Projekt 37b: Keyless Entry

Autoren: Stephan Maier, Benedikt Steinmeier
Betreuer: Prof. Schneider

Aufgabe

Eintwickeln einer elektronischen Zugangsberechtigung, die nachträglich in ein Schließfach eingebaut werden kann.

Erwartungen an die Projektlösung

• Einsatz eines Microcontrollers (z. B. Raspberry Pi, Galileo, oder Arduino)
• Elektronisches Öffnen und Schließen eines Spindes
• Anbindung eines RFID Readers zum Erkennen der Zugangsberechtigung
• Möglichkeit der Anwendung auf n (z.B. n = 12) Schließfächer
• Robuste Funktion
• Kür: Einbindung der Mensakarte als RFID Chip
• Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Schwierigkeitsgrad

Anspruchsvoll (***)

Verwendete Bauteile

• 1x Motraxx Elektro-Flugmotor
• 2x Mikrocontroller Attiny45 (Slaves)
• 1x Mikrocontroller ATMEGA 328P-PU
• 1x 125KHz RFID Reader
• 1x Proximity Thick Card, 125KHz
• 4x Schottky Diode 1N 5818
• 2x PNP Transistor BD 676
• 2x NPN Transistor BD 675
• 2x Widerstand 220 Ohm
• 1x Widerstand 0.1 Ohm (Messshunt)
• 2x Widerstand 3000 Ohm
• 1x Lochrasterplatine, Hartpapier, 50x100mm
• 1x LEDs + Kleinteile

Projektverlaufsplan

Abbildung 1: Projektplanung

Zu Beginn des Projektes wurde sich eine entsprechende Systemarchitektur überlegt, die den Anforderungen genügt. Dabei wurden auch die Schaltung der H-Brücke, die für die Ansteuerung des Motors benötigt wird, simuliert und die Bauteile entsprechend ausgelegt. Auch wurde sich in diesem Schritt für ein RFID Zugangsberechtigungssystem entschieden. Nach dem Ertellen der Architektur wurden alle benötigten Bauteile bestellt. Die Schaltungen und Platinen wurden nach Ankunft der Bauteile gelötet. Die Software wurde anschließend nach dem Fertigstellen der Hardware programmiert. In der finalen Phase wurde das gesamte System getestet und Fehler behoben.

Master

Als Master Mikrocontroller wurde ein Atmega328Pa verbaut, da dieser neben 23 I/O Pins mit 32Kbyte Programmspeicher über genügend Kapazitäten verfügt. Die Verwendung des internen Oszillators (8Mhz) minimiert den äußeren Schaltungsaufwand und reduziert die Kosten.Der Atmega328 folgende Aufgaben:

• Auswertung der Daten vom RFID-Reader über UART
• Verwaltung freier/belegter Spinds
• Ansteuerung der Slaves je nach Benutzereingabe

Slave

Die Systemarchitektur sieht vor, dass an jedem Schließfach ein eigener Mikrocontroller als Slave verbaut wird. Da das System kostengünstig sein sollte und nur wenig Rechenleistung und Ein-Ausgänge benötigt wurden wurde ein Attiny45 Mikrocontroller verbaut. Dieser ist einer der kostengünstigsten µCs von Atmel, bietet aber trotzdem die Möglichkeit die Arduino Bibliotheken zu verwenden. Der µC empfängt die Befehle vom Master und steuert den Schließfachöffnungsmechanismus an. Hier wurde dieser mit einer H-Brücke und einer einfachen Strommessung über einen Mess-shunt realisiert. Die Strommessung soll zur Abschaltung des Motors beim Blockieren dienen. Dies wäre der Fall, wenn der Schließ-Hebel am Anschlag anstößt. Der mechanische Öffnungsmechanismus kann durchaus anders aussehen und benötigt möglicherweise eine andere Ansteuerung. Durch den Einsatz des µCs ist man hier flexibel, da man Digitale und Analoge Ein/Ausgänge hat.

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