Alimenter une serrure 12v avec des piles, via WiFi et avec une faible consommation d'énergie

Je suis un débutant dans tout ce qui touche à l'électronique, aux logiciels ou au matériel; Pourtant, avec quelques amis, nous allons de l'avant avec un projet intéressant lié à l'automatisation via des périphériques sans fil: plus ou moins IoT mais impliquant des serrures électriques.

Le cas de figure: il y a une pièce sans prise de courant. Il a une porte régulière. Nous voulons pouvoir ouvrir cette porte via Internet, avec un verrou situé à l'intérieur de la pièce, de l'autre côté de la porte ; tout cela, étant donné que nous:

  • Impossible d'apporter des modifications à la structure de la porte.

  • Impossible de percer ou de percer des trous ou quoi que ce soit pour obtenir un câble d'alimentation l'intérieur de la pièce.

  • Mais nous pouvons coller certaines pièces derrière la porte, à l'intérieur la salle qui n'a pas de prises de courant.

Jusqu'à présent, nous avons prévu d'utiliser un Arduino Uno; améliorez-le avec des fonctionnalités WiFi (c'est-à-dire un module ou un blindage) afin de contourner la limitation de l'impossibilité de connecter un câble Ethernet; et collez un solénoïde ou un verrou à l’intérieur des portes, de sorte qu’il serve de deuxième verrou qui ne peut être déverrouillé que via Internet, accessible via Arduino.

Notre scénario idéal serait d'ouvrir cette porte à distance, chez nous, même si cette porte se trouve à cent rues de distance. Si quelqu'un veut entrer, il doit demander notre permission, car nous ne contrôlons pas la poignée intégrée, mais nous contrôlons un loquet fixé à l'intérieur.

Toute cette configuration doit être alimentée par une batterie longue durée: nous ne pouvons rien brancher et nous ne pouvons pas risquer de vider nos batteries rapidement, car nous ne pourrons jamais plus ouvrir la porte. Nous avons besoin que ces batteries durent assez longtemps pour pouvoir les changer dans un laps de temps prudent; un système de batterie de secours devrait également bien fonctionner.

Les serrures à solénoïde standard sont en 12v. Arduino alimente les appareils 5v, et non 12v, pour autant que je sache.

Nous ne devrions ouvrir cette porte que 5 fois par jour. C'est tout; le temps restant entre les deux, l’ensemble de la configuration de l’appareil peut bien rester «en veille», en mode de consommation réduite d’énergie, uniquement pour «se réveiller» lorsque nous donnons la commande: «Arduino, dites au solénoïde de s’ouvrir».

Nous n'avons pas précisé quelle batterie nous utiliserions; idéalement, l'option la plus rentable. Si cela dure 3 mois et coûte, disons, 20 dollars - eh bien, nous aimerions cela.

J'ai fait ce dessin schématique vraiment inexact pour illustrer notre idée et nos recherches. Je sais qu'il manque beaucoup de détails mais je voulais prouver notre point de vue:

enter image description here

(L'Arduino devrait être placé sur le mur et non sur la porte! Mon mauvais.)

J'espère que je suis assez clair jusqu'à maintenant.

Les questions sont alors:

J'ai fait des recherches et j'ai constaté qu'Arduino pouvait être amélioré de manière à consommer le minimum d'énergie possible afin de rester «au courant», mais pas en mode pleine puissance, ce qui dans notre cas serait inutile.

  1. Pouvons-nous rendre Arduino très efficace en termes de consommation d'énergie, même si nous associons des fonctions WiFi, qui, à mon avis, prend vraiment la vie de la batterie? Pour pouvoir faire fonctionner Arduino pendant des mois avant de remplacer la batterie?

  2. Arduino ne peut envoyer que 5v; mais le solénoïde alimente 12v; puis, obtenir une deuxième batterie pour alimenter notre solénoïde semble simple, sauf que, autant que je sache, cette batterie devrait durer presque rien (peut-être que je me trompe ici). Et nous voulons que cela dure pendant des mois - sinon, notre porte restera scellée à jamais! Puis-je rendre le solénoïde dépendant de l'Arduino, de sorte qu'il fasse partie du schéma de "consommation quasi nulle", et que la batterie dure, comme j'aimerais vraiment, quelques mois? Nous parlerions d'une seule batterie pour alimenter l'ensemble de l'installation, au lieu de deux dont je pense que nous aurons besoin.

Je suis un débutant, mais Arduino ne peut-il pas alimenter en 12v via un relais ou un transistor? Impossible de poster des liens.

Pour clarifier: obtenir deux batteries pour notre configuration complète (une pour l'Arduino, une pour le solénoïde), si ces deux batteries durent toutes les deux, ne pose pas de problème; mais il serait catastrophique de faire durer une batterie suffisamment longtemps alors que l'autre s'épuise en 48 heures. Le solénoïde a besoin d’obtenir de l’électricité 5 fois par jour; c'est pourquoi je crois que nous pouvons le rendre super efficace.

Avec nos amis, nous avons jusqu'à présent programmé Arduino pour ouvrir un solénoïde à partir d'Internet. Le solénoïde que nous avons utilisé était 220V parce que nous l'avions en stock; ce ne sera pas ce dont nous avons besoin pour notre projet. C'était juste un procès. En plus de cela, l’Arduino n’a pas de module WiFi, seulement un bouclier Ethernet.

prototype

Il reste un problème à résoudre, à savoir: que se passerait-il si l’Arduino échouait? La porte serait scellée "pour toujours". Nous aborderons ce problème par la suite.

TL;DR: we'd love to open a lock via WiFi: the lock and Arduino should run solely on batteries that last more than 48 hours: a couple of months would be ideal! Can we work this out?

Merci beaucoup pour votre aide, vos opinions et votre temps. J'espère que ma question est à la hauteur.

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"Nous ne pouvons pas risquer d’épuiser rapidement nos batteries, car nous ne pourrons jamais ouvrir la porte à nouveau." Il va sans dire que c'est dans l'ensemble une très mauvaise idée ... totalement en dehors de la consommation d'énergie relativement élevée du wifi.
ajouté l'auteur rossp, source
Quel genre de serrure avez-vous? Le mien par exemple a un bouton pour verrouiller/déverrouiller la porte. Je pourrais simplement ajouter un petit moteur au bouton pour le déverrouiller à l'aide d'un Arduino tout en pouvant utiliser une clé ordinaire (en cas de batterie faible ou de connexion Internet inexistante).
ajouté l'auteur Al., source
Wifi utilise beaucoup de puissance (relativement). Vous pourriez faire en sorte que l’Arduino ne se connecte qu’au réseau Wi-Fi toutes les minutes environ pour vérifier certaines API Web, mais dans votre cas, cela serait probablement inacceptable (il faudrait attendre une minute pour que le verrou s’ouvre). Vous pourriez avoir une station de base wifi sur un emplacement disposant d'une alimentation murale, utiliser un autre module sans fil ou un câble pour se connecter à l'Arduino situé à la porte.
ajouté l'auteur Al., source
Comment changer les piles quand elles sont à plat: Tournez la poignée et poussez. Puis tout recoller.
ajouté l'auteur Majenko, source
C'est dommage que personne n'apprécie votre question, car vous avez manifestement mis du temps à la poser. Cependant, vous avez posé une question très générale (ou en fait plusieurs questions distinctes) relative à une conception de système qui n’est pas vraiment réfléchie. Chacun des éléments suivants doit être traité individuellement: communications physiques, protocole de communication, consommation d'énergie, capacité/technologie de la batterie, sécurité mécanique, cryptage, sécurité intégrée, CEM, sécurité incendie/sécurité électrique. Vous pouvez peut-être répondre à certaines de ces questions et, dans le cas d'un projet éducatif, elles n'auront peut-être aucune importance. Tel que présenté, votre projet comporte de nombreuses failles possibles.
ajouté l'auteur 5am, source
Vous pouvez plutôt utiliser le Bluetooth à faible consommation comme le fait le kwikset kevo
ajouté l'auteur PepperAddict, source

3 Réponses

[J'arrive en retard mais depuis que cette question a été republiée, voici:]

S'il ne s'agit pas simplement d'une preuve de concept, mais bien d'une installation effective, vous devez réellement vous attaquer aux différents points de défaillance (Arduino, alimentation Arduino, solénoïde, alimentation par solénoïde) qui pourraient vous bloquer à jamais ("jamais"). "le temps nécessaire pour récupérer et appliquer des outils destructifs :).

En supposant que ce soit un POC, voici quelques idées supplémentaires:

  1. Vous avez besoin de 12v pour le solénoïde. Vous pouvez prendre votre 5v de la même source en utilisant un régulateur efficace. Avantage: un point de panne en moins (source d’alimentation), et l’Arduino pourrait surveiller la source 12v et envoyer une alerte si/quand elle commençait à s'affaisser (ce qui ne serait utile que s’il y avait un peu de marge entre sa tension chargée et la tension minimale). besoin de conduire le solénoïde).
  2. Si vous utilisez Bluetooth LE sur l'Arduino au lieu du Wi-Fi mais que vous placez un autre Arduino à l'extérieur de la porte, quelque part sous tension (verrouillé au mur, au plafond ou dans une pièce adjacente), l'Arduino externe doté d'une alimentation "illimitée" pourrait Parlez BTLE à l'intérieur de l'Arduino. Avantage: Consommation d’énergie plus faible de l’Arduino interne (à moins que l’étape 1 ne rende pas cela inutile). Inconvénient: plus d’équipements (deuxième Arduino); un système plus complexe a d'autres moyens d'échouer, mais pas nécessairement de vous bloquer; possible point supplémentaire de vulnérabilité à l'intrusion.
  3. Est-ce une porte en acier? Sinon, une bobine de charge inductive à l’intérieur de celle-ci pourrait vous permettre d’appliquer temporairement un chargeur inductif de l’extérieur pour fournir de l’alimentation - ou charger une petite batterie ou même un condensateur - suffisamment pour déverrouiller la porte. Avantage: Un point d'échec en moins (perte de 12v). Inconvénient: plus d'équipement; l'applicabilité dépend du matériau et de l'épaisseur de la porte.
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En ce qui concerne le moteur 12V, vous pouvez construire un pont en H décent pour décaler la polarité. Je suppose que vous utilisez un actionneur linéaire ou un servo. Utilisez un relais mécanique à 2 canaux. Câblez GND à NO1 et NO2, VCC (12V) à NC1 et NC2, puis connectez VOUT au moteur de COM1 et COM2 - IIRC - et indiquez dans l’état de votre piste de code le moment où chaque canal est activé ou désactivé ... les deux canaux de relais sont activés simultanément, cela ne doit donc pas être possible.

Mechanical relays are slower to switch than transistors (can haul 230VAC/30VDC/10A with no voltage drop), but if you want a transistor H-bridge use the rather old TIP120 NPN Darlington (0.6-0.7V voltage drop per transistor), or MOSFETs. At least the TIP120s require heatsinking for >=0.5A, but can drive 5-6A upto 60V, which is plenty.

En ce qui concerne le bit wifi, je n'ai pas assez d'expérience. J'utiliserais une requête GET sur un serveur Web/une page et lirais l'état dans lequel le verrou devrait se trouver à de courts intervalles ... pas plus de 5 secondes. Un simple '1' ou '0' dans un fichier texte fera l'affaire. Pour afficher l’état, les pulsations (l’Arduino est-il OK maintenant ou quelque chose ne va pas?) Et d’autres éléments de l’Arduino, utilisez les requêtes POST. Vous devriez utiliser une base de données simple pour cela ... PostgreSQL est mon préféré, mais vous voudrez peut-être quelque chose de plus simple.

Si vous avez besoin d’un chronométrage précis pour des événements tels que l’ouverture à 9h00, utilisez un DS3231. Veillez à conserver la mémoire SRAM, l’Uno ne disposant que de 2 Ko. Il existe des guides sur arduino.cc pour vous aider avec cela (PROGMEM pour les variables immuables et la macro F pour les chaînes statiques). Ceci est une bonne méthode, espérons que cela aide.

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Et si vous faites un verrou, la colle n’est pas votre amie. Je vais supposer que vous le savez.
ajouté l'auteur Suma, source

Ce n’est pas le lieu de répondre à toutes les questions et à toutes les options de conception que vous avez, mais, pour vous donner un point de départ, vous devez regarder les cartes très basse consommation compatibles Arduino.

Ma suggestion est d'utiliser un module ESP8266 qui puisse être programmé en tant qu'Arduino (consultez ici ). Le module a une puissance assez faible et il peut fonctionner pendant quelques jours avec des piles AA . Vous pouvez utiliser une source d'alimentation de 12 V pour le module et le solénoïde (vous avez besoin d'un régulateur de tension). Le solénoïde ne sera activé qu'en cas de besoin, il ne consommera donc pas d'énergie le reste du temps.

L'ensemble du projet n'est pas simple. Je vous conseillerais certainement d'aller étape par étape.

Bonne chance.

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