Projekt 37: Keyless Entry – Schließmechanismus

Autoren: Simon Krumm und Stefan Bergmann
Betreuer: Prof. Schneider

Thema

Betrachtet man seinen eigenen Schlüsselbund, so liegt der Wunsch nahe zukünftig Zugang zu seinem Haus, Büro, Fahrrad, Auto uvm. auf sicherem aber unkompliziertem Weg zu bekommen. Der Hersteller Nymi wirbt beispielsweise mit einem stylischen Armband, welches einem Tür, Tor und PC öffnet. Da an der Hochschule Hamm-Lippstadt jeder Studentin/ jedem Studenten ein Studierendenausweis ausgehändigt wurde, bietet es sich an diesen zur Öffnung von Schließfächern zu benutzen.

Aufgabe

In dieser Teilaufgabe soll der mechanische Anteil der Aufgabe realisiert werden. Darin ist sowohl die mechanische Befestigung des Mechanismus als auch die elektronische Realisierung des Schließens enthalten.

Erwartungen an die Projektlösung

Recherchieren Sie welche Methoden es gibt, um sich ohne einen Schlüssel zu autentifizieren.
Analysieren Sie das System, welches den Studierenden im L3 zur Verfügung steht, technisch.
Identifizieren Sie Kriterien für einen Vergleich der Methoden.
Vergleichen Sie die Methoden wissenschaftlich.
Entscheiden Sie sich für eine Methode, planen Sie den Umbau der Fächer und fassen Sie die erforderlichen Bauteile in einer Bill of Material (BOM) zusammen.
Technische Umsetzung der Lösung
Schnittstelle zu den Teams Projekt 37b und Projekt 37c
Test und wiss. Dokumentation
Machen Sie spektakuläre Videos, welche die Funktion visualisieren.
Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Schwierigkeitsgrad

Leicht (**)

Einleitung

Verwendete Bauteile

mechanische Komponenten:

-Holzzuschnitte
-Aluminiumblech
-Polyethylen
-Schrauben
 -
 - 
 -
-Nägel

elektronische Komponenten:

-Arduino NANO
-Verdrahungsleitung
-9V Ackumulator
-Licht emittierende Diode (LED)
-Servo-Motor
-Taster

Projekt

Projektplan

Projektziel

Erhalt eines Schließsystems, das einfach nachrüstbar und kostengünstig ist. Dabei soll das entstandene System auf die vorhandenen Schließfächer abgestimmt werden.

Projektdurchführung

Um den Schließmechanismus konstruieren zu können, musste zunächst das gegebene Schließfach begutachtet und vermessen werden. Anhand der örtlichen Gegebenheiten, wurden mehrere Lösungsansätze ausgearbeitet. Im Team wurden diese Ansätze basierend auf ihren Vor- und Nachteilen diskutiert. Ausschlaggebende Punkte waren dabei der entstehende Aufwand, das benötigte Material und die finanzielle Belastung der Lösungsansätze.

Aufgrund dieser Diskussionspunkte, wurde sich für eine Realisierung mit Servomotor entschieden, der an der Seite des Schließfaches installiert wird. Dieser Lösungsansatz ist aufgrund seines modularen Aufbaus sehr kostengünstig und kann einfach nachgerüstet werden, da sowohl die Stromversorgung als auch das Steuersignal nicht über das Scharnier geführt werden müssen, sondern fest im Schließfach installiert werden. Die Servomotoren können über eine zentrale Steuereinheit angesprochen werden und benötigen nur ein digitales Eingangssignal. Die Stromversorgung der Motoren kann Zentral über ein 5V-Netzteil realisiert werden und das Eingangssignal über ein Bussystem realisiert werden. Da mehrere Gruppen mit unterschiedlichen Lösungsansätzen mit der Ansteuerung beauftragt sind, wird im weiteren Verlauf des Projektes davon ausgegangen, dass ein binäres Eingangssignal übergeben wird. Dieses wird im Prototypen unabhängig von der Ansteuerung und der Identifizierung der anderen Gruppen ausgewertet.

Da die Schließfächer während der gesamten Projektdauer durch Studierende genutzt wurden, wurde ein Modell des Schließfaches erstellt. Das Modell modelliert jedoch nicht das gesamte Volumen des Schließfaches, sondern nur einen Ausschnitt, der für den Schließmechanismus relevant ist. Das Modell besteht zu einem Großteil aus Holz. Die Front ist dabei dem Original entsprechend aus Blech gefertigt worden. Die Rückseite besteht zur besseren Visualisierung aus Plexiglas. Dadurch kann während der Vorstellung beobachtet werden, was im Inneren des Modells vorgeht.

In dieses Modell wurden wie geplant der Servomotor und der Arduino installiert. Das digitale Signal wird über eine Signalleitung durch eine Seitenwand zum Arduino geführt. In dem Modell wurden die Leitungen, aufgrund der erhöhten Verdrahtungsdichte und der Platzverhältnisse, fliegend verdrahtet. Im Schließfach können die Leitungen durch einen kleinen unauffälligen Verdrahtungskanal geführt werden.

Die Halterungen für den Servomotor werden mit Hilfe der additiven Fertigung in der Hochschule gefertigt und sind somit schnell und unkompliziert auch für das gesamte Schließsystem vorhanden. Sie können an vorhandenen Durchgangsbohrungen im Schließfach installiert werden. Der Materialaufwand beschränkt sich im fertigen System also auf die Halteelemente, den Servomotor, ein paar Leitungen und einem Verdrahtungskanal.

Projektfortführung

Ergebnis

Zusammenfassung

Weblinks

Literatur

Bernhard Lenk: Handbuch der automatischen Identifikation. Band 1-3: 2D-Codes, Matrixcodes, Stapelcodes, Composite Codes, Dotcodes. Lenk Monika Fachbuchverlag, Kirchheim unter Teck 2002, ISBN 978-3-935551-01-4.
ten Hompel, M., u.A.: Identifikationssysteme und Automatisierung. Heidelberg: Springer, 2008. ISBN 978-3-540-75880-8

Projektunterlagen

YouTube Video

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