Cómo diseñar una cerradura operada por un teléfono inteligente

En este proyecto, diseñaremos una cerradura de puerta única que pueda operarse sin tarjeta de acceso, contraseña de entrada o identificación biométrica. Un teléfono inteligente es la llave para cerrar y desbloquear la puerta mediante Bluetooth.

Esta puerta utiliza una cerradura de solenoide, que se basa en un cerrojo para bloquear y desbloquear eléctricamente. También tiene LED para indicar si la puerta está bloqueada o desbloqueada y activa un timbre para notificaciones audibles. Un sensor de vibración produce una señal de alerta, protegiendo la puerta contra accesos no autorizados o forzados.

Usaremos una placa Arduino NANO y necesitaremos un teléfono inteligente con conectividad Bluetooth para este proyecto. Comencemos con el diagrama de bloques, seguido del diagrama de circuito.

Diagrama de bloques del sistema
Los principales componentes básicos del sistema incluyen:

• Una placa Arduino NANO
• El módulo Bluetooth HC05
• un relevo
• Una cerradura de solenoide
• Un timbre de 12V.

También usaremos algunos otros bloques, con:

• LED
• Un mini timbre
• Sensores de vibración

1. El Smartphone con conectividad Bluetooth para transmitir comandos a través del teléfono para bloquear o desbloquear la puerta.

2. El módulo Bluetooth envía comandos desde el teléfono inteligente del usuario para bloquear o desbloquear la puerta. La aplicación Bluetooth envía estas señales a la placa Arduino mediante comunicación serie.

3. Se utiliza un sensor de vibración para detectar movimiento o vibraciones en la puerta cuando está cerrada. Si el sensor detecta vibraciones fuertes, envía una alerta a la placa Arduino.

4. Los relés: El relé 1 activa (energiza) el bloqueo del solenoide. Se requieren 12 V para alimentar la bobina del solenoide interno. El relé 2 también usa 12 V, pero se usa para alimentar el timbre grande.

5. El solenoide de bloqueo se utiliza para bloquear la puerta.

6. El gran timbre de 12 V genera una alerta si alguien intenta abrir la puerta a la fuerza cuando está bloqueada (sin usar su teléfono inteligente).

7. El mini timbre te avisa cada vez que la puerta está bloqueada o desbloqueada, generando un pitido largo o corto respectivamente.

8. LED: Los LED verdes y rojos indican si la puerta está bloqueada o desbloqueada.

Componentes necesarios:

Diagrama esquemático:

Conexiones del circuito:
El Módulo Bluetooth HC05 tiene conexiones de cuatro pines: VCC, GND, Tx y Rx.

• Arduino proporciona al pin VCC 5V
• El pin GND se conecta a la tierra del circuito común.
• Los pines Tx y Rx se conectan a los pines digitales Arduino D11 y D12, respectivamente.
• Los LED rojo y verde se conectan a los pines IO digitales D9 y D10
• Los pines IO digitales, D7 y D8, activan las bobinas del Relé 1 y del Relé 2 a través de los transistores.
• Ambos transistores BC547 NPN están conectados en configuración de interruptor y su salida de colector acciona la bobina del relé.
• La salida Relé 1 NO activa las sirenas. La salida del Relé 2 NO energiza la bobina del solenoide.
• Los terminales comunes (C) de ambos relés se alimentan con 12 V (que se suministra tanto al zumbador como al bloqueo del solenoide)
• El mini zumbador de 5 V se conecta al pin digital D5

El módulo del sensor de vibración tiene tres conexiones de pines: VCC, GND y D0.

• Arduino proporciona al pin VCC 5V
• El pin GND se conecta a la tierra del circuito común.
• El pin D0 se conecta al pin digital D6 de Arduino.
• El pin VIN del Arduino recibe una entrada de 12 V, generando así 5 V utilizando su regulador de voltaje de 5 V incorporado. Estos 5V luego se suministran a los otros módulos.

Operación del circuito:
El circuito comienza a funcionar cuando se le suministra 12 V. Inicialmente, el solenoide está en la posición de bloqueo y se enciende la luz roja para indicar que la puerta está bloqueada.

Para comenzar, abra la aplicación Bluetooth en su teléfono inteligente y vincúlelo con el módulo HC05 (ingrese la contraseña predeterminada, 1234). Una vez completado, el módulo HC05 parpadea lentamente y está listo para recibir comandos.

Luego envíe el comando "ULCK" para desbloquear la puerta desde la aplicación Bluetooth de su teléfono inteligente. El módulo HC05 recibirá este comando y lo transmitirá en serie al Arduino a través de los pines Tx-Rx.

Al recibir el comando, Arduino enviará la Lógica 1 al pin D8, activando el Relé 2. Esto activa el solenoide y la puerta se desbloquea. Al mismo tiempo el Arduino envía:

• Lógica 1 al pin D9, encendiendo el LED verde, indicando que la puerta está desbloqueada
• 0 lógico al pin D10, apagando el LED rojo (solo se usa cuando la puerta está bloqueada)
• Lógica 1 al pin D5 durante un segundo, indicando que el mini timbre genere un pitido largo, indicando que la puerta está desbloqueada.

Para bloquear la puerta, envíe el comando "LOCK". El módulo HC05 recibirá este comando y lo pasará al Arduino. Luego, Arduino apaga el relé 2 enviando la lógica 0 al pin D8, que desactiva el solenoide y bloquea la puerta.

Arduino también envía:

• Lógica 1 al pin D5 durante medio segundo, lo que genera un breve pitido de minicampana, que indica que la puerta está cerrada. Borra el verde liderado por
• Lógica 1 al pin D10, encendiendo el LED rojo, indicando que la puerta está bloqueada
• 0 lógico al pin D9, apagando el LED verde (solo se usa cuando la puerta está desbloqueada)

Cuando la puerta está bloqueada y el sensor de vibración detecta cualquier tipo de golpe, fuerza o vibración, proporciona una señal de alerta a través de Logic 1 al Arduino. Una vez recibido, el Arduino enviará la Lógica 1 al pin D7, que activa el Relé 1, lo que produce una alarma desde el gran zumbador de 12 V.

Esta operación del circuito funciona gracias al programa que se descarga en el FLASH interno del ATMega328 de Arduino. El programa está escrito en lenguaje C/C++ y compilado en el software Arduino IDE.

El archivo de programa (código) debe descargarse (cargarse) en la memoria de programa de 32 KB (FLASH) del ATMega328.

Programa de software:

#incluir
SoftwareSerial BT_serial(11,12);
char recved_code(5);
char block_code(5) = “BLOQUEAR”;
char unlock_code(5) = “ULCK”;
int i=0,siren_rly=7,buz=5;
int lock_rly=8,lock_led=10,un lock_led=9;
int porta_vibr_sensor=6;
int lock_flag=0,unlock_flag=1;
configuración nula
{
// pon tu código de configuración aquí, para ejecutarlo una vez:
BT_serial.begin(9600);
Serie.begin(9600);
pinMode(sirena_rly,SALIDA);
pinMode(buz,SALIDA);
pinMode(lock_led,SALIDA);
pinMode(lock_rly,SALIDA);
pinMode(unlock_led,SALIDA);
pinMode(door_vibr_sensor,ENTRADA);

escritura digital (lock_rly, BAJO);
escritura digital (desbloqueo_led, BAJO);
escritura digital(lock_led,1);
escritura digital(buz,0);
digitalWrite(sirene_rly,BAJO);

}

bucle vacío
{
int porta_vib_sensor_stat,lock_sensor_stat;
door_vib_sensor_stat = digitalRead(door_vibr_sensor);

if((door_vib_sensor_stat==0) && (lock_flag==1))
{
escritura digital (sirena_rly, ALTA);
Serial.println(“intento de derribar la puerta”);
}

si(BT_serial.disponible)
{
recved_code(i) = BT_serial.read;
Serial.print(código_recibido(i));
yo++;
}
si(yo==4)
{
Serial.print(código_recibido);
si(strcmp(código_bloqueo,código_recved)==0)
{
escritura digital (lock_rly, BAJO);
escritura digital(buz,1);
retraso(1000);
escritura digital(buz,0);
bandera_bloqueo=1;
desbloquear_flag=0;
BT_serial.print(“Puerta cerrada”);
escritura digital (lock_led, ALTO);
escritura digital (desbloqueo_led, BAJO);
}
si (strcmp (código de desbloqueo, código_recved) == 0)
{
escritura digital (lock_rly, ALTO);
escritura digital(buz,1);
retraso(500);
escritura digital(buz,0);
desbloquear_flag=1;
bandera_bloqueo=0;
BT_serial.print(“Puerta desbloqueada”);
escritura digital (lock_led, ABAJO);
escritura digital (desbloqueo_led, ALTO);
}
l=0;
}
}

Enlace de video: