Introduction: はじめての自作スマートロック

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About: President of Toriningen Inc. in Tokyo

設計の知識が全くなくても、誰でもCADやレーザーカッターを使って簡単な機構を作ることができます。

今回は自宅の鍵をプログラムで開閉できる、ギアを使ったしくみを自分で制作したので、その過程をご紹介します。電子基板の部分を変えることで、こちらの動画のようにArduinoやスマートフォンで鍵を制御できます。


Step 1: ドアの3Dデータを作る

いきなり材料を切ってもうまくいかないので、まずはノギスでドアを採寸し、実物大の3Dデータを作ります。無料CADでも可能ですが小さな円が書けなかったりするので、慣れてきたら必要な時だけ月額制のAutodesk Fusion360を利用するのが効率的だと思います。

私の自宅の鍵はサムターンのカバー(図の青い部分)を手前に引くとドアとの間に数ミリ隙間ができたので、そこに板を挟み込んで全体を支える構造を考えました。

Step 2: Inkscapeで歯車を作る

回転にはサーボを使いましたが、サムターンと同軸にして覆ってしまうと手で施錠しにくくなるため、初めて歯車を設計しました。Inkscapeを使うと簡単に歯車データを作成できます(手順)。

いきなりギア比を調整するのは難しいので、初回は1対1のシンプルなものにしました。

Step 3: 鍵本体の設計

入手できる板、サーボモータ、電池ボックス、ネジ、ナットの大きさにあわせて、適切なサイズの機構を3D設計していきます。 今回設計した3Dデータはこちらに公開しています。

Step 4: 電子基板の設計

もともと電子回路の専門知識もなかったのですが、EAGLEやDesignSpark PCBといった電子基板CADで遊んでいるうちに回路設計もできるようになりました。今回はArduino Pro Miniを使ってサーボを制御する簡単な基板を作ってみました。

SW_OPEN/CLOSE : リードスイッチＭＫＡ－１０１１０

RELAY : DC24VミニリレーG5V-1

Step 5: レーザーカットと組み立て

InkscapeやCorelDRAW Essential、Adobe Illustratorなどでレーザーカット用のデータを作り、板をカットします。都内ですとMaker's Base、FabCafe、DMM.make AKIBA等で自分で切ることもできますが、オンラインサービスも利用可能です。

あとは材料を組み合わせれば完成です。センサやアプリと組み合わせて、あなたの家の鍵を自分で制御してみましょう！