Cadenas Bluetooth : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Avez-vous déjà perdu les clés de votre cadenas ou oublié le code de votre cadenas incroyablement solide et vous ne pouvez pas ouvrir votre casier ? Imaginez un cadenas qui s'ouvre en tapant sur un objet que tout le monde transporte désormais et oublie rarement…

Eh bien mesdames et messieurs, l'avenir est là. Je vous présente un cadenas bluetooth entièrement fonctionnel qui peut être déverrouillé depuis votre téléphone et votre smartwatch !

Ce projet était pour mon GCSE pour lequel j'ai obtenu un A *, mais il s'agit certainement d'un prototype réalisé dans un délai serré et il y a de nombreux aspects de ce cadenas que j'aimerais changer. Ceci est simplement une ligne directrice, veuillez donc expérimenter avec d'autres pièces et façons de construire le cadenas.

Enfin, si vous aimez ce Instructable, veuillez voter pour moi dans le concours et n'hésitez pas à laisser un commentaire si vous avez des questions.

Liste des matériaux:

• Bloc d'aluminium 90 mm x 90 mm x 25 mm
• Tige en aluminium de 8 mm x 250 mm
• acrylique 3mm
• tige en acier de 8 mm de diamètre
• Vis hexagonales M4 x 12 mm
• Rfduino RF22102
• Bouclier de relais Rfduino
• LM3671 5v - convertisseur abaisseur 3v
• Mini chargeur Lipo
• Fil de cuivre émaillé de 0,1 mm
• 1800 mah LiPo
• Pile alcaline 9v

Équipement:

• Fraiseuse

  fraises assorties (j'ai utilisé une fraise de 6 mm à 3 flûtes, 3 mm 2 flûtes et une fraise de 16 mm à 4 flûtes)

• Imprimante 3D
• Découpeur laser
• Tour à métaux
• Percer
• Fer à souder
• Jeu de tarauds et matrices
• Scie à ruban ou scie à métaux

Lien vers le dossier du projet

Ce dossier google contient tous les dessins et codes nécessaires pour le cadenas.

Étape 1: Le logement

J'ai créé un modèle CAO du cadenas à l'aide d'un croquis, vous devez donc d'abord l'imprimer à l'échelle 1:1. Vous souhaitez ensuite coller ce gabarit sur le bloc d'aluminium pour fournir un gabarit pour le fraisage de l'aluminium. Ensuite, le bloc d'aluminium doit être coupé plus près du gabarit, idéalement sur une scie à ruban pour obtenir un bord carré, mais une scie à métaux fera l'affaire. Une fois que le bloc a été ébauché à la bonne taille, il doit être équarri afin que vous puissiez le mesurer et vous assurer que chaque côté que vous fraisez est également perpendiculaire et carré. (Cliquez ici pour un guide sur la mise au carré d'un morceau). La forme extérieure rugueuse est fraisée à l'aide d'une fraise en bout de 16 mm et la courbe est créée en délimitant lentement les axes y et x jusqu'à ce que le bord extérieur de la fraise en bout touche le bord du gabarit. Répétez ce processus tout au long de la courbe et vous devriez obtenir une courbe bosselée mais claire. Enfin lisser la courbe en limant d'abord doom avec une lime grossière pour éliminer les bosses puis avec du papier humide et sec. Une fois la forme extérieure fraisée, la hauteur devra être réduite à la hauteur finale (20 mm) avec quelques passages de la fraise en bout de 16 mm.

La fraise en bout de 16 mm est ensuite plongée dans le bloc de 18 mm pour enlever la majeure partie de la matière à l'intérieur et la fraise en bout de 6 mm est utilisée pour rapprocher chaque paroi au plus près du gabarit. Aux endroits où un angle de 90 degrés est nécessaire, le rayon de la fraise de 6 mm peut être utilisé comme angle car les angles vifs sont difficiles à obtenir. Ce processus prendra un certain temps et ne devrait pas être précipité.

Une fois l'intérieur terminé, les 4 trous à chaque coin doivent être percés en utilisant à nouveau le moulin ou en utilisant un poinçon central pour marquer le centre du trou et le percer avec un foret de 3,5 mm et doivent être taraudés à l'aide d'un taraud M4 pour créer les filetages M4 pour les vis. Les côtés du boîtier doivent également être imprimés maintenant et collés sur les côtés du boîtier en prenant soin de l'orientation.

Le boîtier doit ensuite être retourné de 90 pour qu'il soit serré à la verticale. Les trous pour la manille sont maintenant créés avec la même fraise en bout de 6 mm en veillant à ne pas précipiter cette pièce car le foret pourrait glisser. Enfin, la fente pour le port micro usb est fraisée à l'aide d'une fraise de 3 mm du côté opposé aux trous pour la manille.

Cependant, si vous êtes chanceux ou intelligent et que vous possédez une machine cnc, vous pouvez ignorer la plupart des instructions ci-dessus et utiliser le stl fourni dans le lien google drive pour découper le boîtier de votre machine cnc, ce qui vous fait gagner du temps, du sang, de la sueur et des larmes:).

Étape 2: La manille et la goupille de verrouillage

L'arrêt final

La butée se fixe à l'extrémité de la manille et empêche la manille de tomber du cadenas tout en lui permettant de tourner pour s'adapter aux casiers. Ceci est fabriqué à partir d'un petit morceau de 12 mm de la tige en aluminium de 8 mm. Affrontez les deux côtés et marquez 6,0 mm vers le bas. Tournez parallèlement d'une extrémité à la marque de 6 mm et réduisez le diamètre à 3,0 mm. Coniquez l'extrémité pour qu'il soit plus facile de commencer le fil. Fixez un outil de filetage externe à votre tour ou utilisez un jeu de tarauds et matrices manuels pour créer un filetage externe M3 à l'extrémité de 3 mm. Enfin, l'extrémité la plus large est coupée à 2 mm à l'extrémité.

La goupille de verrouillage

La goupille de verrouillage est constituée d'une tige en acier de 10 mm x 8 mm. Affrontez les deux extrémités, puis coupez une pente à l'aide d'une scie à métaux afin que la manille puisse être fermée et verrouillée sans avoir à déverrouiller le cadenas. Utilisez des fichiers pour obtenir le profil correct et essayez de faire correspondre le profil ci-dessus.

la manille

J'ai fabriqué la manille en aluminium de 8 mm en raison des contraintes de temps et du manque d'équipement, mais je vous recommanderais d'utiliser un matériau plus dur tel que l'acier inoxydable ou l'acier trempé afin qu'il ne soit pas facile pour quelqu'un de simplement couper la manille. La tige doit être tournée parallèlement à 6 mm afin qu'elle puisse s'insérer dans les trous du boîtier. Faites face aux deux extrémités de la tige de sorte que les extrémités soient perpendiculaires à la longueur de la tige. À une extrémité de la tige, utilisez une perceuse à centre pour commencer un trou et à l'aide d'un foret de 2,5 mm, percez un trou d'environ 5 mm de profondeur. Utilisez un taraud M3 pour créer un filetage interne M3 qui sera utilisé pour visser la butée pour empêcher la manille de tomber du boîtier. Ensuite, vous devez plier la tige. Comme j'utilisais de l'aluminium, je pouvais facilement plier la tige à l'aide d'une cintreuse avec le moule de diamètre approprié, mais si vous décidez d'utiliser quelque chose de plus dur comme de l'acier trempé, vous devrez peut-être d'abord chauffer la tige à l'aide d'un chalumeau. Assurez-vous simplement de nettoyer tous les oxydes formés pour que la manille soit brillante. La manille doit être pliée pour avoir un diamètre de 48 mm. Après avoir plié votre manille, assurez-vous qu'elle rentre dans les trous. Ne forcez pas car la manille pourrait très facilement se coincer dans le boîtier si elle n'est pas parfaite. Si le diamètre est trop grand, essayez d'écraser un peu l'arc de la manille et si le diamètre est trop petit, essayez de tirer sur les deux côtés pour élargir le diamètre. Jouez avec la forme jusqu'à ce qu'elle puisse entrer et sortir facilement des trous.

Pour permettre à la manille de tourner dans le cadenas, insérez la manille avec le trou taraudé M3 dans la plus petite cavité et vissez la butée. Poussez la manille vers le haut pour qu'elle s'étende aussi loin que possible et marquez sur l'extrémité sans le trou taraudé M3 la hauteur du haut du cadenas et coupez cette extrémité à l'aide d'une scie à métaux. Cela devrait permettre à la manille de tourner librement autour du boîtier.

Insérez enfin la manille dans le boîtier et marquez le milieu de la cavité du solénoïde. C'est là que la goupille de verrouillage sera et devra s'aligner avec la manille avec précision afin qu'elle puisse verrouiller la manille en toute sécurité. Au point marqué sur la manille, découpez une encoche correspondante afin que le profil de la goupille de verrouillage puisse s'insérer facilement. Veuillez vous référer au schéma ci-dessus si vous êtes confus.

Étape 3: Façade

La façade a été simplement conçue dans un programme de CAO 2D appelé 2D Design et découpée dans de l'acrylique de 3 mm à l'aide d'un cutter laser. Cependant, peu de gens auront accès aux découpeuses au laser, vous pouvez donc utiliser le même gabarit que celui utilisé pour fraiser le boîtier et couper autour de celui-ci à l'aide d'une scie sauteuse ou d'une fraiseuse cnc. Je recommanderais d'utiliser un matériau plus résistant tel que l'aluminium pour que le cadenas soit plus sûr.

Étape 4: Électronique

Source de courant

L'alimentation se compose de deux batteries, une pour alimenter le microcontrôleur et une pour faire fonctionner le solénoïde. Pour charger et réguler l'alimentation du microcontrôleur, le chargeur lipo doit être connecté au régulateur 3.3v comme indiqué ci-dessus sur l'image et le schéma de circuit et assurez-vous que la polarité est correcte. Connectez le lipo et vérifiez qu'il se charge et que le régulateur donne 3,3 V. Le chargeur doit avoir une led rouge lors de la charge. Pour le solénoïde, j'ai ouvert une pile ALKALINE 9v qui se compose de 6 piles AAAA. Celles-ci ont été soudées par groupe de 3 toutes en série afin que la tension finale soit de 9v et ait une capacité d'environ 600mah pour 5,4 Wh. Pour souder les batteries, les contacts de chaque batterie doivent être rugueux à l'aide d'une lime et de papier de verre. Cela permet à la soudure de "coller". Lorsque vous utilisez un fer à souder avec une batterie, il est essentiel de se déplacer rapidement. La chaleur est le principal tueur de la capacité de la batterie et dans certains cas peut être très dangereuse, vous devez donc étamer chaque connecteur de batterie avant de souder le fil et même aller jusqu'à attacher un dissipateur thermique à la batterie tout en y soudant comme une pince métallique pour conduire la chaleur loin de la batterie. De petits fils isolés doivent être utilisés pour connecter chaque batterie et chaque groupe de 3 batteries doit être enveloppé dans du ruban électrique avec seulement les bornes positive et négative exposées. Vérifiez la tension avec un multimètre pour vérifier que chaque groupe de 3 piles fournit environ 4,5 V.

Solénoïde

Le solénoïde que j'ai utilisé a été imprimé en 3D et emballé manuellement, mais je recommanderais d'acheter un solénoïde disponible gratuitement car ils sont emballés avec plus de précision, ce qui donne de meilleures performances en termes de puissance utilisée et d'intensité du champ magnétique. Pour fabriquer le solénoïde, le.stl doit être imprimé en 3D. J'en ai un à la maison, donc je l'ai utilisé, mais si vous n'en avez pas, il existe de nombreux services en ligne tels que des hubs 3D qui peuvent vous faire imprimer une partie pour un prix raisonnable. Le stl se trouve dans le lien du dossier du projet principal au début de l'instructable. Le solénoïde doit être enveloppé avec le fil de cuivre émaillé de 0,1 mm. Commencez avec une queue de 5 cm à une extrémité et commencez à enrouler à partir de l'extrémité sans le trou. Commencez à enrouler la bobine en vous assurant que chaque tour suivant est bien serré contre le dernier tour et en vous assurant que chaque tour est aussi serré que possible. Continuez à enrouler jusqu'à ce que le diamètre de la bobine soit au niveau des côtés de la pièce imprimée en 3D. Faites sortir les fils du solénoïde du côté sans trou et enveloppez la bobine dans du ruban kapton pour maintenir le solénoïde ensemble. Enfin, testez le solénoïde en plaçant la goupille de verrouillage avec un petit ressort dans le solénoïde et en alimentant le solénoïde avec une pile 9v. La goupille doit être tirée dans le solénoïde. Si ce n'est pas le cas, vous pouvez desserrer le ressort en le raccourcissant et en l'étirant.

Microcontrôleur

Les fonctions intelligentes du cadenas sont basées sur une carte rfduino qui est essentiellement un mini arduino avec une puce Bluetooth le tout dans une petite carte avec de nombreux boucliers modulaires disponibles. Les en-têtes du rfduino devront être retirés en les dessoudant et les broches 0 et 1 du blindage du relais devront être coupées et déplacées vers les broches 5 et 6 à l'aide de petits fils car ceux-ci sont utilisés pour programmer le rfduino. Ensuite, un en-tête de programmation doit être installé sur le rfduino afin que nous puissions le programmer une fois assemblé. Soudez un en-tête à 3 broches selon l'image ci-dessus. Sur le blindage du relais, les deux bornes à vis doivent être retirées car elles sont trop hautes et enfin les deux cartes doivent être connectées l'une à l'autre à l'aide des broches d'en-tête existantes sur le blindage du relais. Veuillez vous référer aux schémas et aux images ci-dessus. Cependant, si je devais le reconstruire, je remplacerais le blindage du relais par un simple mosfet tel que le BUZ11. Enfin souder sur 2 fils allant à 3,3v et masse. Ceux-ci seront ensuite connectés au bouclier du chargeur lipo afin que le Rfduino puisse être alimenté.

Étape 5: Intégration du téléphone et de la montre intelligente

Mettez d'abord à jour votre ide arduino avec les cartes nécessaires en utilisant ce lien (https://rfduino.com/package_rfduino166_index.json) dans le gestionnaire de cartes supplémentaire dans les paramètres. Vous voudrez également télécharger le verrouillage de l'espace depuis l'App Store et cette application sera utilisée pour déverrouiller votre cadenas. Le code source de l'application se trouve ici sur github afin que vous puissiez modifier le code et créer votre propre version.

Ouvrez ble_lock.ino trouvé dans le dossier du projet dans arduino car il y a quelques variables qui devront être modifiées.

#define LOCK_PIN 1

doit être changé en 6 pour le blindage du relais. La sortie dans la fenêtre "nouvelle clé" dans le verrouillage de l'espace doit également être copiée et collée dans le fichier de code.

Câblage:

UART RFDUINO

terre ---- terre

3.3v ---- vcc

DTR ---- réinitialiser - utiliser un condensateur 100nF

rx ---- gpio 0

tx ---- gpio 1

Téléchargez le programme sur le rfduino à partir de l'IDE arduino à l'aide d'un périphérique USB vers TTL. Sélectionnez rfduino dans le menu de la carte et sélectionnez le périphérique USB vers TTL dans la sélection des ports et appuyez sur télécharger.

Maintenant, lorsque le rfduino est allumé et que l'application de verrouillage de l'espace est ouverte, vous devriez pouvoir voir le cadenas dans l'application. Lorsque vous appuyez sur le cadenas, il devrait se déverrouiller. Pour vérifier qu'il fonctionne, utilisez la fonction de continuité sur un multimètre pour vérifier que le relais commute.

Pour permettre au cadenas de fonctionner via une montre Apple, téléchargez simplement l'application sur votre montre intelligente et vous êtes prêt à partir.

Étape 6: Assemblage final

Fixez d'abord la manille au cadenas en insérant la manille dans les deux trous supérieurs et vissez la butée. Le lipo 1800mah doit être collé en premier dans le fond du compartiment principal du boîtier. Le solénoïde devra ensuite être inséré dans le compartiment supérieur du cadenas avec la goupille à ressort déjà installée à l'intérieur. Assurez-vous que la manille et la goupille de verrouillage s'alignent correctement et verrouillez la manille en place. Ensuite, placez le Rfduino à côté du solénoïde et insérez la prise micro USB sur le circuit du chargeur lipo à travers le trou en bas et scellez avec de la colle chaude afin que le chargeur ne puisse pas tomber facilement. Enfin placez les 2 morceaux de l'alimentation du solénoïde de part et d'autre du chargeur micro usb. Veuillez vous référer au schéma ci-dessus.

Pour le câblage, le fil positif du solénoïde doit être connecté à la broche NO du blindage du relais et le fil négatif va directement au négatif de la batterie du solénoïde. Le positif de la batterie du solénoïde va dans la broche COM (commune) du blindage du relais. Enfin, branchez le lipo au chargeur et les câbles d'alimentation du régulateur au rfduino et le cadenas doit être terminé.

Vissez enfin la façade pour finir le cadenas. Du frein filet peut être utilisé sur les vis pour les rendre plus difficiles à desserrer et de la colle chaude ou un adhésif au silicone peut être utilisé pour sceller le cadenas afin de le protéger de l'eau.

Étape 7: Conclusion

Vous devriez maintenant avoir un cadenas Bluetooth entièrement fonctionnel qui peut être contrôlé depuis votre smartphone ou votre montre. Si vous avez des questions ou des suggestions, n'hésitez pas à laisser des commentaires ou à me MP. Si vous avez apprécié cette instructable, veuillez voter pour moi dans le concours car je l'apprécierais grandement:)

Grand Prix du Concours Télécommande 2017

Premier prix au concours Arduino 2017