玄関をSuicaで開ける

この記事はおうちハック Advent Calendar 2015 の23日目の記事です。

動機

私は普段、家の鍵を他の鍵と一緒にでまとめてをオシリポケットに入れているのですが、座ると鍵が当たって痛いので PASMO や Suica で開けられるようにしたいと思います

私は iPhone なので FeliCa を搭載していないため iPhone と iPhoneケースの間に PASMO と磁気干渉防止シートを挟んで使っています

では、作っていきましょう！

この記事を見れば作れるようにしたいので少しくどくなるかもしれませんが、ご了承ください
セキュリティはあまり考えていません。試す際は自分で対策してください
(でも多分、空き巣は NFC をハックするより窓を割って入ってくる方が簡単)

構成

今回、時間をかけず簡単に作るために機能を最低限の「NFC をかざしたら鍵を開ける(そして自動で閉める)」という機能に絞ることにします
NFC リーダはこの手の工作では定番の RC-S380 を使います
サーボモータは鍵のサムターン(つまみ)を回すことを考えてトルクの大きなものを秋月電子で購入しました

NFC からidmを取得する

Raspberry Pi の公式から Raspbian jessie を落としてSDカードにセットし IPアドレスの固定等の設定を行ったら(今回はRaspberry Pi Bを使います)
いよいよ PASMO から idm を取得します
idm とは PASMO/Suica 等の製造番号のことです

nfcpy

NFC を使うためのツールであるnfcpyを使います
これは公式サイトの Getting started の通りやるとインストールできました
bzrというバージョン管理システムをinstallして、nfcpyをinstallしたい場所に移動、bzrでnfcpyをinstallします

sudo apt-get install bzr
cd <hoge>
bzr branch lp:nfcpy trunk

続いて Python で USB を使うたに python-usb をinstallします

sudo apt-get install python-usb

できたらサンプルコードを動かしてみましょう

sudo python examples/tagtool.py

PASMO等をタッチして、こんな感じにIDが表示されたら成功です

今回はこのサンプルコードをそのまま使わせてもらいます

サーボを動かす

ServoBlaster

サーボを動かすにはServoBlasterというCで書かれたツールを使います
git で公開されているのでgit clone してきて、Cのコードをmakeでコンパイルしinstallします

git clone git://github.com/richardghirst/PiBits.git
cd PiBits/ServoBlaster/user
make
sudo make install

サーボを動かしてみる

ServoBlasterは/dev/servoblasterに文字列[Servo_number]=[0-100]%を書き込むことでサーボを動かしてくれます

echo 4=100% > /dev/servoblaster

ServoBlasterで指定するServo_numberはgpioのピン番号とは違うので注意が必要です


ここではパーセンテージで指定するのでサーボを見ながら鍵を開けるのに良い角度を探ります
私のサーボの場合は91と40でした
このServoBlasterのいいところは使っていない時サーボに電圧をかけないところです
このため普通の鍵でも手で開閉錠できます

サーボが動いたら NFC をかざした時サーボを回してみましょう

サーボについて追加情報があります *1

登録したidmの時サーボを回す

Ruby から nfcpy と ServoBlaster を使うコードを書きます
ただコマンドを実行するだけなので簡単です
(ServoBlasterは Ruby の File.write ではダメな模様)

#ここは先ほど表示させた自分のidmに書き変える
USERS = {"Bob_Marley" => "xxxxxxxxxxxxxxxx",
        "Alice_Cartelet" => "xxxxxxxxxxxxxxxx"}
#ここも自分のサーボにあったものに書き換える
#s03t-2bbmg servo
UNLOCK_ANGLE = "91"
LOCK_ANGLE = "40"

AUTO_LOCK = 40

def nfc()
    #ここも自分の環境にあったものを指定
    `sudo python ~/Documents/nfc/trunk/examples/tagtool.py`
end

def idm(text)
    m = text.match(/ID=(.*?)\s/)
    idm =m[1]
    print("IDm = #{idm}\n")
    return idm
end

def unlock()
    print("Unlocking\n")
    `echo 4=#{UNLOCK_ANGLE}% > /dev/servoblaster`
end

def lock()
    print("Locking\n")
    `echo 4=#{LOCK_ANGLE}% > /dev/servoblaster`
end

loop do
    idm = idm(nfc)
    unlock_user = USERS.key(idm)

    unless unlock_user == nil
        print("Welcome back #{unlock_user}!\n")
        unlock

        print("Wait #{AUTO_LOCK}sec...")
        sleep(AUTO_LOCK)
        print("\n")

        lock
    else
        print("Illegal user\n")
    end

    print("Please wait reader restart...\n")
end

実行するとこんな感じに動くと思います動画には写っていませんが40秒後に閉まります

土曜の進捗

A video posted by coro365 (@coro365) on Dec 20, 2015 at 5:17pm PST

ハードウェア

鍵のサムターン(つまみ)にサーボを取り付けるための木材をノコギリとドリルで作成します
30mm*30mmの角材を30mmで切ってサイコロ状のものを作成、サムターンに合う穴を開けます

続いてサーボを固定するためにダンボールでマウントを作成します
ダンボールを10枚積層、木工ボンドで合わせて完成です
ダンボールだととても簡単でよかったです(1時間ほどアニメ見ながら切りました)

レーザ加工機が使う余裕があればアクリルで作ってもいいかもしれません
ただダンボールでも木工ボンドで補強するとかなり頑丈になります
ちなみに今回は溜まりに溜まったamazonの箱を使いました

取り付けて完成です

動かすとこんな感じ(このNFCリーダは表からも裏からも使えました)

pic.twitter.com/EsE6mEllXi
— Coro (@Coro365) December 23, 2015

pic.twitter.com/4HVhf2reC5
— Coro (@Coro365) December 23, 2015

今後

開閉錠ボタンと状況表示用のLEDを付けたい
鍵が開いているか閉まっているかの状態を確認したい
リードスイッチ(磁気を感知するスイッチ)でドアの開閉を検知してオートロックの挙動に生かしたい
Sinatraとかでブラウザ上で開閉とログの確認をしたい
Supervosorを使ってRaspberry Piのデーモンにする

雑感

ServoBlasterとnfcpyが優秀ですぐにできてしまった
一番時間がかかったのはマウントを作成するところ(ダンボールで作る前にアクリルをノコギリとドリルで加工して半日無駄にしている)
PASOM決済だけで生活できればiPhoneだけ持ち歩く生活にできるかも
個人が少しのお金で、いろんなことが可能な環境は素晴らしいなと思いました(この方向で人間、進化してもらいたい)
今後も隙を見ておうちを便利にしていきたいです

初めて Advent Calendar に参加しましたがイベントドリブンな感じで作ることができたので参加してよかったです(参加しなかったら作らなかったかも)
そんなおうちハック Advent Calendar 2015 の明日の記事は @YarmUIさんのスマートメータを自作した話です
良いお年を！

購入したもの

Raspberry piは部屋に転がっていたものを使ったので出費は 4000円ほど

ドアセンサ、開閉スイッチなどをつける時は必要です

参考ページ

ありがとうございます

追記1 2017/08/09

サーボモータを回転させた際RasPiが再起動してしまう時は、別に電源を用意してください。
私の場合は、以下のように別電源にしました。(この方法が最適解かどうかはわかりません)

USBケーブルを用意し皮膜をはがした後、プラスとマイナスの線をより分けます。
プラスの線はサーボのプラスにつなぎ、マイナスの線はサーボと RasPi のGroundに繋ぎます。
USBケーブル自体はApple USB 充電器に繋ぎます

追記2 2017/08/09

多くの方にこの記事を読んで頂き大変嬉しく思っております。
また、この記事を見て同じものを作ろうとしている方の何人に連絡をいただきとても嬉しいです、記事にした甲斐がありました。
記事公開から1年以上経ち、その間にも iPhone が Suica 対応したり、電子マネー対応の店が増えてきたり、スマフォでATMからお金を引き出せたり、iPhone 1つで生活できる世の中に近づいている気がしてワクワクしています。

さて、この記事で作った物にLED,ドア開閉センサ,ボタンを追加した物がGithubに上がっているので、こちらもどうぞ。
github.com

追記おわり

*1:追記1 2017/08/09 をご覧ください

ゆっくり技術ノート！

いつかきっとできるだろうよ

玄関をSuicaで開ける

玄関をSuicaで開ける

動機

構成

NFC からidmを取得する

nfcpy

サーボを動かす

ServoBlaster

サーボを動かしてみる

登録したidmの時サーボを回す

ハードウェア

取り付けて完成です

今後

雑感

購入したもの

ドアセンサ、開閉スイッチなどをつける時は必要です

参考ページ

追記1 2017/08/09

追記2 2017/08/09