Sicheres Passwort-Türschloss mit Arduino, Keypad & Linearaktuator

Komponenten und Materialien

Projektbeschreibung

Ein klassisches Tastatur-basiertes Türschloss: Der Benutzer gibt einen 4-stelligen Code ein, bei Übereinstimmung fährt der Linearaktuator ein (Tür öffnet). Der Autor erklärt detailliert die Funktionsweise des Matrix-Keypads und stellt zwei eigene Code-Varianten bereit (ohne Library), um das Prinzip verständlich zu machen.

Funktionsweise des 4×4-Membran-Keypads

• 16 Taster, intern als 4 Zeilen × 4 Spalten verschaltet.
• Drückt man „1“, verbinden sich Zeile 1 und Spalte 1.
• Scanning: Alle Zeilen als Ausgänge (nacheinander LOW), alle Spalten als Eingänge mit Pull-Up. Wird eine Spalte LOW gelesen, während eine bestimmte Zeile LOW ist, ist die Taste identifiziert.
• Durch schnelles Multiplexen (Zeilen nacheinander LOW) werden auch kurze Tastendrücke erfasst.

Code 1: Tastenscan & Serielle Ausgabe

int rows=4; int columns=4;
#define c3 9 #define c2 8 #define c1 7 #define c0 6
#define r3 5 #define r2 4 #define r1 3 #define r0 2

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(c0,INPUT_PULLUP); pinMode(c1,INPUT_PULLUP);
  pinMode(c2,INPUT_PULLUP); pinMode(c3,INPUT_PULLUP);
  pinMode(r0,OUTPUT); pinMode(r1,OUTPUT);
  pinMode(r2,OUTPUT); pinMode(r3,OUTPUT);
  pinMode(11,OUTPUT); pinMode(12,OUTPUT); // für Aktuator später
}

char readkey(void) {
  // Zeile 0 LOW, andere HIGH
  digitalWrite(r0,LOW); digitalWrite(r1,HIGH); digitalWrite(r2,HIGH); digitalWrite(r3,HIGH);
  if(digitalRead(c0)==LOW){delay(500); return '1';}
  else if(digitalRead(c1)==LOW){delay(500); return '2';}
  else if(digitalRead(c2)==LOW){delay(500); return '3';}
  else if(digitalRead(c3)==LOW){delay(500); return 'A';}
  // Zeile 1 LOW
  digitalWrite(r0,HIGH); digitalWrite(r1,LOW); digitalWrite(r2,HIGH); digitalWrite(r3,HIGH);
  if(digitalRead(c0)==LOW){delay(500); return '4';}
  else if(digitalRead(c1)==LOW){delay(500); return '5';}
  else if(digitalRead(c2)==LOW){delay(500); return '6';}
  else if(digitalRead(c3)==LOW){delay(500); return 'B';}
  // Zeile 2 LOW
  digitalWrite(r0,HIGH); digitalWrite(r1,HIGH); digitalWrite(r2,LOW); digitalWrite(r3,HIGH);
  if(digitalRead(c0)==LOW){delay(500); return '7';}
  else if(digitalRead(c1)==LOW){delay(500); return '8';}
  else if(digitalRead(c2)==LOW){delay(500); return '9';}
  else if(digitalRead(c3)==LOW){delay(500); return 'C';}
  // Zeile 3 LOW
  digitalWrite(r0,HIGH); digitalWrite(r1,HIGH); digitalWrite(r2,HIGH); digitalWrite(r3,LOW);
  if(digitalRead(c0)==LOW){delay(500); return '*';}
  else if(digitalRead(c1)==LOW){delay(500); return '0';}
  else if(digitalRead(c2)==LOW){delay(500); return '#';}
  else if(digitalRead(c3)==LOW){delay(500); return 'D';}
  return 'o'; // keine Taste
}

char nfunc(void) {
  char key='o';
  while(key=='o') key=readkey();
  return key;
}

void loop() {
  char key1 = nfunc();
  if(key1) Serial.print(key1);
}

Code 2: Passwortprüfung & Aktuatorsteuerung

char password[5]="1234"; // festes Passwort
char typed[5];
int count=0;

// ... setup() und readkey()/nfunc() wie oben ...

void loop() {
  char key1 = nfunc();
  if(key1) {
    typed[count] = key1;
    count++;
    Serial.print(key1);
  }
  if(count == 4) {
    if(strcmp(typed, password) == 0) {
      Serial.println(" correct");
      digitalWrite(11, HIGH); // L293D Input 1
      digitalWrite(12, LOW);  // L293D Input 2
      delay(250);             // Aktuator fährt ein
      digitalWrite(11, LOW);  // Stop
    } else {
      Serial.println(" intruder");
    }
    count = 0;
  }
}

Hardware-Anbindung

• L293D an 12 V Versorgung (Pin 8).
• Arduino Pins 11 & 12 steuern die L293D-Eingänge für den Aktuator.
• Im Normalzustand ist der Aktuator ausgefahren (Tür verriegelt). Bei korrektem Passwort fährt er ein (Tür öffnet).

Hinweis: Der Code verwendet bewusst keine Keypad-Library, um den Scan-Algorithmus transparent zu machen. Für produktive Nutzung wird die Library empfohlen (Beispiel CustomKeypad).