Cerradura Automatizada

Presentación

Se propone el diseño, la construcción y la programación del prototipo de una cerradura domiciliaria automática que no requiere una llave para abrirse. En una primera instancia se automatizan la apertura y el cierre con un pulsadorPulsadorInterruptor que normalmente está abierto y, mientras se lo mantiene presionado, cierra el circuito entre sus patas. Se usa como botón para que el usuario interactúe con el dispositivo, o como sensor de contacto (fin de carrera). para cada acción y dos LEDLEDComponente electrónico tipo diodo que emite luz. Tiene polaridad: la pata larga es la positiva y la corta (o el lado plano del encapsulado) la negativa. Conectado al revés no se daña, pero no enciende. (uno rojo y uno verde) que indican el estado de la cerradura, usando una placa ArduinoArduinoPlaca electrónica con un microcontrolador programable y comunicación USB/serial. Desde la computadora, un IDE permite escribir el código, compilarlo y cargarlo en la placa. Tiene entradas y salidas digitales (0 a 13) y entradas analógicas (A0 a A5). (o su equivalente ESP32ESP32Placa con un microcontrolador de Espressif que trae WiFi (y Bluetooth) integrados. Se programa desde el Arduino IDE igual que un Arduino, con pines llamados GPIO. En este proyecto reemplaza al conjunto Arduino UNO + módulo OBLOQ para el nivel IoT.).

En el nivel intermedio se incorpora un teclado de membranaTeclado matricial (de membrana)Teclado cuyas teclas se organizan como una matriz de filas y columnas: cada tecla es el cruce de una fila con una columna. En el de membrana, dos láminas flexibles con pistas conductoras hacen contacto al presionar. Se lee con la librería Keypad. que permite establecer una clave para abrir la cerradura, y un zumbador (buzzer)Buzzer (zumbador)Dispositivo que genera sonido a una frecuencia determinada. Al recibir alimentación comienza a sonar; controlándola se pueden generar sonidos continuos o pulsos. Sirve como mecanismo de señalización o aviso. que suena cada vez que se ingresa un código, indicando si es correcto o incorrecto. En el nivel avanzado se suma Internet de las Cosas (IoT)IoT (Internet de las Cosas)Interconexión digital de objetos cotidianos con internet. Permite, por ejemplo, enviar los datos de un sensor a una central y visualizarlos desde un dispositivo móvil. Requiere un dispositivo capaz de conectarse a internet y un servidor que reciba y aloje los datos. para monitorear la cerradura a distancia.

A lo largo de toda la guía vas a encontrar términos técnicos resaltados: al tocarlos se despliega su definición, tomada del glosario original del proyecto. Allí está la información técnica necesaria para poner el proyecto en funcionamiento, con aclaraciones sobre los distintos elementos electrónicos involucrados y sobre conceptos clave.

Cómo está organizado

• Nivel inicial: construir, con una placa Arduino y piezas impresas en 3D, una cerradura que se abra con un pulsador y se cierre con otro, con un servomotor que traba y destraba el mecanismo y dos LED (verde y rojo) que indican si quedó abierta o cerrada.
• Nivel intermedio: agregar un teclado matricial 4x4Teclado matricial (de membrana)Teclado cuyas teclas se organizan como una matriz de filas y columnas: cada tecla es el cruce de una fila con una columna. En el de membrana, dos láminas flexibles con pistas conductoras hacen contacto al presionar. Se lee con la librería Keypad. para abrir la cerradura con una clave, y un buzzerBuzzer (zumbador)Dispositivo que genera sonido a una frecuencia determinada. Al recibir alimentación comienza a sonar; controlándola se pueden generar sonidos continuos o pulsos. Sirve como mecanismo de señalización o aviso. que avisa si el código ingresado es correcto o incorrecto.
• Nivel avanzado: monitorear a distancia si la cerradura está abierta o cerrada a través de Internet de las Cosas (IoT).

Esta reedición web conserva la estructura y la propuesta didáctica del material original de 2019, con las actualizaciones registradas en la ficha del proyecto: se programa directamente en C++ (mBlock3 fue discontinuado), los pines y los ángulos del servo se unifican en los tres niveles, el buzzer usa tone() para distinguir el aviso de acierto del de error, y el nivel IoT se resuelve con el WiFi nativo del ESP32 (el módulo OBLOQ del original fue discontinuado y, además, era irrealizable en el Arduino UNO).

Cierre y extensiones

Una vez finalizado este proyecto, si se quiere continuar, es posible extenderlo. Algunas opciones sugeridas por el material original son:

• Incluir una llave y un lector RFID para abrir la cerradura con una tarjeta o llavero.
• Comandar la apertura y el cierre de la cerradura de forma remota a través de IoT (hoy solo se monitorea el estado; el desafío es además accionarla a distancia).

El proceso de resolución de problemas como el que se plantea aquí permite la movilización y la integración de distintos saberes en la búsqueda de soluciones posibles a una situación dada. Si bien la información se presenta a modo de instructivo, se espera que sean los estudiantes, organizados en pequeños grupos, quienes vayan encontrando las mejores formas de construir los dispositivos. Esto implica preparar los materiales para que cada grupo cuente con todo lo necesario, y que dentro de cada grupo los estudiantes se distribuyan los roles y las tareas de acuerdo con las demandas que van teniendo las actividades.

Basado en la obra original Saberes Digitales — INET / EDUCAR, Ministerio de Educación, Cultura, Ciencia y Tecnología de la Nación Argentina (2019).