スマートドアロックを自作しました

「鍵閉めるのが面倒、ホテルみたいにオートロックだったらいいのに」とふと思ったので自宅ドアのスマートロックシステムを速攻で作ってしまいました。
鍵の開け閉めにはRFIDカードと内側からのボタン操作に対応しています。
セキュリティ的な配慮として、登録しているカードのみで開けることができるようにしています。

鍵の駆動はサーボモータと決めていたのですが、サムターンが隠れてしまうのが嫌だったので歯車などを使った機構を少し考えました。
でも「ボタンで開けられたらいらないよな」ということでサムターンを完全に覆ってしまいサーボで直接駆動できるようにしました。
直接駆動であっても外側からは鍵で簡単に開け閉めできるので半自動という感じです。

制御部

先に機構部もついている制御部をお見せします。

とりあえず早く動かしたかったので、Arduino Pro Mini を使いました。
ボタンは青がオートロックON/OFF、緑が手動閉、黄色が手動開になっています。
基板の下側にあるコネクタにはRFIDカード検出用のMFRC522モジュールとドアの開閉検出用のリードスイッチ、それから状態表示用のLED（WS2812B）が繋がります。
状態が室内と室外どちらでも分かるように2つ付けています。

MFRC522はArduino用ライブラリがあるので非常に簡単に使うことができます。

鍵の開閉にスマホやBluetoothの使用も考えましたが、アプリを起動したり接続したりする面倒なことや、家族で使うため面倒事を避け、登録したカードを渡すだけでシステムを運用ができるため、RFIDを採用しています。

機構部

サーボモータとプラスチック部品

前述の通り、鍵の開け閉めはサーボモータで行います。
使ったサーボモータはSG-90というやつです。

サムターンを実際にひねってみて「これくらいでもいけるだろ」というイメージだけで選定しました。
というか小さいサーボしか持ってなかったので・・・

ノギスでサムターンを測って3Dプリンタで出力した部品がこれです。

超簡単な構造ですが取り付け穴だけは正確にしないといけないので、1mmほどで設計して後からドリルで広げるのがおすすめです。

筒の方にサーボを先に取り付けて、その軸にフタ無しの箱を取り付けます。

サーボ関係の取り付けはM2のネジなのでとめづらいんですよね。

こちらにはロックタイトを付けないと簡単に取れてしまいました。

これをくっつけるとこんな感じです。

外側はドアに両面テープで取り付けます。
内側はサムターンをすっぽり覆ってサーボモータで回るようにします。

STLファイルを置いておきますので参考にしてもらってもいいです。
ドアの鍵の形状は家によって様々でしょうし、これがそのまま使えるところは少ないでしょう。
一から設計するのが手っ取り早いかもしれません。

リードスイッチ

リードスイッチが機構部かどうかはさておき・・・
これは秋月などで買ってもいいですが、100均のダイソーにも売っています。

中身を見た感じ品質は微妙ですが、コスパ最強です。
リードスイッチのカバーをどうするかが問題になりますが、3Dプリンタがあると簡単に作れるので気にするところではないです。
また、小さい棒みたいなのが磁石です。
中の基板にはリードスイッチの他にも圧電ブザーや抵抗、コイルなども入っています。

ドアに取り付け

これらを組み立てて、ドアに取り付けます。

ドアが汚く見えるのは気にしてはいけません。
基板むき出しでクソダサですし、ほこりかぶって危険ですが試運転中なのでそのうちどうにかして保護します。

ちょっとだけ動きを撮ってみました。

これでは開いているか閉まっているかどうか分かりませんが、サーボの音でなんとなく感じ取ってもらえれば嬉しいです。
内側から開けましたけど、外側からももちろん開けられますよ。