระยะไกล อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ RF พวงกุญแจจะต้องอยู่ในระยะของตัวล็อคประตู โปรเจ็กต์นี้จะใช้ประโยชน์จากคีย์ fob โดยผสานเข้ากับ Wemos (บอร์ด IOT ที่มีชิป ESP8266) เพื่อทำการล็อค/ปลดล็อกแบบไร้สาย ดังนั้นจึงควบคุมได้จากทุกที่ที่มีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต

ฉันต้องการอะไร?

ขั้นแรก ให้ซื้อและติดตั้งล็อคปุ่มกดแบบ RF คุณต้องแน่ใจว่ามันมาพร้อมกับพวงกุญแจ! ทดสอบ fob และให้แน่ใจว่าเมื่อกดปุ่ม มันจะล็อคหรือปลดล็อคประตูก่อนสตาร์ท ตัวล็อคประตูส่วนใหญ่เหล่านี้ควรยึดตามขนาดประตูมาตรฐานและออฟเซ็ตของตัวล็อค ดังนั้นหากคุณมีสลักตาย (เหมือนที่ฉันทำ) อยู่แล้ว การเปลี่ยนมันก็ง่ายเป็นพิเศษ

ในการสร้างคอนโทรลเลอร์ไร้สาย คุณจะต้องจัดหาชิ้นส่วนต่อไปนี้:

• Wemos D1 mini V2 (มีชิปไร้สาย ESP8266 ในตัว) หรือเพียงแค่ชิป ESP8266 ที่ควรทำ (ฉันไม่แนะนำรุ่น ESP-01 สำหรับโปรเจ็กต์นี้ เนื่องจากพิน GPIO 0 จะต้องมีกำลังไฟสูงตามลำดับ เพื่อให้บูตจากแฟลชได้อย่างไรก็ตามการทำเช่นนี้จะทำให้ล็อคประตูทำงานเมื่อ ESP8266 เปิดเครื่องซึ่งอาจปลดล็อกประตูหน้าของคุณได้ แม้ว่าจะมีวิธีแก้ไขปัญหาชั่วคราว เช่น การใช้ตัวจับเวลาหรือทรานซิสเตอร์ ฯลฯ ด้วยต้นทุนที่ต่ำ ของ Wemos และส่วนประกอบที่น้อยลง เราจะมุ่งสู่แนวทางที่ง่ายกว่า)
• แหล่งจ่ายไฟ DC 5V สำหรับจ่ายไฟให้กับ Wemos และ Keyfob (ไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่อีกต่อไป) หากคุณเปิดเครื่อง Wemos โดยใช้พิน VCC 5V (แทนที่จะเป็นพอร์ต USB) และแหล่งพลังงาน DC จะสูงกว่า 5V คุณจะ ยังต้องการตัวปรับแรงดันไฟฟ้า 5V (เช่น LM7805) พร้อมตัวเก็บประจุ 2 ตัว, 10V 0.33uF และ 10V 0.1uF หรือขนาดใกล้เคียงกัน (ตามเอกสารข้อมูล LM7805)

• 2N7000 หรือ MOSFET ที่คล้ายกัน 2N7000 สองตัว (สิ่งเหล่านี้จะใช้เพื่อเปลี่ยนปุ่มกด ตัวหนึ่งสำหรับล็อค อีกตัวสำหรับปลดล็อค 2N7000 เป็น N-Channel MOSFET ประเภทการปรับปรุงทั่วไปและราคาถูกมาก ดังนั้นควรหาแหล่งที่มาได้ง่ายมาก)

• ตัวต้านทาน 10K ohm สองตัว (จะใช้เป็นตัวต้านทานแบบดึงลงสำหรับ MOSFET แต่ละตัว ดังนั้นการล็อก/ปลดล็อกประตูจะไม่ถูกทริกเกอร์เมื่อเปิดเครื่อง!)
• ในระหว่างที่พวงกุญแจของคุณ คุณอาจต้องต่อสายไฟในตัวเก็บประจุอื่น (เช่น 10V 220uF หรือขนาดใกล้เคียงกัน) เพื่อช่วยเพิ่มพลังให้กับพวงกุญแจ ดูเหตุผลว่าทำไมในบทความนี้
• เครื่องมือที่จำเป็น: หัวกัดด้านข้าง, ลวดแกนเดี่ยว, หัวแร้ง, ฟลักซ์ และตัวเลือกมัลติมิเตอร์

ตัวพวงกุญแจเองมักใช้แบตเตอรี่ 2 x 3V ในซีรีย์ (6V Vcc) ดังนั้นการใช้แหล่งจ่ายไฟ 5V กับตัวเก็บประจุจึงเป็นแรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้กับ Wemos และทริกเกอร์การล็อค / ปลดล็อค

หากคุณมีพวงกุญแจที่ใช้งานได้กับแบตเตอรี่ 3V เพียงก้อนเดียว คุณควรจะสามารถเพิ่มตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 3.3V ในวงจรของคุณเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าให้ใกล้เคียงกับ 3V ที่ต้องการได้ จริง ๆ แล้วแบตเตอรี่ 3V จะให้เอาต์พุตประมาณ 3.1V และวงจรส่วนใหญ่มีความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า ดังนั้นในกรณีนี้ 3.1V ถึง 3.3V คือ +6% เมื่อรวมเข้ากับข้อเท็จจริงที่ Wemos กำลังดึงกระแส ดังนั้นแรงดันไฟจึงน่าจะน้อยลงไปอีก หากมีข้อสงสัยให้วัดด้วยมัลติมิเตอร์และหากเป็นไปได้ ให้ตรวจสอบกับผู้จำหน่ายล็อคว่าแรงดันไฟสูงสุด (หรือค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้สูงสุด) ที่พวงกุญแจจะยอมรับ เนื่องจากฉันจะไม่รับผิดชอบหากพวงกุญแจของคุณหยุดทำงาน! สุดท้ายเป็นโซลูชันอื่นให้ตั้งค่าวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าแทน

ขั้นตอนที่ 1: การประกอบ

บัดกรี

การประกอบส่วนประกอบนั้นง่ายมาก ขั้นแรก ให้เปิดกุญแจ fob - ถอดแบตเตอรี่และเคสออก เพราะคุณต้องการเพียงแผงวงจรภายในเท่านั้น ถัดไปบัดกรีลวดที่ขาแต่ละข้างของปุ่ม fob ทำเช่นนี้สำหรับทั้งปุ่ม "ล็อก" และปุ่ม "ปลดล็อก" ถัดไป พลิก fob และบัดกรีลวดบนแป้น + และ - ที่ด้านหลังของ fob ตามที่แสดงในภาพ แผ่นรองที่ใหญ่กว่าคือ + แผ่นรองที่เล็กกว่าคือ -

หมายเหตุ: แหล่งจ่ายไฟ 5V จะจ่ายไฟให้กับทั้ง Wemos และ Key fob ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ fob อีกต่อไป

การประกอบ

จัดเตรียม 5V Vcc และ GND ให้กับ Wemos และเพิ่ม MOSFET และตัวต้านทานไปยังเขียงหั่นขนมตามภาพ ตัวต้านทาน 10K ohm ควรวิ่งจาก GND ไปยังเกต (พินกลาง) ของ MOSFET สิ่งนี้จะดึงแรงดันไฟฟ้าไปที่กราวด์เพื่อหยุด MOSFET ที่ถูกทริกเกอร์เมื่อเปิดเครื่อง

ถัดไป ให้เดินสายจาก D1 บน Wemos ไปยังเกตของ MOSFET ตัวแรกและ D2 บน Wemos ไปยังเกตของ MOSFET ตัวที่สอง D1 และ D2 เป็นพิน GPIO (อินพุต/เอาต์พุตเอนกประสงค์) ที่กำหนดเป็นพิน OUTPUT ในโค้ด

สุดท้าย เสียบสายพวงกุญแจเข้ากับเขียงหั่นขนม ราง Vcc ถึง 5V, GND ถึง GND จากนั้นต่อสายที่อยู่ด้านลบของปุ่มไปยังด้านต้นทางของ MOSFET แต่ละตัว และด้านบวกของปุ่มไปยังด้านระบายของ MOSFET แต่ละตัว ตามภาพ (ใช้มัลติมิเตอร์ถ้าไม่แน่ใจขั้ว)

(แก้ไข: ตัวล็อคประตูวินด์เซอร์สำรองที่ฉันกล่าวถึงก่อนหน้านี้มีปุ่มกดที่ใช้แรงดันไฟฟ้ามากกว่าปุ่มกดแบบเก่าเล็กน้อย สิ่งนี้ทำให้ Wemos หยุดตอบสนองอย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกเมื่อประตูถูกล็อค/ปลดล็อค ถ้า คุณประสบปัญหาเดียวกันจากนั้นจึงแก้ไขสายไฟในตัวเก็บประจุ 220uF (หรือคล้ายกัน) ก่อนการเดินสาย +/- ที่ออกไปที่ keyfob ตัวเก็บประจุจะชาร์จและเมื่อถูกกระตุ้นให้ระบายตัวเก็บประจุแทนที่จะใช้ไฟ DC โดยตรง)

ตอนนี้เสียบสาย USB เข้ากับ Wemos และปลายสายอีกด้านหนึ่งเข้ากับคอมพิวเตอร์ของคุณ

(รหัสจะส่งออกพิน D1 "สูง" ทริกเกอร์ MOSFET ให้เปิดเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าเดินทางจากท่อระบายน้ำไปยังแหล่งกำเนิด ดังนั้น "เปิด" ปุ่มเป็นเวลา 1 วินาทีก่อนที่จะนำพินเอาต์พุต "ต่ำ" อีกครั้งแล้วปิด อันที่จริงมันเป็นเพียงแค่การจำลองการกดปุ่มของปุ่มผ่านรหัส)

Arduino IDE

เปิดตัว Arduino IDE ดาวน์โหลดและเปิดโค้ด (ลิงก์สำรอง ที่นี่) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้รวมบอร์ดเพิ่มเติมใน IDE ดูวิธีการตั้งค่าที่นี่ จากนั้นคุณจะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ติดตั้งและโหลดบอร์ดที่ถูกต้องสำหรับโครงการของคุณ (Tools, Boards, Board Manager - ค้นหา "esp8266" และติดตั้ง) รวมถึงเลือกพอร์ต COM ที่ถูกต้อง (Tools, Port, COM …) คุณจะต้องติดตั้งไลบรารีที่เหมาะสม PubSubClient และ ESP8266Wifi (ร่าง จัดการไลบรารี รวมไลบรารี…)

ถัดไป แก้ไขบรรทัดของรหัสต่อไปนี้ และแทนที่ด้วย SSID และรหัสผ่านของคุณเองสำหรับการเชื่อมต่อไร้สายของคุณ นอกจากนี้ ให้เปลี่ยนที่อยู่ IP ให้ชี้ไปที่โบรกเกอร์ MQTT ของคุณเอง หากคุณไม่ได้ติดตั้งโบรกเกอร์ MQTT ฉันขอแนะนำให้ใช้ Mosquitto ดาวน์โหลดสำหรับ Windows หรือ Linux ที่นี่

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

เมื่อเปลี่ยนแล้ว ให้ตรวจสอบรหัสของคุณ จากนั้นอัปโหลดไปยังบอร์ด Wemos / ESP8266 ผ่านสาย USB

ขั้นตอนที่ 2: การทดสอบและการกำหนดค่า OpenHAB

การทดสอบ MQTT

MQTT เป็นระบบส่งข้อความ "สมัคร / เผยแพร่" อุปกรณ์ตั้งแต่หนึ่งเครื่องขึ้นไปสามารถพูดคุยกับ "นายหน้า MQTT" และ "สมัครรับข้อมูล" ในหัวข้อใดหัวข้อหนึ่งได้ ข้อความที่เข้ามาจากอุปกรณ์อื่นใดที่ "เผยแพร่" ในหัวข้อเดียวกันนั้น นายหน้าจะผลักออกไปยังอุปกรณ์อื่นใดที่สมัครรับข้อมูลหัวข้อนั้น มันเป็นโปรโตคอลที่เบามากและใช้งานง่ายและสมบูรณ์แบบในฐานะระบบทริกเกอร์ที่เรียบง่ายเช่นที่นี่ ดูแผนภาพการไหลสำหรับแนวคิดคร่าวๆ เกี่ยวกับวิธีการทำงาน

สำหรับการทดสอบ คุณสามารถดูข้อความ MQTT ขาเข้าจาก Wemos ไปยังโบรกเกอร์ MQTT ของคุณโดยเรียกใช้คำสั่งต่อไปนี้บนเซิร์ฟเวอร์ Mosquitto ของคุณ (Mosquitto เป็นหนึ่งในซอฟต์แวร์ MQTT Broker ที่มีอยู่มากมาย) คำสั่งนี้สมัครรับข้อความ Keepalive ขาเข้า:

mosquitto_sub -v -t openhab/frontdoor/status

คุณควรเห็นข้อความขาเข้าที่เข้ามาจาก Wemos ทุกๆ 30 วินาทีหรือมากกว่านั้นด้วยตัวเลข "1" (หมายถึง "ฉันยังมีชีวิตอยู่") หากคุณเห็นค่าคงที่ "0" (หรือไม่มีการตอบกลับ) แสดงว่าไม่มีการสื่อสารใดๆ เมื่อคุณเห็นหมายเลข 1 เข้ามา แสดงว่า Wemos กำลังสื่อสารกับโบรกเกอร์ MQTT (ค้นหา "MQTT Last Will and Testament" สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงาน หรือดูรายการบล็อกที่ดีจริงๆ)

เมื่อคุณได้พิสูจน์แล้วว่าการสื่อสารใช้งานได้แล้ว ตอนนี้คุณสามารถติดตามข้อความ "ทริกเกอร์" (ล็อก/ปลดล็อก) ที่แท้จริงได้ สมัครสมาชิกหัวข้อต่อไปนี้ก่อน

mosquitto_sub -v -t openhab/frontdoor/trigger

ตอนนี้เปิดหน้าต่างบรรทัดคำสั่งที่สองและเรียกใช้คำสั่ง publish ต่อไปนี้ โดยส่งข้อความหัวข้อ "LOCK" หรือ "UNLOCK" คุณควรเห็นข้อความที่เกี่ยวข้องปรากฏขึ้นในหน้าต่างแรก และคุณควรเห็นไฟ LED สีแดงกะพริบบนพวงกุญแจและกลไกการล็อคประตูหรือปลดล็อคตามความจำเป็น

mosquitto_pub -t openhab/frontdoor/trigger -m LOCK

(-t หมายถึง 'หัวข้อ', -m หมายถึง 'ข้อความ', -v หมายถึงเอาต์พุต 'verbose')

หมายเหตุ: หากประตูปลดล็อคเมื่อคุณส่งล็อคหรือล็อคเมื่อคุณส่งคำสั่งปลดล็อค เพียงแค่เปลี่ยนสาย D1 และ D2 รอบๆ

การกำหนดค่า OpenHAB

OpenHAB จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงดังต่อไปนี้:

ไฟล์ 'รายการ':

สลับ frontdoorTrigger "Front Door" (gDoors) { mqtt=">[mqttbroker:openhab/frontdoor/trigger:command:ON:LOCK], >[mqttbroker:openhab/frontdoor/trigger:command:OFF:UNLOCK]" }Number frontdoorStatus "ประตูหน้า [MAP(status.map):%d]" (gDoors) { mqtt="<[mqttbroker:openhab/frontdoor/status:state:default]" }

ไฟล์ 'แผนผังเว็บไซต์':

สลับรายการ=การแมป frontdoorTrigger=[ON="Lock", OFF="Unlock"]รายการข้อความ=frontdoorStatus

ไฟล์ 'status.map' (ในโฟลเดอร์การแปลง):

0=Down1=Alive-=unknown

คุณอาจต้องเปลี่ยนการกำหนดค่า OpenHAB ด้านบนเล็กน้อยเพื่อให้เหมาะกับการตั้งค่าของคุณเอง เช่น ส่วน "mqttbroker:" ซึ่งอ้างอิงถึงชื่อโบรกเกอร์ MQTT ที่กำหนดค่าไว้

ภาพสุดท้ายแสดงส่วนประกอบบน PCB ในกรณีนี้ เนื่องจากฉันใช้แหล่งจ่ายไฟ DC ที่ > 5V (ในกรณีของฉัน 9V) บอร์ดจึงมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM7805 รวมทั้งตัวเก็บประจุ 0.33uF สำหรับจ่ายไฟด้านข้าง และตัวเก็บประจุ 0.1uF ที่ช่องจ่ายไฟออก เพื่อช่วยให้แรงดันไฟราบรื่นและเสถียร มิฉะนั้น การเชื่อมต่อที่เหลือจะเหมือนกับที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

การแก้ไขปัญหา

- หากคุณมีปัญหาที่ Wemos ล็อกหรือปลดล็อกประตูอย่างต่อเนื่อง (เช่น: ส่งสัญญาณ RF และไฟ LED ของพวงกุญแจติดสว่าง) ให้ตรวจสอบสาย VCC และ GND ของคุณไปที่ Wemos มีโอกาสที่หนึ่งหรือทั้งสองอย่างไม่ได้เชื่อมต่ออย่างถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 3: ประสานส่วนประกอบเข้ากับ PCB

ฉันลงเอยด้วยการบัดกรีส่วนประกอบทั้งหมดไปยัง PCB เพียงแค่ใช้สายไฟและ/หรือรางประสานเพื่อรวมส่วนประกอบทั้งหมดเข้าด้วยกัน จากนั้นฉันก็ได้หูดที่ผนัง DC ตัวเก่าแล้วตัดลวดออกจากมันให้สั้นลงเล็กน้อย จากนั้นจึงวิ่งไปที่บล็อกตัวเชื่อมต่อที่ฉันบัดกรีกับ PCB กำลังไฟเข้าจะดับไปที่ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 5V / ตัวเก็บประจุและส่วนประกอบที่จำเป็น ฉันเพียงแค่ติดหมุดสีน้ำเงินที่ด้านหลังของ PCB กับหูดที่ผนัง และเสียบเข้ากับจุดไฟภายในตู้ของฉัน ตอนนี้ใช้งานได้ประมาณ 9 เดือนโดยไม่มีปัญหาใด ๆ!