- Thành phần bắt buộc
- Khóa điện từ
- Mô-đun Bluetooth HC-05
- Sơ đồ mạch cho khóa điện từ điều khiển bằng Bluetooth
- Chương trình Arduino để điều khiển khóa điện từ dựa trên dữ liệu vân tay
- Ứng dụng Android để đọc dữ liệu vân tay và gửi tới Arduino qua Bluetooth
- Vỏ in 3D cho Khóa dựa trên sinh trắc học
- Kiểm tra khóa điều khiển bằng vân tay dựa trên Arduino của chúng tôi
Hiện cả thế giới đang nắm bắt được COVID 19 và mọi người đang thực hiện các biện pháp phòng ngừa ở mọi nơi có thể để ngăn bản thân lây nhiễm căn bệnh nghiêm trọng này bằng cách tránh xa xã hội, đeo khẩu trang, sử dụng các giao dịch không dùng tiền mặt và tránh chạm vào bất cứ thứ gì để ngăn chặn sự lây lan của vi trùng. Với sự ra đời của công nghệ, các ổ khóa thông thường đang trở thành dĩ vãng và các ổ khóa dựa trên sinh trắc học mới và ổ khóa dựa trên RFID đang ngày càng trở nên phổ biến hơn. Khóa dựa trên dấu vân tay và thiết bị lưu trữ hồ sơ chấm công cũng được sử dụng trong hầu hết các văn phòng và trường cao đẳng nhưng hiện nay không nên làm như vậy do đại dịch này và vì vậy chúng tôi sẽ chế tạo khóa cửa bằng cách sử dụng khóa điện từ và điều khiển nó sử dụng một ứng dụng Android qua Bluetoothđể chúng tôi không phải chạm vào cảm biến vân tay và chỉ sử dụng điện thoại của bạn để điều khiển khóa. Vậy hãy bắt đầu.
Thành phần bắt buộc
- 1 × Arduino Nano
- Mô-đun Bluetooth 1 × HC-05
- 1 × Khóa điện từ
- 1 × Bộ rung áp điện
- 1 × LED đỏ 5mm
- 1 × Đèn LED xanh 5mm
- 1 × IRF540N kênh N-MOSFET
- 1 × bóng bán dẫn NPN BC547
- Điện trở: 1 × 550Ω, 1 × 2k0Ω, 1 × 220Ω
- Bộ điều chỉnh điện áp 1 × 7805
- Cặp đầu nối 1 × DC Jack
- Ván đục lỗ
Khóa điện từ
Trong khóa cửa thông thường, có một chìa khóa để kéo hoặc đẩy chốt, và chúng ta phải vận hành bằng tay, nhưng trong khóa điện từ, chốt có thể được vận hành tự động bằng cách đặt một điện áp qua cuộn dây điện từ sẽ điều khiển chốt. hiện trong ổ khóa.
Khóa điện từ có một cuộn dây điện từ điện áp thấp kéo chốt trở lại cửa khi một điện áp thích hợp được đặt vào nó và sẽ vẫn mở cho đến khi điện áp được loại bỏ. Vì vậy, bạn có thể kiểm soát hoạt động bằng cách kiểm soát điện áp cấp cho nó bằng cách sử dụng nút bấm, rơ le, vi điều khiển, v.v. Khóa cửa điện từ chủ yếu được sử dụng ở các vùng sâu vùng xa để tự động hóa hoạt động mà không cần đến bất kỳ nỗ lực của con người.
Mô-đun Bluetooth HC-05
HC-05 được sử dụng để cung cấp kết nối không dây cho các dự án của bạn để bạn có thể giao tiếp với các bộ vi điều khiển khác hoặc điện thoại di động và máy tính xách tay của bạn. Bạn có thể dễ dàng kiểm soát dữ liệu được gửi và nhận bằng cách sử dụng các ứng dụng android đơn giản mà bạn có thể dễ dàng tự tạo. Nó có hai chế độ, chế độ dữ liệu đầu tiên được sử dụng để truyền dữ liệu đến và đi từ thiết bị Bluetooth và chế độ thứ hai là chế độ AT Commandsđược sử dụng để định cấu hình mô-đun Bluetooth của bạn. Nó giao tiếp bằng cách sử dụng giao tiếp USART với tốc độ 9600 baud để bạn có thể kết nối nó với bất kỳ bộ vi điều khiển nào hỗ trợ giao tiếp USART và có thể dễ dàng kết nối với các cổng Serial có sẵn trên bo mạch. Lưu ý rằng bạn cần cấp nguồn cho thiết bị bằng nguồn điện 5V và kết nối chân TX với chân RX của bộ vi điều khiển và chân RX với chân TX của bộ vi điều khiển. Bạn có thể sử dụng nó trong các ứng dụng tự động hóa và ứng dụng không dây trong ghi dữ liệu và robot.
Sơ đồ mạch cho khóa điện từ điều khiển bằng Bluetooth
Sơ đồ mạch hoàn chỉnh cho thấy cách giao diện và điều khiển khóa điện từ với Arduino thông qua MOSFET được hiển thị bên dưới.
Như được hiển thị trong sơ đồ mạch, các kết nối khá đơn giản, bạn cần kết nối mô-đun Bluetooth HC-05 với nano bằng cách cấp nguồn cho thiết bị với nguồn điện 5V và kết nối chân TX với chân RX của bộ vi điều khiển và chân RX với chân TX của bộ vi điều khiển. Bạn cần thêm đèn LED màu đỏ để hiển thị trạng thái nguồn của Arduino nano và đèn LED màu xanh lá cây để hiển thị nếu cửa được mở khóa. Bạn cũng cần kết nối một bộ rung. Sơ đồ kết nối cũng được hiển thị bên dưới để dễ hiểu.
Để điều khiển khóa điện từ, bạn cần sử dụng mạch điều khiển bao gồm Transistor NPN và MOSFET kênh N. Chúng ta sẽ điều khiển Transistor NPN bằng cách nối chân D9 của Nano với chân đế của Transistor thông qua một điện trở 550 Ohm để điều khiển dòng điện chạy vào Transistor. Khi chân D9 được kéo lên cao, bóng bán dẫn được bật và chân cổng của MOSFET được kéo xuống đất, việc TẮT MOSFET sẽ tắt khóa điện từ và khi chân D9 ở mức THẤP, bóng bán dẫn NPN sẽ tắt. có nghĩa là CỔNG của MOSFET được kéo đến 12V thông qua một điện trở kéo lên 2kOhm để bật MOSFET và cấp nguồn cho khóa điện từ. Bằng cách này, bạn có thể điều khiển khóa Solenoid bằng cách sử dụng 5V Arduino Nano của mình. Bạn không thể điều khiển trực tiếp MOSFET IRF540N bằng chân 5V từ Nano vì nó không phải là MOSFET mức logic nên nó đã thắng 't bật hoặc tắt hoàn toàn với 5V từ nano, do đó chúng tôi sẽ sử dụng bóng bán dẫn BC547 NPN để điều khiển MOSFET.
Tôi đã hàn mạch hoàn chỉnh trên một bo mạch hoàn chỉnh để làm cho nó nhỏ gọn. Ý tưởng là thiết kế một vỏ in 3D cho ổ khóa của chúng tôi để có thể dễ dàng lắp đặt và sử dụng.
Chương trình Arduino để điều khiển khóa điện từ dựa trên dữ liệu vân tay
Chúng tôi sẽ viết mã trên Arduino IDE chính thức, nếu bạn không có IDE, bạn phải tải xuống từ trang web chính thức của Arduino. Chúng tôi bắt đầu mã bằng cách khai báo các biến chúng tôi sẽ sử dụng trong mã để điều khiển các thiết bị ngoại vi như buzzer và led, cũng để điều khiển khóa điện từ bằng cách điều khiển bóng bán dẫn.
int giá trị1; #define led 12 #define bjt 9 #define buzzer 7
Bây giờ đến phần thiết lập của Arduino, trước tiên chúng ta sẽ khởi tạo giao tiếp nối tiếp của Arduino với tốc độ 9600 baud. Vì chúng tôi đang sử dụng các chân phần cứng của Arduino để giao tiếp nối tiếp, vì vậy chúng tôi không phải sử dụng nối tiếp phần mềm trong dự án. Bây giờ chúng ta phải khai báo các chân mà chúng ta đang sử dụng làm đầu ra hoặc đầu vào và đưa ra các điều kiện ban đầu cho chúng.
Serial.begin (9600); pinMode (bjt, OUTPUT); pinMode (led, OUTPUT); pinMode (buzzer, OUTPUT); digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (dẫn đầu, THẤP);
Bây giờ trong chức năng vòng lặp của mã, chúng tôi sẽ đọc dữ liệu đến từ mô-đun Bluetooth HC-05 và kiểm tra xem chúng có tương ứng với lệnh khóa hoặc mở khóa hay không. Theo logic chương trình của chúng tôi nếu vân tay được nhận dạng chính xác thì mô-đun Bluetooth sẽ gửi giá trị “1” và nếu không nhận dạng được vân tay thì mô-đun Bluetooth sẽ gửi giá trị “0”. Nếu giá trị mà Nano đọc là “1”, thì cửa sẽ được mở khóa và còi sẽ kêu trong một giây và cửa sẽ vẫn mở trong 7 giây. Sau đó, cửa sẽ được khóa lại. Nếu giá trị được đọc là “0”, có nghĩa là dấu vân tay không được nhận dạng, do đó bộ rung sẽ phát ra cảnh báo ba lần trong một giây mỗi lần để cảnh báo bảo mật.
Serial.println ("Đang đọc"); while (Serial.available () == 0); value1 = Serial.read (); Serial.println (value1); if (value1 == 1) {Serial.println ("Đang mở khóa"); digitalWrite (bjt, LOW); digitalWrite (buzzer, HIGH); digitalWrite (dẫn, CAO); chậm trễ (1000); digitalWrite (buzzer, LOW); chậm trễ (6000); digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (dẫn đầu, THẤP); } if (value1 == 0) {digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (buzzer, HIGH); Serial.println ("Đang khóa"); chậm trễ (1000); digitalWrite (buzzer, LOW); chậm trễ (1000); digitalWrite (buzzer, HIGH); chậm trễ (1000); digitalWrite (buzzer, LOW); chậm trễ (1000); digitalWrite (buzzer, HIGH); chậm trễ (1000); digitalWrite (buzzer, LOW); }
Ứng dụng Android để đọc dữ liệu vân tay và gửi tới Arduino qua Bluetooth
Ứng dụng cho dự án này được thiết kế bằng trình phát minh ứng dụng Kodular. Tạo một ứng dụng bằng Kodular rất đơn giản; bạn có thể tạo ứng dụng bằng cách kết hợp các khối theo sơ đồ luồng của dự án.
Để tạo ứng dụng với Kodular, hãy điều hướng đến Kodular.io và tạo tài khoản nếu bạn chưa có, đăng nhập vào tài khoản của bạn, sau đó nhấp vào tùy chọn ' Tạo ứng dụng' .
Sau đó, bạn sẽ được đưa đến màn hình Projects. Nhấp vào nút ' Tạo Dự án' để tạo Dự án.
Đặt tên cho ứng dụng và nhấp vào ' Hoàn tất '. Dự án sẽ được tạo và bạn sẽ được đưa đến trang Nhà thiết kế của dự án. Bây giờ trên trang Designer, hãy thêm bốn thành phần này từ Bảng thành phần để tạo bố cục cho ứng dụng: Ứng dụng khách Bluetooth, Vân tay, Bộ chọn danh sách và Nút hình ảnh. Bộ chọn danh sách và Nút có thể được tìm thấy trong ' Giao diện Người dùng' trong khi Vân tay và Bluetooth có thể được chọn từ ' Cảm biến ' & ' Kết nối '.
Các thuộc tính màn hình có thể được thay đổi bằng cách thay đổi các thuộc tính cho mỗi khối.
Sau đó, di chuyển đến màn hình ' Khối ' để xây dựng ứng dụng bằng các khối.
Bây giờ, cuộn xuống, nhấp vào ' List_Picker1' và kéo và thả khối mã đầu tiên như trong hình:
Trong bước tiếp theo, nhấp vào khối 'Điều khiển' và sau đó kéo và thả khối mã đầu tiên trên màn hình Trình xem.
Sau đó, đi tới khối ' Bluetooth_client1' và chọn khối mã 'Bluetooth_client.connect' .
Sau đó vào khối ' List_Picker' và chọn ' Khối mã lựa chọn' như trong hình bên dưới.
Bây giờ trong bước tiếp theo, một lần nữa vào khối 'List_Picker' và chọn ' List_Picker. Văn bản thành ' khối mã như trong hình dưới đây.
Sau đó, chuyển đến khối 'Văn bản' và chọn khối mã đầu tiên.
Với điều này, khối mã đầu tiên đã hoàn thành. Chúng ta cần tạo thêm ba khối mã để gọi đến cảm biến vân tay của điện thoại Android và xác thực vân tay. Khối mã hoàn chỉnh được hiển thị trong hình dưới đây. Sử dụng hình ảnh này để nối phần còn lại của các khối mã.
Khi tất cả các khối được kết nối, hãy xuất tệp.apk trên máy tính xách tay của bạn hoặc bạn có thể xuất trực tiếp apk sang điện thoại bằng Mã QR. Các .aia và .apk tập tin của ứng dụng này có thể được tải về từ bên dưới liên kết.
- Tải xuống ứng dụng Android để Điều khiển khóa điện từ thông qua Arduino
Vỏ in 3D cho Khóa dựa trên sinh trắc học
Như đã đề cập trước đó, chúng tôi đã tạo ra một mô hình 3D để lắp ráp bảng điều khiển và khóa điện từ thành một vỏ nhỏ gọn gàng. Mô hình được đặt trên phần mềm cắt lát được hiển thị bên dưới.
Nếu bạn đang sử dụng bảng điều khiển có cùng kích thước và khóa điện từ, thì bạn cũng có thể in cùng một loại vỏ bằng cách sử dụng các tệp STL được cung cấp bên dưới. Bạn cũng có thể xem các dự án in 3D khác mà chúng tôi đã xây dựng trước đó.
Tệp STL cho Vỏ khóa điện từ
Kiểm tra khóa điều khiển bằng vân tay dựa trên Arduino của chúng tôi
Đầu tiên, bạn cần tải xuống và cài đặt tệp.apk trên điện thoại của mình để điều khiển khóa. Bạn cũng cần tải lên mã hoàn chỉnh trên Arduino Nano của mình nhưng hãy đảm bảo rằng bạn đã tháo các chân TX và RX khỏi nano trước khi tải mã lên. Sau khi tải lên hoàn tất, hãy cài đặt khóa, sau đó bật Bluetooth trên điện thoại di động của bạn và ghép nối với thiết bị Bluetooth bạn đang sử dụng và mở ứng dụng. Bây giờ hãy nhấn vào biểu tượng Bluetooth trên ứng dụng và kết nối với thiết bị Bluetooth và biểu tượng Bluetooth trên ứng dụng sẽ chuyển sang biểu tượng khóa. Bây giờ bạn phải nhấn vào biểu tượng dấu vân tay để kiểm tra dấu vân tay bằng máy quét dấu vân tay của điện thoại và giá trị sẽ được gửi đến Arduino Nano.
Dự án này chỉ là một minh chứng cơ bản về những điều bạn có thể làm với mô-đun Bluetooth được kết nối với điện thoại của bạn. Bạn có thể chế tạo toàn bộ rô bốt đang hoạt động, máy tính điểm danh, thiết bị tự động hóa tại nhà được điều khiển bằng ứng dụng, v.v. và danh sách sẽ tiếp tục tùy theo trí tưởng tượng của bạn. Bạn cũng có thể hiển thị giao diện để hiển thị tên của người vào cơ sở hoặc thêm camera để nhấp vào ảnh của người đó vì mục đích an ninh. Hãy thử cách này của riêng bạn, thực hiện một số thay đổi và nếu bạn gặp khó khăn ở đâu đó, hãy cho chúng tôi biết trong phần nhận xét và chúng tôi sẽ giúp bạn. Cám ơn một lần nữa và chúc một ngày tốt lành.