ESP32 S3 - Elektromagnetisches Schloss

Erforderliche Hardware

Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:

Überblick über Electromagnetic Lock

Ein elektromagnetisches Schloss (auch Magnetschloss oder Maglock genannt) ist eine Verriegelungsvorrichtung, die eine Tür mithilfe eines Elektromagneten sicher geschlossen hält. Es besteht aus zwei Teilen — einem am Türrahmen montierten Elektromagneten und einer an der Tür selbst befestigten Ankerplatte aus Stahl —, die durch Magnetkraft zusammengehalten werden, solange Strom anliegt. Da es keine mechanischen Teile gibt, sind Magnetschlösser langlebig, schnell reagierend und häufig in gewerblichen Zutrittskontrollsystemen zu finden.

Wichtige Spezifikationen

Elektromagnetische Schlösser arbeiten typischerweise mit 12V, 24V oder 48V DC und können je nach Modell eine Haltekraft zwischen 280 kg und 600 kg erzeugen. Sie folgen einem Fail-Safe-Design: Wird die Stromversorgung unterbrochen, bricht das Magnetfeld zusammen und die Tür wird freigegeben — ein wichtiges Sicherheitsmerkmal bei Notausgängen. Das Schloss wird über eine einfache Zweidrahtverbindung zu seiner Stromversorgung gesteuert, wodurch es sich leicht mit einem vom ESP32 S3 angesteuerten Relaismodul integrieren lässt.

Komponenten des elektromagnetischen Schlosses

Das elektromagnetische Schloss besteht aus zwei Komponenten:

• Ankerplatte: Wird am beweglichen Teil der Tür (der Tür selbst) befestigt
• Elektromagnet: Wird am Türrahmen befestigt, wobei zwei Drähte mit der Stromquelle verbunden sind

Wenn die Tür geschlossen ist, berühren sich die beiden Komponenten.

Wie das elektromagnetische Schloss funktioniert

• Mit Strom (verriegelt): Wenn der Elektromagnet mit Strom versorgt wird ⇒ erzeugt er ein starkes Magnetfeld ⇒ zieht die Ankerplatte an ⇒ die Tür ist verriegelt
• Ohne Strom (entriegelt): Wenn der Strom unterbrochen wird ⇒ kein Magnetfeld ⇒ die Ankerplatte wird freigegeben ⇒ die Tür ist entriegelt

Da der ESP32 S3 nur 3,3V bei geringem Strom ausgibt, kann er ein elektromagnetisches Schloss mit höherer Spannung nicht direkt ansteuern. Ein Relaismodul verbindet die beiden Systeme: Der ESP32 S3 steuert die Niederspannungsspule des Relais, und das Relais schaltet den 12V-Stromkreis des Schlosses ein und aus. Die Grundlagen zu Relais finden Sie im Tutorial ESP32 S3 - Relais.

Steuerlogik mit Relais (Schließer-Modus):

• ESP32-Pin LOW ⇒ Relais offen ⇒ Elektromagnet ohne Strom ⇒ Tür entriegelt
• ESP32-Pin HIGH ⇒ Relais geschlossen ⇒ Elektromagnet mit Strom ⇒ Tür verriegelt

Wiring Diagram between Electromagnetic Lock and ESP32 S3

Schließen Sie das elektromagnetische Schloss mithilfe eines Relaismoduls als Hochspannungsschalter an Ihren ESP32 S3 an. Das Relais trennt den 12V-Schlossstromkreis von der 3,3V-Logik des ESP32 S3 und schützt so das Board vor Beschädigungen.

Sicherheitshinweise

Trennen Sie immer sowohl den ESP32 S3 als auch das 12V-Netzteil von der Stromversorgung, bevor Sie Änderungen an der Verdrahtung vornehmen. Überprüfen Sie, dass die Kontaktbelastbarkeit des Relaismoduls (Spannung und Strom) den Anforderungen des elektromagnetischen Schlosses entspricht oder diese übertrifft, und schließen Sie die Hochspannungsdrähte des EM-Schlosses niemals direkt an einen Pin des ESP32 S3 an.

Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.

ESP32 S3 Code

Der folgende Code demonstriert die grundlegende Steuerung eines elektromagnetischen Schlosses, indem er alle 5 Sekunden zwischen verriegeltem und entriegeltem Zustand wechselt. Er konfiguriert Pin D7 als Ausgang, setzt ihn auf HIGH, um das Relais anzuziehen und die Tür zu verriegeln, und dann auf LOW, um das Relais freizugeben und die Tür zu entriegeln. Dieser Zyklus wiederholt sich endlos, während der aktuelle Status im Seriellen Monitor ausgegeben wird.

Schnelle Schritte

1. Neu beim ESP32 S3? Arbeiten Sie zuerst unsere Anleitung Erste Schritte mit dem ESP32 S3 durch.
2. Arduino IDE einrichten: Wenn Sie den ESP32 S3 zum ersten Mal verwenden, lesen Sie wie Sie die Umgebung für den ESP32 S3 in der Arduino IDE einrichten.
3. Code übernehmen: Kopieren Sie den obigen Code und fügen Sie ihn in die Arduino IDE ein.
4. Kompilieren und hochladen: Klicken Sie in der Arduino IDE auf die Schaltfläche Upload, um den Code zu kompilieren und auf Ihr ESP32 S3-Board hochzuladen.
5. Schloss testen: Legen Sie die Ankerplatte nah an den Elektromagneten.
6. Aktion beobachten: Beobachten Sie, wie sich die Anziehung zwischen Ankerplatte und Elektromagnet alle 5 Sekunden ändert.
7. Seriellen Monitor öffnen: Stellen Sie die Baudrate auf 115200 ein, um die aktuellen Statusmeldungen des Schlosses zu sehen.
8. Profi-Tipp: Markieren Sie die Position der Ankerplatte an Ihrem Türrahmen, um die Ausrichtung bei der endgültigen Montage zu erleichtern.

Ausgabe im Seriellen Monitor

Öffnen Sie nach dem Hochladen den Seriellen Monitor mit 115200 Baud, und Sie sehen eine Ausgabe ähnlich der folgenden:

Praxisanwendungen

Mit dem ESP32 S3 gesteuerte elektromagnetische Schlösser eignen sich für eine Vielzahl von Sicherheits- und Automatisierungsprojekten, von einfachen Prototypen bis hin zu einsatzbereiten Zutrittssystemen.

1. Smart-Home-Zugang: Bauen Sie Türzugangssysteme auf Basis von Tastenfeldern oder RFID.
2. Zutrittskontrolle im Büro: Erstellen Sie Mitarbeiterausweisleser mit Ereignisprotokollierung.
3. Labor- oder Werkstattsicherheit: Beschränken Sie den Zugang zu sensiblen Bereichen durch Authentifizierung.
4. Automatische Tore: Steuern Sie Torschlösser über Fernauslöser oder Sensoreingänge.
5. Schranksicherung: Verriegeln Sie Aufbewahrungseinheiten oder Vitrinen elektronisch.
6. IoT-Sicherheitssysteme: Integrieren Sie WLAN, um das Schloss per Smartphone-App aus der Ferne zu ver- und entriegeln.

Video Tutorial

Sehen Sie sich unten die Schritt-für-Schritt-Videoanleitung für dieses ESP32 S3-Projekt an.

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Erweiterte Steuerung: Tastergesteuertes Schloss

Für eine praxisnähere Umsetzung lesen Sie das Tutorial ESP32 S3 - Taster steuert elektromagnetisches Schloss, um zu lernen, wie Sie die Tür per Tastendruck entriegeln.

Fordern Sie sich selbst heraus

Die obigen Beispiele decken die Grundlagen ab; diese Herausforderungen bringen Ihr ESP32 S3-Projekt weiter und helfen Ihnen, echte Kenntnisse in der Zutrittskontrolle aufzubauen.

1. Anfänger: Fügen Sie eine LED-Anzeige hinzu, die leuchtet, wenn die Tür verriegelt ist.
2. Anfänger: Ändern Sie das Timing so, dass die Tür 10 statt 5 Sekunden entriegelt bleibt.
3. Fortgeschritten: Fügen Sie einen Taster hinzu, der die Tür bei Bedarf manuell entriegelt.
4. Fortgeschritten: Implementieren Sie ein einfaches PIN-Code-System mit mehreren Tastern.
5. Experte: Erstellen Sie einen Webserver, um das Schloss per WLAN aus der Ferne zu steuern.
6. Experte: Fügen Sie eine RFID-Authentifizierung für schlüssellosen Zugang mit Unterstützung mehrerer Benutzerkarten hinzu.

Sprachreferenzen

• pinMode()
• digitalWrite()
• Serial.begin()
• Serial.println()

Verwandte Tutorials

• ESP32 S3 - Solenoid Lock