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Elektronischer Türöffner im Eigenbau

10.09.2016 | 10:22 Uhr |

Es ist ja immer schick, wenn man sieht, wie jemand mit einer Chipkarte oder gar dem Smartphone seine Haustür öffnet. Nur – wer will extra dafür schon eine neue Tür kaufen. Hier hilft ein Eigenbau.

Die Hände voll mit Einkäufen, der Schlüssel irgendwo ganz tief in der Jackentasche – so mancher hat sich da wahrscheinlich schon die automatisch öffnende Tür gewünscht. Christian Falk hat so etwas gebaut ( Video ); das Einzige, was hierbei fehlt, ist der Motor, der die Tür auch noch aufschwingen lässt.

Anforderungen

Die Herausforderung besteht darin, auf Basis der vorhandenen Tür bzw. Schließanlage ein elektronisches Schloss zu realisieren. Die letztlich simpelste Idee ist die, die Hand, die normalerweise den Schlüssel dreht, durch einen Motor zu ersetzen. Das erfordert zwei Dinge: Auf der Innenseite der Tür muss ständig ein Schlüssel stecken. Und der Motor muss über ein entsprechendes Drehmoment verfügen, um die Feder zusammenzudrücken, die hinter der Falle sitzt. Ersteres ist kein Problem, allerdings empfiehlt es sich, ein Schloss zu verwenden, das von außen schließbar bleibt, auch wenn innen ein Schlüssel steckt. Sonst hat man ein Problem, falls die Technik versagt. Und auch der Motor stellt kein großes Problem dar; im Modellbaubereich gibt es genug leistungsfähige Servos, mit denen man hervorragend arbeiten kann. Ein weiterer Vorteil der Servos: Sie lassen sich mit 5 Volt Spannung speisen. Und das ist ja bekanntlich genau die Spannung, die nicht nur am USB anliegt, sondern mit der auch ein Raspberry oder ein Arduino funktioniert. Die eignen sich beide sehr gut, um das Türschloss zu steuern. In dem Kontext nicht uninteressant: Der Servo-Brick von Tinkerforge, der im Hinblick auf die Steuerung mehr Möglichkeiten bietet als der Raspi selbst.

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Problemfall Hausautomation

Will man die DIY-Tür in sein smartes Heim einbinden, ist etwas Trickserei gefragt, abhängig davon, welches System zur Hausautomation man verwendet. Es gab vor Jahren eine Servosteuerung für die FS20 von ELV, Die ist aber nicht mehr erhältlich und das neuere Homematic-System bietet so etwas nicht mehr. Ohne eine solche Steuerung wird es aber schwierig, den Servo richtig zu positionieren. Es besteht natürlich die Möglichkeit, einfach Strom darauf zu geben und praktisch die Endstellung des Schlüssels dazu zu nutzen, das Weiterdrehen des Motors zu blockieren. Da der Motor diese Stellung nur für einen kurzen Moment halten muss, würde das wahrscheinlich sogar funktionieren. So richtig sauber ist das aber nicht. Allerdings ist auch hier der Umweg über einen Arduino möglich, Homeduino ist ein interessantes Projekt diesbezüglich.

Die Mechanik

Mechanisch gesehen ist die Konstruktion recht einfach, wobei die wesentliche Aufgabe darin besteht, die beweglichen Teile zuverlässig ineinander greifen zu lassen und dann das Ganze auch noch optisch ansprechend zu gestalten.

1. Als Träger der Konstruktion dient das Türschild selber. Hier werden im unteren Bereich zwei Löcher gebohrt. Welche Maße man hier ansetzt, hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise der Größe des Schildes, der Länge des Schlüssels oder der Größe des Servos.

1. Türschild als Träger.
Vergrößern 1. Türschild als Träger.

2. Durch die Löcher steckt man nun zwei Gewindeschrauben, die man auf der Innenseite des Schildes versenken sollte. Sonst passt es eventuell nicht mehr sauber auf die Tür. Die Länger der Schrauben wird maßgeblich von der Größe des Schlüssels bestimmt. Die Schrauben werden mit Muttern im Schild fest verschraubt.

2. Die Muttern mit dem Schild fest verschrauben.
Vergrößern 2. Die Muttern mit dem Schild fest verschrauben.

3. Nun geht es an den Servo: Das Ruderhorn wird zunächst auf beiden Seiten gekürzt, sodass im Prinzip nur noch eine kleine Platte mit je einem Loch rechts und links der Achse übrig bleibt.

3. Servo anpassen.
Vergrößern 3. Servo anpassen.

4. Jetzt sägt man ein Alu-U-Profil auf die Länge des Rest-Ruderhorns passend (ca. 3 cm) und bohrt analog zu den Löchern im Ruderhorn zwei Löcher in das Profil. Zudem sollte man versuchen, die Schenkel des Alus etwas näher zusammen zu biegen. Doch Vorsicht: Alu bricht leicht.

4. Alu-Profil passend sägen.
Vergrößern 4. Alu-Profil passend sägen.

5. Dann schraubt man das Ruderhorn auf den Servo, das Aluprofil auf das Ruderhorn und wendet sich dem Servoträger zu. Der ist im Prinzip nichts anderes als eine Platte, in die man eine Aussparung für den Servo schneidet. Um den Ausschnitt herum bohrt man vier Löcher für die Servobefestigung. Die kann wahlweise mit vier Schrauben und Muttern erfolgen; ist die Platte dick genug, lassen sich aber auch Gewinde schneiden.

5. Ruderhorn auf den Servo schrauben.
Vergrößern 5. Ruderhorn auf den Servo schrauben.

Wichtig: In der Trägerplatte sind noch zwei weitere Löcher. Mit diesen wird die Platte auf den beiden Schrauben im Türschild befestig. Sie sollten so positioniert sein, dass die Servo-Achse mittig über dem Schließzylinder steht.

Die Optik

Um das Schloss nicht zu improvisiert aussehen zu lassen, bekommt die Mechanik noch eine Abdeckung.

6. Im besten Fall findet man ein Gehäuse im Elektronikzubehör, sonst muss man selber Hand anlegen. In diesem Falle an die Seitenwand eines alten PC-Towers, auf der zunächst die Maße übertragen werden.

6. Gehäusemaße auf ein Blech übertragen und aussägen.
Vergrößern 6. Gehäusemaße auf ein Blech übertragen und aussägen.

7. Dann ist die Flex gefragt (ggf. geht es auch mit einer Stichsäge und dem richtigen Blatt). Am Ende steht so eine Art „Faltbogen“, wie man ihn auch von Pappkartons kennt.

8. Die Bohrungen werden analog zu denen am Türschild gesetzt
Vergrößern 8. Die Bohrungen werden analog zu denen am Türschild gesetzt

8. Aus dieser Platte wird sauber ein Gehäuse gekantet (idealerweise auf einer Kantbank oder zumindest fest mit Schraubzwingen über einer scharfen Kante). Das Gehäuse bekommt zwei Löcher passende zu dem beiden Schrauben im Türschild und wird lackiert.

Die Montage ist dann schnell erledigt
Vergrößern Die Montage ist dann schnell erledigt

Die Montage

Der Zusammenbau ist nun schnell erledigt. Das Türschild wird wieder mit dem Schließkasten verschraubt. Dann montiert man die Klinke und steckt den Schlüssel ein, Darauf kommt der Servo, der mit dem Aluprofil über den Schlüssel greift. Zudem erhalten die Servo-Kabel eine Verlängerung, sodass sie letztlich bis zum Einbauort des „Steurergerätes“ reichen. Zum Schluss kann noch das Gehäuse aufgesetzt werden.

Ansteuern per Arduino
Vergrößern Ansteuern per Arduino

Die Elektronik

Besonders vielseitig ist man mit einem Arduino in Sachen Ansteuerung. Für das Board gibt es eine eigene Servo-Bibliothek, unter 2manyprojects.net finden sich eine gute Anleitung sowie auch der passende Code. Will man die Tür nun per Smartphone öffnen, so muss das Telefon irgendwie den Kontakt zum Arduino herstellen, üblicherweise geschieht dies via Bluetooth. Für den Anfang lässt sich das übrigens ganz gut mit der Android-App „ Arduino Bluetooth –Servomotor “ aus dem Playstore testen.

Arduino hat viele Vorteile

Es ist allerdings auch möglich, den Arduino per Skript dazu zu bringen, den Servo um eine bestimmte Gradzahl zu drehen und dann mittels einer konfigurierten Taste aus einer Smarthome-Zentrale zu aktivieren.

Der Vorteil des Arduino liegt zudem darin, dass er keineswegs nur via Smartphone angesprochen werden kann. Im Netz finden sich zahlreiche Video-Anleitungen, wie er beispielsweise auch mit einem Code-Schloss oder auch mittels RFID/NFC-Chip dazu gebracht werden kann, einen Servo zu bewegen. So hat man am Ende diverse Möglichkeiten, seine Tür zu öffnen; Christian Falk hat ein Codeschloss und das Smartphone als „Schlüssel“ für seine Tür gewählt.

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