Für den Zusammenbau der Alarmanlage werden folgende Teile benötigt:
- Wemos D1 Mini ESP8266 WLAN Mikrocontroller
- Magnetschalter
- AZDelivery RFID-RC522 mit Chip und Karte
- Eine Leuchtdiode
- Ein 40 Ohm Widerstand
- Ein 3,5V Pieper
- Material zum Löten und Jumperkabel / Kabel
- Schrumpfschläuche und Kleber
- Das Gehäuse aus dem 3D-Drucker
Der ESP8266 Mikrocontroller dient zur Steuerung der eingehenden und ausgehenden Signale innerhalb des Schaltkreises. Bei der RFID-Platine RC522 handelt es sich um ein RFID-Lesegerät, welches im SPI Modus betrieben wird. Der SPI Modus ist ein serielles Übertragungsprotokoll und steht für „Serial Peripheral Interface“.
Der Vorteil vom SPI Modus (gegenüber alternativen wie I2C oder HSU) besteht darin, dass SPI einfach, aber sehr effizient ist. Vor allem im Vergleich zu I2C ist SPI deutlich schneller, benötigt dafür aber auch mehr Leiterbahnen. Alternativ hätte man den RFID-Reader noch im HSU Modus betreiben können, dieser ist aber veraltet und langsamer als der SPI Modus.
Die RFID-Platine besitzt unterschiedliche In- und Outputs, wie z.B. „MOSI“, „SDA“, „MISO“, „SDI“ und „SCK“. All diese In- und Outputs erfüllen unterschiedliche Anforderungen beim Austausch von Daten zwischen dem Mikrocontroller und dem RFID-Chip.
MISO: Steht für Master In -> Slave Out. Über diese Leitung überträgt der Slave seine Daten zum Master.
MOSI: Steht für Master Out -> Slave In. Über diese Leitung überträgt der Master seine Daten zum Slave
SCK: Steht für Serial Clock. SPI verfügt über eine integriertes Uhrsystem. Über den Schiebetakt SCK wird die Clock-Geschwindigkeit synchronisiert. Der Taktgeber ist hierbei der Master.
SDA, SS oder CS: Steht für Slave Select (oder Chip Select). Beinhaltet die Funktion, den Slave ganz oder teilweise an- bzw. abzuschalten. Hier wird auch entschieden, welches Bauteil momentan kommunizieren darf, und welches die Kommunikation unterbinden soll.
RST: Steht für Reset. Über diesen PIN kann der Microcontroller den RFID-Reader zurücksetzen.
In diesem Fall ist der Master der ESP8266 Mikrocontroller und der Slave der RC522 RFID-Reader.
Die RFID-Platine wird (wie auf der Abbildung 1 angegeben) an dem Mikrocontroller angeschlossen, außer der Groundanschluss, dieser muss an dem gemeinsamen Strang der anderen Bauteile gelötet werden. Wichtig ist hierbei, dass der RFID Reader nicht an den 5V Pin angeschlossen wird, sondern an den 3,3V Pin. 5V kann zu einer Beschädigung des RFID-Readers führen, wenn er im SPI Modus betrieben wird.
Alle drei Bauteile in der Abbildung, sprich Pieper, Magnetschalter und Leuchtiode werden an ihrem Groundanschluss miteinander verbunden und zusammengelötet. Die Leuchtdiode wird an dem digitalen Output „D4“ angeschlossen, der Magnetschalter an dem digitalen Output „D1“ und der Pieper an dem digitalen Output „D2“. Die digitalen Anschlüsse sind der Pluspol, von dem die 3,3V ausgehen.
Wenn die Alarmanlage aktiviert ist, fließt Strom durch die Leuchtdiode und der ESP8266 Mikrocontroller sendet ein digitales Signal, welches als „High“ in der Funktion im Code hinterlegt ist.
Nach demselben Prinzip funktioniert der Magnetschalter und der Pieper auch, lediglich die Outputs sind an dem Mikrocontroller anders deklariert.
Die jeweiligen Bauteile wie Mikrocontroller, Magnetschalter und Leuchtdiode werden an den Aussparungen platziert und mit Sekundenkleber, oder einer Heißklebepistole befestigt. Der Pieper befindet sich unterhalb der RFID-Platine, er wird an der Seitenwand angeklebt. Damit es zu keinen Kurzschlüssen kommt, müssen offene Lötstellen bzw. Kabelbrücken mit einem Schrumpfschlauch isoliert werden.