Skrzynki dla pracowników otwierane brelokami RFID

[adammatuszewski]

Jestem świeżym absolwentem kursu elektroniki poziom 1 i Arduino również poziom 1 i chciałbym zrealizować swój pierwszy poważny i użyteczny projekt. Planuję budowę u siebie w firmie skrzynek na drobne przedmioty dla pracowników, otwieranych brelokami RFID, które każdy z nich ma do otwierania drzwi w budynku, gdzie pracujemy. Skrzynek byłoby około 40 i chciałbym, żeby otwierane były z użyciem jednego czytnika RFID. Problem z  którym chciałbym, aby poradził sobie Arduino to otwarcie konkretnej skrzynki przez konkretny brelok - brelok nr 1 otwiera skrzynkę A, a brelok nr 2 otwiera skrzynkę B itd. O ile mechaniczna sprawa z solenoidami lub zworami jest pewnie stosunkowo łatwa do rozwiązania to zupełnie nie wiem jak obejść problem niewystarczającej ilości wyjść sterujących z Arduino. Czy można zastosować jakieś rozdzielacze? Jeżeli tak to czy Arduino jest w stanie rozpoznać tak dużą ilość wyjść?

 

Dla lepszego zrozumienia tematu wklejam link do krótkiego filmu, gdzie zaprezentowano podobne rozwiązanie:

Czy macie jakieś pomysły?

[Gieneq]

@adammatuszewski witam na forum!

40 to nie jest dużo, możesz to spokojnie spiąć bez kombinowania mając Arduino Mega, ma ono łącznie 70 wyprowadzeń.

Do tego możesz do każdej skrytki dać diodę programowalną (i tak zajmą tylko 1 pin Arduino). Będzie podświetlać skrytkę po otwarciu, żeby nie trzeba było się za wiele rozglądać.

Mechanicznie myślę, że rygiel z cewki byłby dobry, bo jakiś silniczek/serwo mogą być awaryjne. A z cewką to otwierasz rygiel, a gdy skrytka zostanie wsunięta na miejsce to styka się z powiedzmy stycznikiem i na nowo zamyka się rygiel.

Tylko wtedy każda skrytka to cewka + rygiel, to wtedy jest 80 wyprowadzeń. Ale możesz albo dać multiplekser układ który ma wejścia adresowe i przekierowuje jakieś sygnały. Tylko wtedy cewki nie mogą mieć sprężyn żeby nie wymagały podtrzymania podczas otwarcia.

Możesz dać ekspander na I2C żeby uzupełnić brakujące peryferia.

Możesz multipleksować styczniki i cewki jeżeli założysz, że nie jest podtrzymywanych w stanie otwartym więcej niż 1 - wtedy będzie potrzeba dużo mniej wyjść.

[adammatuszewski]

Dzięki bardzo za podpowiedzi. Uzupełnię wiedzę o multipleksowanie, o którym wspomniałeś i jak coś nadal będzie niejasne to poproszę raz jeszcze o pomoc. Najważniejsze dla mnie jest to, że to w ogóle jest możliwe do wykonania. Raz jeszcze dziękuję.

[Jamik]

Witam.

Zamek elektromagnetyczny, taki jak w bramkach jest samozatrzaskowy. Są takie do drzwiczek w meblach/skrzynkach. Wystarczy więc krótki impuls odblokowujący skrytkę. Mała sprężynka otwiera klapkę i po sprawie. Potem wystarczy zatrzasnąć skrzynkę. Tak jak choćby w paczkomatach. Do sterowania wystarczy więc jeden pin/drzwiczki i to bez żadnych kombinacji. A jeżeli zastosujesz trik z multipleksowaniem, to spokojnie wystarczy np 13 wyjść (5 rzędów po 8 kolumn), czyli UNO się z zapasem wolnych pinów załapie.

A ewentualne podświetlenie to bym zrobił jak w lodówce. Krańcówka i dioda. Po co w to mikrokontroler angażować.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[adammatuszewski]

Jeśli chodzi o zamek to myślałem nawet o czymś takim:

 

Rozumiem, ze najpierw trzeba zastosować przetwornicę napięcia na 12v i za nią multiplekser do obsługi 40 takich zamków. Przy założeniu, że nie więcej niż jeden zamek będzie uruchamiany w jednym momencie rozumiem, że nie ma zagrożenie, że obciążenie dla mikrokontrolera będzie zbyt duże?

 

@Jamik mógłbyś wysłać link do multipleksera, o którym myślałeś?

[Jamik]

Akurat nie myślałem o multiplekserze. Raczej o 13 tranzystorach. 5 sterujących podaniem napięcia dodatniego na kolejne wiersze i 8 zwierających konkretne kolumny do masy. Podajesz napięcie na jeden wiersz, zwierasz jedną kolumnę do masy i zamek znajdujący cię na skrzyżowaniu wybranego wiersza i wybranej kolumny otwiera skrzyneczkę.

Nie łatwiej dać zasilacz 12V, a Arduino samo poradzi sobie ze zrobieniem z tego potrzebnych dla siebie 5V?

Edytowano Listopad 23, 2019 przez Jamik

[BananWszyscy]

1 godzinę temu, adammatuszewski napisał:

Rozumiem, ze najpierw trzeba zastosować przetwornicę napięcia na 12v i za nią multiplekser do obsługi 40 takich zamków. Przy założeniu, że nie więcej niż jeden zamek będzie uruchamiany w jednym momencie rozumiem, że nie ma zagrożenie, że obciążenie dla mikrokontrolera będzie zbyt duże?

Wielkich obliczeń twój program mieć nie będzie, tylko porównywanie wartości odczytanej z pastylki z daną tablicą/bazą/cokolwiek sobie wymyślisz. A, że używane będzie np. 30 wyjśc to nie stanowi dużego problemu, szczególnie, że tutaj na prawdę wszystko może sobie działać powoli :P

 

[Treker (Damian Szymański)]

9 godzin temu, adammatuszewski napisał:

Przy założeniu, że nie więcej niż jeden zamek będzie uruchamiany w jednym momencie rozumiem, że nie ma zagrożenie, że obciążenie dla mikrokontrolera będzie zbyt duże?

Jeszcze bardzo daleko do obciążenia mikrokontrolera, taki program bezie raczej "nieodczuwalny" dla układu. Będziesz miał duże pole do popisu, aby dodać tam jakieś ciekawe, niestandardowe funkcje.

[Chumanista]

23 godziny temu, Treker napisał:

Jeszcze bardzo daleko do obciążenia mikrokontrolera

mam wrażenie że chodziło o obciążenie prądowe i jeśli tak to: nie można zasilać niczym tego rzędu mocy z pinu Arduino, one mają wydajność prądową 20mA.

[RFM]

Dnia 22.11.2019 o 21:25, adammatuszewski napisał:

nie wiem jak obejść problem niewystarczającej ilości wyjść sterujących z Arduino. Czy można zastosować jakieś rozdzielacze?

Expandery I2C, SPI, 1-Wire, demultipleksery np 74HC154, rejestry przesuwne szeregowo równoległe np 74HC595. W tym zastosowaniu proponuję 1-Wire ewentualnie I2C. Z demultiplekserami trochę więcej roboty. Potrzebujesz 40 wyjść, więc 3 szt 74HC154. Można też dać rozwiązanie mieszane, z uC 1-Wire lub I2C do ekspanderów a te sterują demultiplekserami obsługującymi kolumny/wiersze. To rozwiązanie jest chyba najbardziej optymalne. Angażuje kilka wyprowadzeń uC, do tego tanie układy + dwa drivery np ULN2003 i A2982. Mozna też zastanowić się na wykorzystaniem driverów mocy z rejestrem przesuwnym np SCT2016 ale one są do led więc trzeba dodać diody zabezpieczające. Allegro produkuje też układy większej mocy np UCN5833.

Rozwiązań jest wiele ale bez problemu, całością można sterować przy użyciu jednego czy dwóch wyprowadzeń uC, max kilku gdy wykorzysta się rejestry.

 

Warto wiedzieć o serii układów TPIC6xxx. To funkcjonalne odpowiedniki rejestrów 74HCT ale z wyjściami mocy OD, np TPIC6595 to 74HCT595, TPIC6273 to 74HCT273, itd.

[adammatuszewski]

7 godzin temu, Chumanista napisał:

mam wrażenie że chodziło o obciążenie prądowe i jeśli tak to: nie można zasilać niczym tego rzędu mocy z pinu Arduino, one mają wydajność prądową 20mA.

Rozumiem, że w konsekwencji trzeba zastosować przekaźniki zasilane z innego źródła a przez Arduino tylko sterowane.

 

6 godzin temu, RFM napisał:

Expandery I2C, SPI, 1-Wire, demultipleksery np 74HC154, rejestry przesuwne szeregowo równoległe np 74HC595. W tym zastosowaniu proponuję 1-Wire ewentualnie I2C. Z demultiplekserami trochę więcej roboty. Potrzebujesz 40 wyjść, więc 3 szt 74HC154. Można też dać rozwiązanie mieszane, z uC 1-Wire lub I2C do ekspanderów a te sterują demultiplekserami obsługującymi kolumny/wiersze. To rozwiązanie jest chyba najbardziej optymalne. Angażuje kilka wyprowadzeń uC, do tego tanie układy + dwa drivery np ULN2003 i A2982. Mozna też zastanowić się na wykorzystaniem driverów mocy z rejestrem przesuwnym np SCT2016 ale one są do led więc trzeba dodać diody zabezpieczające. Allegro produkuje też układy większej mocy np UCN5833.

Rozwiązań jest wiele ale bez problemu, całością można sterować przy użyciu jednego czy dwóch wyprowadzeń uC, max kilku gdy wykorzysta się rejestry.

 

Warto wiedzieć o serii układów TPIC6xxx. To funkcjonalne odpowiedniki rejestrów 74HCT ale z wyjściami mocy OD, np TPIC6595 to 74HCT595, TPIC6273 to 74HCT273, itd.

A nie prościej byłoby zastosować Arduino Mega 2560?

[RFM]

15 minut temu, adammatuszewski napisał:

Rozumiem, że w konsekwencji trzeba zastosować przekaźniki zasilane z innego źródła a przez Arduino tylko sterowane.

Przekaźniki są drogie. Użyj driverów o których pisałem.

 

15 minut temu, adammatuszewski napisał:

A nie prościej byłoby zastosować Arduino Mega 2560?

To zależy. Jak lubisz duże ilości przewodów to dajesz centralne sterowanie, jak nie to rozproszone.

Gdy funkcjonalność urządzenia zamknie się tylko w odczycie RFID i sterowaniu cewką to mega jest ok, a jak będziesz chciał zdalnie (np ETH przez Wi-Fi) nadzorować urządzenie, wpisywać/usuwać nr RFID to przydałoby się np ESP. Do Arduino dokładac ESP? W tym przypadku kiepski pomysł bo to jak potężny komputer realizuje zadania a AVR miga LED-em jakby ten potężny komp nie mógł. Wszystkie zadania zrealizuje ESP ale on nie ma dużej ilości pinów. Problem braku pinów rozwiążą rozwiązania, o których pisałem.

[Gość]

Można spokojnie zrobić z tego matrycę co zmniejszy ilość koniecznych pinów, wtedy jednak tranzystorów będzie trzeba więcej, więc nie wiem co wyjdzie taniej czy większa kostka czy więcej tranzystorów no i zwiększy się komplikacja schematu nieco. Pomysł z podświetlaniem warty wzięcia pod uwagę, co prawda zamki mi nie były potrzebne ale system lokalizacji odpowiedniego pudełka z potrzebnymi częściami za pomocą właśnie podświetlania diodą sprawdza się bardzo dobrze.

[RFM]

18 minut temu, atMegaTona napisał:

Można spokojnie zrobić z tego matrycę co zmniejszy ilość koniecznych pinów, wtedy jednak tranzystorów będzie trzeba więcej,

Od kiedy to przy sterowaniu matrycowym potrzeba mniej GPIO a więcej tranzystorów niż przy sterowaniu wszystkiego przez GPIO? Jedno drugiemu przeczy!  Logika podpowiada: więcej GPIO = więcej tranzystorów, mniej GPIO = mniej tranzystorów. Nielogiczne jest zaś mniej GPIO = więcej tranzystorów. Ponadto, jak sugerowałem, należy użyć driverów po 8, 16 czy 24 w jednym układzie a nie "rzeźba" z tranzystorów.

 

21 minut temu, atMegaTona napisał:

Pomysł z podświetlaniem warty wzięcia pod uwagę,

Mnie bardzie podoba się jak na filmie w pierwszej wypowiedzi, wykorzystanie wyświetlacza graficznego. Może to byc np tablet. Nie musi być super, hyper, 64GB RAM, szybkie CPU. Wystarczy najtańszy. Inna opcja np RPi + monitor HDMI.

[Jamik]

@adammatuszewski Prostota jest względna. Upraszczasz trochę program, ale komplikujesz sobie drutologię. Zwróć uwagę, że przy 40 pinach sterujących 40-ma zamkami potrzebujesz 40 wzmacniaczy sygnału, bo nie wysterujesz zamkiem bezpośrednio z wyjścia Arduino. Za małą ma wydajność prądową. Czyli masz np.40 tranzystorów z elementami towarzyszącymi. I od tych tranzystorów musisz pociągnąć 40 przewodów do 40 zamków + jeden masowy (lub z + zasilania) ciągnięty przez wszystkie skrytki. I nie jest ważne gdzie te tranzystory zainstalujesz fizycznie.

Przy rozwiązaniu matrycowym masz 13 tranzystorów i 13 przewodów. 5 biegnących poziomo przez wszystkie skrytki w rzędzie i 8 biegnących pionowo przez wszystkie skrytki w kolumnie. Zamki wpinasz pomiędzy te dwie linie i masz eleganckie, proste i przejrzyste połączenia w których łatwo zidentyfikować ewentualny problem.