Система віддаленого керування доступом до приміщень

Abstract

Основна ідея кваліфікаційної роботи полягає у створенні бюджетної та доступної системи класу «Розумний замок» (Smart Lock), яка дозволяє керувати вхідними дверима за допомогою смартфона через мережу Wi-Fi. Замість повної заміни дверної фурнітури або врізання складних механізмів, запропоновано концепцію накладної автоматизації (ретрофіт). Пристрій встановлюється поверх існуючого механічного замка зсередини приміщення, що зберігає первинний вигляд дверей і позбавляє користувача необхідності проводити складні слюсарні роботи. Архітектурний підхід базується на дворівневій моделі «клієнт-сервер». Роль клієнта виконує будь-який мобільний пристрій із веббраузером, а сервером виступає мікроконтролер SoC ESP8266 (модифікація ESP-01), який генерує HTML-сторінку інтерфейсу. При натисканні кнопок керування на смартфоні, контролер формує відповідний ШІМ-сигнал для виконавчого механізму — цифрового сервопривода MG 996R, який фізично повертає засувку замка. Схемотехнічні рішення проєкту орієнтовані на забезпечення стабільності роботи чутливої електроніки під час пускових навантажень двигуна. Для цього живлення системи розділено на два незалежні контури. Силовий контур реалізовано на базі імпульсного понижувального DC-DC перетворювача LM2596 (забезпечує струм до 3 А для сервопривода), а логічний — на базі лінійного стабілізатора AMS1117-3.3 для живлення мікроконтролера. Також у схему інтегровані підтягувальні резистори та фільтрувальні конденсатори для придушення високочастотних та низькочастотних завад. Технологічна реалізація апаратної частини передбачає виготовлення двосторонньої друкованої плати з фольгованого склотекстоліту FR-4 із металізацією наскрізних отворів субтрактивним хімічним методом. Складання електронного вузла виконується за технологією змішаного монтажу: поверхневий монтаж (SMT) для пасивних SMD-компонентів із використанням безсвинцевої паяльної пасти та конвекційного оплавлення, а також вивідний монтаж (THT) для габаритних модулів і клемників. У конструктивному плані розробка кардинально відрізняється від більшості комерційних аналогів (таких як Kwikset Kevo чи Samsung) своєю неінвазивністю. Немає потреби розбирати дверне полотно чи використовувати складні планетарні редуктори, оскільки застосування стандартного сервопривода вже забезпечує необхідний крутний момент та зворотний зв'язок. У технологічному плані система вигідно відрізняється незалежністю від додаткових мережевих мостів чи шлюзів. Модуль ESP8266 здатен працювати як автономна точка доступу (Soft-AP), створюючи власну зашифровану мережу, або підключатися до домашнього роутера (STA), тоді як аналоги на базі Bluetooth, Z-Wave або Zigbee вимагають купівлі додаткового дороговартісного обладнання для дистанційного доступу. У соціо-екологічному аспекті проєкт сприяє створенню інклюзивного середовища, дозволяючи людям з порушеннями опорно-рухового апарату та літнім людям керувати вхідними дверима без фізичних зусиль. Екологічна перевага підходу полягає у подовженні життєвого циклу вже встановлених механічних замків, що запобігає утворенню значних обсягів металевих відходів, характерних для випадків повної заміни фурнітури. В економічному плані результати роботи демонструють найвищу ефективність: завдяки відмові від складних запатентованих механізмів і використанню доступної елементної бази, собівартість пристрою знижується у декілька разів у порівнянні з ринковими пропозиціями (від 50 000 до 150 000 тенге за комерційні моделі проти орієнтовних 20 000 тенге за розроблену систему). Це усуває фінансовий бар'єр для масового впровадження технологій автоматизації у житловий фонд.