Diseño de una cerradura a prueba de fallos con arduino. Preguntas sobre confiabilidad y diseño.

¿A qué te refieres con 'a prueba de fallos'?

¿Quiere fallar abierta, de modo que si hay un incendio que daña los componentes electrónicos, las personas aún pueden salir con vida?

¿Quiere fallar cerrado, de modo que si los posibles ladrones rompen los componentes electrónicos con un encendedor de chispa, todavía no pueden entrar?

Puede tener ambos si opta por un 'pestillo nocturno', que siempre se puede abrir desde el interior, y hacer que el desbloqueo desde el exterior no se cierre. Pero entonces eso siempre se abre desde adentro.

No puede tener los tres, seguridad personal desde el interior y bloqueo de acceso desde ambos lados en caso de falla.

Si usa un motor y una caja de cambios para mover un cerrojo, entonces cualquier caja de cambios de alta relación será difícil de empujar hacia atrás. Es imposible hacer retroceder un engranaje helicoidal si la eficiencia es <50 %, y hay que trabajar muy duro para que la eficiencia del gusano sea mayor que eso.

En cuanto a la liberación del pestillo nocturno, hay dos tipos de bloqueo. Bloqueo y transferencia. Puede hacer que funcione con un solenoide, que está bloqueado en la condición de apagado. Como en realidad no tiene que mover el cerrojo, podría tener una potencia bastante baja, por lo que es adecuado para el uso de la batería.

Un mecanismo de bloqueo es el más fácil de hacer funcionar, pero también es el menos seguro. Algo que puede ser retirado por el solenoide se interpone en el enlace de la manija al cerrojo. Esto tiene la desventaja de que si alguien usa suficiente fuerza en el mango exterior (y sentirá que el bloque impide el movimiento) eventualmente algo se romperá. Si el bloque se rompe, tienen acceso. Si algo más se rompe, todavía tienes una cerradura rota. Los primeros Mini se podían abrir deslizando un tubo de acero de 12 "sobre la palanca de la puerta y apoyándose en él.

Un mecanismo de transferencia es mejor. El mango se mueve libremente pero sin fuerza cuando está bloqueado, sin enlace con el cerrojo. Al desbloquear, el solenoide inserta el eslabón final en la cadena de movimiento. Esto es mucho mejor. Puede concentrar toda la fuerza de supervivencia contra el vandalismo en el mango simple, y como el malo puede sentir que se mueve libremente, no se siente tentado a aplicar la fuerza.

Eso es todo cerraduras y mecánica. ¿Qué tal la electrónica? Necesita verificar el estado de la batería y emitir un pitido si está baja. ¿Cómo evitar que se estrelle con un encendedor de chispa? Watchdogs para balear y restablecer, y 'crash-guards', salta a una función de rescate de 'ayuda, estoy siendo pirateado', instalada en toda su tabla de vectores de interrupción y en todas las partes no utilizadas de su código. Y sin código monolítico, inserta saltos sobre tus protecciones. Esto aumenta la probabilidad de que si el contador del programa se corrompe, pronto ejecutará un salto a su código de rescate. Y como las MCU son bastante baratas, ¿triple redundancia?

Creo que puede estar usando el mecanismo incorrecto para la cerradura. Los maglocks (cerraduras magnéticas) son muy utilizados para este tipo de aplicaciones en la seguridad de edificios. Vienen en dos modos: se liberan cuando se apagan (apto para la mayoría de las aplicaciones) y requieren energía para liberarse (prisiones, etc.).

Figura 1. Cerradura magnética con polos magnéticos expuestos y retenedor.

No estoy seguro de esto, pero sospecho que los tres polos están dispuestos como sur-norte-sur (o viceversa) y que la bobina está enrollada, empujada en las ranuras negras y encapsulada en su posición. Una vez que el imán (electro) golpea al guardián, el circuito magnético se cierra. Como sabrá cualquiera que haya jugado con un imán de herradura, abrir el bucle cerrado es muy difícil. Interferir con este circuito cerrado desde el exterior sería muy difícil debido a la permeabilidad relativamente baja del aire en relación con el hierro. El hierro es unas 5.000 veces más permeable que el aire.

Figura 2. Vista transversal.

Aquí podemos ver que con la cerradura abierta las caras expuestas son polos del electroimán. Tenga en cuenta también que el camino magnético es el doble de ancho en el polo central que en los polos superior e inferior, por lo que la densidad de flujo es bastante constante. Una vez que la cerradura se cierra, el flujo forma un bucle a través del núcleo de hierro.

Algunas de las sugerencias tenían formas que no consumían energía para mantenerlo en su lugar, pero aún así lo necesitaban para desbloquearlo.

La versión "normalmente bloqueada" requiere energía para desbloquear. Las bobinas suelen ser de 12 o 24 V para que el controlador pueda funcionar con una pequeña batería de plomo-ácido de respaldo. Debería consultar las hojas de datos para saber cuánta corriente consumen.