- Componentes necessários
- Bloqueio Solenóide
- Módulo Bluetooth HC-05
- Diagrama de circuito para bloqueio de solenóide controlado por Bluetooth
- Programa Arduino para controlar o bloqueio do solenóide com base em dados de impressão digital
- App Android para leitura de dados de impressão digital e envio para o Arduino via Bluetooth
- Caixa impressa em 3D para fechadura biométrica
- Testando nosso bloqueio controlado por impressão digital baseado em Arduino
Agora o mundo inteiro está nas mãos da COVID 19 e todos tomam as precauções sempre que podem para evitar que contraiam essa doença grave, acompanhando o distanciamento social, usando máscaras, usando transações sem dinheiro e evitando tocar em qualquer coisa para prevenir a propagação de germes. Com o advento da tecnologia, os bloqueios normais estão se tornando coisas do passado e os novos bloqueios baseados em biometria e RFID estão se tornando cada vez mais populares. Fechaduras com base em impressão digital e dispositivos de manutenção de registros de presença também são usados na maioria dos escritórios e faculdades, mas hoje em dia não é aconselhável fazer isso devido a esta pandemia e, portanto, vamos construir uma fechadura de porta usando uma fechadura solenóide e controle usando um aplicativo Android via Bluetoothpara que não tenhamos que tocar no sensor de impressão digital e apenas usar seus próprios telefones para controlar o bloqueio. Então vamos começar.
Componentes necessários
- 1 × Arduino Nano
- 1 × Módulo Bluetooth HC-05
- 1 × trava solenóide
- 1 × campainha piezoelétrica
- 1 × LED vermelho 5 mm
- 1 × LED verde 5 mm
- 1 × IRF540N N-Channel MOSFET
- 1 × BC547 NPN Transistor
- Resistores: 1 × 550Ω, 1 × 2k0Ω, 1 × 220Ω
- 1 × 7805 regulador de tensão
- 1 × par de conectores DC Jack
- Perfboard
Bloqueio Solenóide
Em uma fechadura de porta convencional, há uma chave para puxar ou empurrar a trava, e temos que operá-la manualmente, mas em uma fechadura de solenóide, a trava pode ser operada automaticamente aplicando uma tensão na bobina do solenóide que controlará a trava presente na fechadura.
A trava solenóide possui uma bobina solenóide de baixa tensão que puxa a trava de volta para a porta quando uma tensão adequada é aplicada a ela e permanecerá aberta até que a tensão seja removida. Assim, você pode controlar a operação controlando a tensão fornecida a ela usando um botão, relé, microcontroladores, etc. As travas solenóides das portas são usadas principalmente em áreas remotas para automatizar operações sem envolver qualquer esforço humano.
Módulo Bluetooth HC-05
O HC-05 é usado para fornecer conectividade sem fio aos seus projetos para que você possa se comunicar com outros microcontroladores ou com seus telefones celulares e laptops. Você pode controlar facilmente os dados que estão sendo enviados e recebidos usando aplicativos Android simples que você pode criar facilmente. Possui dois modos, o primeiro modo de dados que é usado para transferir dados de e para o dispositivo Bluetooth e o segundo é o modo AT Commandsque é usado para configurar seu módulo Bluetooth. Ele se comunica usando a comunicação USART a uma taxa de 9600 baud para que você possa conectá-lo a qualquer microcontrolador que ofereça suporte à comunicação USART e pode ser facilmente conectado às portas seriais disponíveis na placa. Lembre-se de que você precisa alimentar o dispositivo com uma fonte de alimentação de 5 V e conectar o pino TX ao pino RX do seu microcontrolador e o pino RX ao pino TX do microcontrolador. Você pode usá-lo em aplicativos de automação e aplicativos sem fio em registro de dados e robótica.
Diagrama de circuito para bloqueio de solenóide controlado por Bluetooth
O diagrama de circuito completo que mostra como fazer a interface e controlar uma trava de solenóide com um Arduino por meio de um MOSFET é mostrado abaixo.
Conforme mostrado no diagrama de circuito, as conexões são bastante simples, você precisa conectar o módulo HC-05 Bluetooth ao nano alimentando o dispositivo com uma fonte de alimentação de 5V e conectar o pino TX ao pino RX do seu microcontrolador e o pino RX ao o pino TX do microcontrolador. Você precisa adicionar um LED vermelho para exibir o status de energia do Arduino nano e um LED verde para mostrar se a porta está destrancada. Você também precisa conectar uma campainha. O diagrama de conexão também é mostrado abaixo para fácil compreensão.
Para controlar o bloqueio do solenóide, você precisa usar um circuito de controle que compreende um Transistor NPN e um MOSFET de canal N. Controlaremos o transistor NPN conectando o pino D9 do Nano ao pino base do transistor por meio de um resistor de 550 Ohm para controlar a corrente que flui para o transistor. Quando o pino D9 é puxado para cima, o transistor é ligado e o pino do MOSFET é puxado para o chão, desligando o MOSFET que desliga a trava do solenóide e quando o pino D9 está BAIXO, o transistor NPN está desligado, o que significa que o GATE do MOSFET é puxado para 12 V por meio de um resistor pull up de 2kOhm para ligar o MOSFET e alimentar a trava solenóide. Desta forma, você pode controlar o bloqueio do solenóide usando o seu Arduino Nano 5V. Você não pode controlar diretamente o MOSFET IRF540N com pinos de 5V do Nano, pois não é um MOSFET de nível lógico, então ganhou 't ligar ou desligar totalmente com 5V do nano, portanto, usaremos o transistor NPN BC547 para controlar o MOSFET.
Soldei o circuito completo em uma placa de desempenho para torná-la compacta. A ideia é projetar uma caixa impressa em 3D para a nossa fechadura de forma que ela possa ser facilmente instalada e usada.
Programa Arduino para controlar o bloqueio do solenóide com base em dados de impressão digital
Vamos escrever o código no IDE oficial do Arduino; se você não tiver o IDE, deverá baixá-lo do site oficial do Arduino. Iniciamos o código declarando as variáveis que usaremos no código para controlar os periféricos como buzzer e led, também para controlar o bloqueio do solenóide controlando o transistor.
int value1; # define led 12 # define bjt 9 # define buzzer 7
Agora, na parte de configuração do Arduino, primeiro inicializaremos a comunicação serial do Arduino a uma taxa de 9600 bauds. Como estamos usando os pinos de hardware do Arduino para comunicação serial, não precisamos usar a serial do software no projeto. Agora devemos declarar os pinos que estamos usando como saídas ou entradas e dar a eles as condições iniciais.
Serial.begin (9600); pinMode (bjt, OUTPUT); pinMode (led, OUTPUT); pinMode (buzzer, OUTPUT); digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (led, LOW);
Agora na função de loop do código, vamos ler os dados vindos em série do módulo Bluetooth HC-05 e verificar se eles correspondem ao comando de bloqueio ou desbloqueio. Em nossa lógica de programa, se a impressão digital for reconhecida corretamente, o módulo Bluetooth enviará o valor “1” e se a impressão digital não for reconhecida, o módulo Bluetooth enviará o valor “0”. Se o valor lido pelo Nano for “1”, a porta será destravada e a campainha soará por um segundo e a porta permanecerá destravada por 7 segundos. Depois disso, a porta será trancada novamente. Se o valor lido for “0”, significa que a impressão digital não foi reconhecida, a campainha soará um alarme três vezes por um segundo cada para alertar a segurança.
Serial.println ("Leitura"); while (Serial.available () == 0); valor1 = Serial.read (); Serial.println (valor1); if (valor1 == 1) {Serial.println ("Desbloqueio"); digitalWrite (bjt, LOW); digitalWrite (campainha, ALTO); digitalWrite (led, HIGH); atraso (1000); digitalWrite (campainha, LOW); atraso (6000); digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (led, LOW); } if (value1 == 0) {digitalWrite (bjt, HIGH); digitalWrite (campainha, ALTO); Serial.println ("Bloqueio"); atraso (1000); digitalWrite (campainha, LOW); atraso (1000); digitalWrite (campainha, ALTO); atraso (1000); digitalWrite (campainha, LOW); atraso (1000); digitalWrite (campainha, ALTO); atraso (1000); digitalWrite (campainha, LOW); }
App Android para leitura de dados de impressão digital e envio para o Arduino via Bluetooth
O aplicativo para este projeto foi desenvolvido usando o inventor do aplicativo Kodular. Criar um aplicativo usando Kodular é muito simples; você pode fazer um aplicativo combinando os blocos de acordo com o fluxograma do seu projeto.
Para criar um aplicativo com Kodular, navegue até Kodular.io e crie uma conta se ainda não tiver uma, faça login em sua conta e clique na opção ' Criar aplicativos' .
Depois disso, você será levado para a tela Projetos. Clique no botão ' Criar Projeto' para criar um Projeto.
Nomeie o aplicativo e clique em ' Concluir '. O projeto será criado e você será levado para a página Designer do projeto. Agora, na página Designer, adicione estes quatro componentes da Paleta de componentes para criar um layout para o aplicativo: Cliente Bluetooth, Impressão digital, Seletor de lista e Botão de imagem. O seletor de lista e o botão podem ser encontrados na ' Interface do usuário', enquanto a impressão digital e o Bluetooth podem ser selecionados em ' Sensores ' e ' Conectividade '.
As propriedades da tela podem ser alteradas alterando as propriedades de cada bloco.
Depois disso, vá para a tela ' Blocos ' para construir o aplicativo usando os blocos.
Agora role para baixo, clique em ' List_Picker1' e arraste e solte o primeiro bloco de código conforme mostrado na imagem:
Na próxima etapa, clique no bloco 'Controle' e arraste e solte o primeiro bloco de código na tela do Visualizador.
Depois disso, vá para o bloco 'Bluetooth_client1' e selecione o bloco de código 'Bluetooth_client.connect' .
Em seguida, vá para o bloco 'List_Picker' e selecione o ' Bloco de código de seleção' conforme mostrado na imagem abaixo.
Agora na próxima etapa, vá novamente para o bloco 'List_Picker' e selecione o ' List_Picker. Texto para ' bloco de código conforme mostrado na imagem abaixo.
Depois disso, vá para o bloco 'Texto' e selecione o primeiro bloco de código.
Com isso, o primeiro bloco de código é concluído. Precisamos criar mais três blocos de código para chamar o sensor de impressão digital do telefone Android e autenticar a impressão digital. O bloco de código completo é mostrado na imagem abaixo. Use esta imagem para juntar o resto dos blocos de código.
Quando todos os blocos estiverem conectados, exporte o arquivo.apk em seu laptop ou você pode exportar diretamente o apk para seu telefone usando o código QR. Os arquivos.aia e .apk deste aplicativo podem ser baixados no link abaixo.
- Baixe o aplicativo Android para controlar o bloqueio do solenóide através do Arduino
Caixa impressa em 3D para fechadura biométrica
Conforme mencionado anteriormente, criamos um modelo 3D para montar a placa de desempenho e a trava de solenóide em um pequeno invólucro. O modelo colocado no software de fatiamento é mostrado abaixo.
Se você estiver usando o mesmo tamanho de placa de desempenho e trava de solenóide, você também pode imprimir o mesmo invólucro usando os arquivos STL fornecidos abaixo. Você também pode verificar outros projetos de impressão 3D que construímos anteriormente.
Arquivos STL para Caixa de Bloqueio Solenóide
Testando nosso bloqueio controlado por impressão digital baseado em Arduino
Primeiro, você precisa baixar e instalar o arquivo.apk em seu telefone para controlar o bloqueio. Você também precisa carregar o código completo em seu Arduino Nano, mas certifique-se de remover os pinos TX e RX do nano antes de carregar o código. Após a conclusão do upload, instale o bloqueio e, em seguida, ligue o Bluetooth em seu telefone celular, emparelhe com o dispositivo Bluetooth que você está usando e abra o aplicativo. Agora toque no ícone do Bluetooth no aplicativo e conecte ao dispositivo Bluetooth e o ícone do Bluetooth no aplicativo se transformará no ícone de cadeado. Agora você tem que tocar no ícone da impressão digital para verificar a impressão digital usando o leitor de impressão digital do seu telefone e o valor será enviado para o Arduino Nano.
Este projeto é apenas uma demonstração básica do que você pode fazer com o módulo Bluetooth conectado ao seu telefone. Você pode construir um robô de trabalho inteiro, registro de presença, dispositivos de automação residencial controlados por aplicativo, etc. e a lista vai até sua imaginação. Você também pode fazer a interface de visores para mostrar o nome da pessoa que está entrando nas instalações ou adicionar uma câmera para clicar em uma foto da pessoa para fins de segurança. Experimente você mesmo, faça algumas alterações e, se ficar preso em algum lugar, deixe-nos saber na seção de comentários e nós o ajudaremos. Mais uma vez obrigado e tenha um ótimo dia.