Lo que necesitas para un sistema de entrada de teclado Proyecto Arduino

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Por Brock Craft

Ningún genio que se precie dejaría su fortaleza sin seguridad contra los intrusos. Estos pasos del proyecto Arduino te guían a través de la construcción de un sistema de entrada por teclado que desbloquea una puerta cuando introduces el código correcto en un teclado estándar de 10 dígitos. El sistema también muestra el código en una pantalla LED de siete segmentos mientras usted lo ingresa, y cuando ha ingresado el código correcto, aparece un mensaje de bienvenida.

Se crea un prototipo en una protoboard para asegurarse de que todo funciona correctamente y luego se coloca en una caja adecuada después de que funcione. Cuando lo transfiera a su caja, es posible que desee reconstruir el circuito en un trozo de tablero. Hay un montón de cables en este proyecto, así que tal vez quieras coger un poco de cable plano para hacer todas esas conexiones.

Esto es lo que necesitas:

  • Un Arduino
  • Un teclado numérico (SparkFun COM-08653 o Rapid 78-0305)
  • Una pantalla LCD de siete segmentos con cátodo común y cuatro segmentos (Lite-ON LTC-4727JR de Digi-Key 160-1551-5ND o HDSP-B09G de Farnell 1003341).
  • A Controlador de pantalla LED de 8 dígitos del Max 7219 ó 7221
  • Dos condensadores: un condensador electrolítico de 10µF (microfaradio) y un condensador de disco cerámico de 0,01 µF.
  • Dos resistencias: 2.33kΩ y 33kΩ. Estos pueden ser diferentes dependiendo de su módulo Led y el tipo de relé.
  • Un relé miniatura de 5V DC (como Hamlin HE721A0510, de Jameco #1860109, o Farnell #9561757)
  • Un transistor NPN 2N2222 o similar
  • Un diodo 1N4001 o similar
  • Una tira de cabezales de alfiler
  • Un mecanismo de bloqueo eléctrico de la puerta, 12V DC. Hay varios tipos (ver abajo) para elegir, como un cerrojo de puerta eléctrico (artículo #5192 de SmartHome.com o GAE Series Electric Strike de onlinesecurityproducts.co.uk).
  • Un cable de bajo voltaje de dos conductores (18-22 AWG) para hacer funcionar la energía de su transformador a su caja de proyecto y al mecanismo de cierre de la puerta.
  • Un gabinete adecuado para empaquetarlo bien (como Serpac A27BK, Jameco #373456, o Farnell #775538). Dimensiones mínimas de aproximadamente 6 x 3 x 1.5 pulgadas (15 x8 x 4 cm).
  • Un pequeño trozo de tablero (opcional)
  • Algunas longitudes cortas de cable plano (opcional)
  • Clips de montaje de cables
  • Una pistola de pegamento caliente y palitos de pegamento
  • Una cinta métrica
  • Pequeñas herramientas manuales para hacer agujeros en el recinto e instalar el mecanismo de bloqueo de la puerta en el marco de la puerta.

El teclado contiene trazas conductoras en el interior de la placa de circuito impreso. Pulsando un botón se cierra un interruptor que conecta dos de estas trazas. Cada fila y columna está conectada a un pin de salida en el teclado, y conectas esos pines de salida a los pines digitales de tu Arduino. Al pulsar un botón, se establece la conexión entre una fila y una columna.

Los fabricantes asignan diferentes pines de salida del teclado a las filas y columnas. Dos de los teclados comúnmente disponibles se enumeran anteriormente y se utilizan en el código de ejemplo. Si tu teclado es diferente, tendrás que probarlo o leer la hoja de datos del teclado para determinar cómo conectar los pines de salida de tu teclado a los pines digitales de tu Arduino.

La fuente de alimentación debe tener una capacidad nominal de 12V DC. La mayoría de los mecanismos de cierre electrónico están disponibles en modelos de 12V DC y esta es una entrada aceptable para tu Arduino. Además, asegúrate de que tu transformador suministre suficiente corriente para manejar las necesidades tanto de tu Arduino como de tu cerradura electrónica. Tu Arduino puede operar a un mínimo de 250mA, pero es más seguro estimarlo en 500mA.

La hoja de especificaciones de su mecanismo de cierre debe indicar cuánta corriente se requiere para operarlo. Si no, puede usar el multímetro para medir la corriente que fluye a través de la bobina de su cerradura, mientras está activada. El cerradero electrónico GAE de la lista de piezas funciona a 12V DC a 400mA.

Combinado con el Arduino, este es un requerimiento actual de 950mA. Usted debe exceder esto por un pequeño margen, de modo que su energía debe suministrar una salida mínima de 1.0A. Puede usar uno con una calificación más alta, pero no más baja.

La pantalla es una pantalla de cuatro dígitos y siete segmentos del tipo que se ha visto en casi todas partes. El uso de una pantalla cuádruple es un poco más sencillo que el uso de cuatro pantallas individuales de siete segmentos. Posee cátodos compartidos para reducir el número de pines necesarios para su accionamiento. Los cátodos y ánodos para los dígitos y los puntos decimales y de colon están conectados a sólo unos pocos pines en la parte posterior de la unidad.

Una vez más, los diferentes fabricantes utilizan pinouts diferentes. La hoja de datos muestra qué pines están conectados a cada segmento. Puede utilizar un módulo diferente de los que se enumeran aquí, pero asegúrese de que está utilizando una pantalla de cátodo común (CC). Una pantalla de ánodo común (CA) no funcionará.

La pantalla es conducida por el controlador de pantalla Maxim 7219 o 7221 (72xx, para abreviar). Este circuito integrado (o IC) hace que sea muy fácil controlar hasta ocho dígitos. Maneja el direccionamiento de cada segmento, almacenando el estado de cada dígito, e incluso controlando el brillo a través de la modulación de ancho de pulso (PWM).

Convenientemente, usted envía comandos usando la librería Arduino de la Interfaz Periférica Serial (SPI). El chip sólo necesita una resistencia para ajustar la corriente del LED y dos condensadores, lo que evita que las fluctuaciones de potencia lo dañen.

Lo mejor de todo es que sólo utiliza tres pines digitales Arduino.

El mecanismo de bloqueo está controlado por un relé. El encendido del relé permite que la energía fluya desde la fuente de alimentación hasta la cerradura eléctrica de la puerta. El transistor de conmutación, la resistencia y el diodo controlan el relé. El transistor es un transistor de conmutación NPN de propósito general 2n2222. El resistor 2.2KΩ usado con él evita que fluya demasiada corriente a la base del transistor.

El diodo evita el retroceso, o voltaje de retorno, un fenómeno que ocurre cuando se desconecta la alimentación de la bobina del relé y su campo magnético se rompe.

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