Smart Lock fai-da-te con Arduino e RFID

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Ti avvicini a una serratura invisibile per cui solo tu hai la chiave e la apri senza nemmeno toccarla. Sembra fantastico? Oggi costruiremo un semplice smart lock basato su RFID usando un Arduino come backbone e alcuni componenti economici.

La tecnologia alla base di questo progetto è già utilizzata in molti settori. Chiunque abbia lavorato in un ufficio moderno o abbia usato i mezzi pubblici probabilmente lo avrà usato ogni giorno. L'RFID (identificazione a radiofrequenza) identifica i dati memorizzati su un chip in una scheda o chiave hardware e li confronta con un elenco di tag che sono già stati scansionati.

Costruiremo un circuito di prova per controllare l'accesso usando un modulo lettore Mifare MFRC522, per aprire e chiudere un lucchetto. Useremo una chiave magnetica per aggiungere o rimuovere l'accesso a tag diversi e creeremo una semplice lettura a LED per dirci cosa sta succedendo nel sistema.

Infine, aggiungeremo un solenoide che funge da blocco e un MOSFET per attivarlo e disattivarlo in sicurezza utilizzando il nostro Arduino.

Il lettore MFRC522 è in grado di leggere e scrivere dati su chip RC522 e li archivia in EEPROM di Arduino Come utilizzare la EEPROM di Arduino per salvare i dati tra i cicli di alimentazioneSapevi che Arduino può archiviare dati quando è spento? Sto parlando della EEPROM, quindi unisciti a me mentre ti mostro come leggere e scrivere. Leggi di più . Questa sarebbe un'ottima aggiunta a qualsiasi configurazione fai-da-te ed è particolarmente rilevante per qualsiasi sistema di sicurezza domestica di base. Potrebbe essere usato a fianco Sistemi di allarme fai-da-te Come realizzare un semplice sistema di allarme ArduinoRileva i movimenti, quindi spaventa il diavolo da un intruso con un suono di allarme acuto e luci lampeggianti. Ti sembra divertente? Certo che lo fa. Questo è l'obiettivo del progetto Arduino di oggi, adatto ... Leggi di più o fai-da-te telecamera di sicurezza Videocamera di sicurezza di rete panoramica e inclinazione fai-da-te con Raspberry PiScopri come realizzare una videocamera di sicurezza panoramica e inclinazione visualizzabile in remoto con un Raspberry Pi. Questo progetto può essere completato in una mattinata con solo le parti più semplici. Leggi di più sistemi.

Avrai bisogno

• Arduino. Abbiamo usato uno Uno, però qualsiasi scheda Arduino Guida all'acquisto di Arduino: quale consiglio dovresti comprare?Ci sono così tanti diversi tipi di schede Arduino là fuori, saresti perdonato per essere confuso. Quale dovresti comprare per il tuo progetto? Aiutiamoci, con questa guida all'acquisto di Arduino! Leggi di più o il clone sarà sufficiente.
• 3 resistenze da 220 ohm
• 1 resistenza da 10k ohm
• Mosfet canale N a livello logico
• Modulo MFRC522 con almeno due schede / telecomandi da leggere. La maggior parte viene con uno di ciascuno e può essere acquistato per meno di $ 2, ma probabilmente ne hai già uno nel tuo portafoglio sotto forma di una carta di viaggio pubblica.
• LED rossi, blu e verdi
• Solenoide 12v ($2)
• Alimentazione 12v
• Tagliere e cavi di aggancio

Il modulo MFRC522

Il protagonista di questa configurazione è un modulo MFRC522 economico, fornito con una scheda e un telecomando che contengono un S50 chip, ognuno con il proprio numero di identificazione permanente univoco (UID). Entrambi sono funzionalmente identici, solo in una forma diversa.

Inizia cercando il MFRC522 libreria nel gestore librerie del tuo IDE Arduino e installalo. In alternativa puoi scarica la libreria e installarlo manualmente nella cartella delle librerie. Se sei totalmente nuovo su Arduino potresti trovarlo primer per iniziare Introduzione a Arduino: una guida per principiantiArduino è una piattaforma di prototipazione elettronica open source basata su hardware e software flessibili e di facile utilizzo. È destinato ad artisti, designer, hobbisti e chiunque sia interessato a creare oggetti o ambienti interattivi. Leggi di più utile!

La libreria contiene anche un diagramma di Fritzing, che ho annotato indicando come collegare il modulo al tuo Arduino.

Fai attenzione: questa scheda funziona a 3,3 V, non a 5 V, quindi fai attenzione a collegarla al pin giusto.

Per verificare l'installazione, aprire il DumpInfo schizzo da File> Esempi> MFRC522> DumpInfo e caricalo sulla tua scheda Arduino. Apri il monitor seriale e mantieni uno dei tuoi oggetti RFID sul lettore. Dovresti vedere qualcosa del genere:

Se ricevi errori nel detto di lettura MIFARE_Read () non riuscito: timeout nella comunicazione, o PCD_Authenticate () non riuscito: timeout nella comunicazione, non ti preoccupare. Probabilmente significa che non hai tenuto il tag al lettore per il tempo necessario a leggere tutti i dati. Finché ottieni l'UID della carta (che viene letto non appena il tag si trova nel raggio del lettore), funzionerà con questo progetto. Se non ricevi alcuna lettura, controlla il cablaggio e riprova.

Il resto del circuito

Ora che abbiamo verificato che il nostro modulo funziona, aggiungiamo il resto dei componenti. Collega i tuoi componenti in questo modo:

• Il nostro alimentatore a 12 V (per ora non collegato) si collega alle guide della nostra breadboard. Collegare il pin GND Arduino e il pin GND MFRC522 alla guida di terra.
• I LED sono collegati ai pin 2, 3 e 4 e alla guida di terra tramite resistori da 220 ohm.
• La gamba del cancello del nostro MOSFET (a sinistra nell'immagine) si collega al pin 5 e si collega a terra attraverso una resistenza da 10k ohm. La gamba di drenaggio (al centro) si collega al terminale negativo del nostro solenoide da 12 V e la gamba della sorgente (a destra) si collega al binario di terra.
• Collegare il terminale positivo del solenoide 12v e il VIN dell'Arduino alla guida 12v sulla breadboard.

Con questa configurazione, ogni volta che inviamo un segnale HIGH dall'Arduino al MOSFET, consentirà alla corrente di passare al solenoide. Non c'è nulla che ti impedisca di utilizzare un solenoide di potenza superiore o più pesante, anche se avresti bisogno di un trasformatore stepdown per alimentare Arduino da più di 12V. Inoltre, presta molta attenzione al foglio dati per il tuo MOSFET per assicurarti di non sovraccaricarlo.

Una volta che tutto è messo insieme, dovrebbe assomigliare a questo:

Anche se non è necessario, ho creato un piccolo rig per simulare una serratura di legno di scarto.

Modifica dello schizzo

Con il circuito costruito, è il momento di impostare il nostro schizzo Arduino. Convenientemente, la libreria MFRC522 viene fornita con uno schizzo di esempio chiamato Controllo di accesso che fa quasi esattamente quello che vogliamo fare. Collega Arduino al computer e aprilo File> Esempi> MFRC522> AccessControl nell'IDE di Arduino.

Sono disponibili molte informazioni sia nello schizzo di esempio, sia su Pagina GitHub per la biblioteca. Dobbiamo solo modificare alcune righe. In alternativa, puoi scaricare il nostro codice modificato da questo GitHub Gist.

Innanzitutto, lo schizzo è stato progettato per un circuito con un singolo LED RGB che utilizza un anodo comune. Non lo useremo, quindi commenta semplicemente questa sezione.

// # definisce COMMON_ANODE

Ora, abbina i nostri pin LED a quelli definiti nello schizzo.

#define redLed 3 // Imposta i pin principali. #define greenLed 4. #define blueLed 2

Dobbiamo cambiare il pin del relè (anche se in questo caso stiamo usando un MOSFET) per adattarlo alla nostra configurazione.

#define relay 5 // Imposta il pin MOSFET

Per semplificare la modifica della durata della chiusura successiva del lucchetto, creeremo una variabile per esso.

int lockDelay = 10000; // il blocco rimane aperto per 10 secondi. 

Dobbiamo solo apportare un altro cambiamento. Proprio in fondo al ciclo continuo metodo, sepolto in un'istruzione if è la chiamata del metodo concesso (300). Dobbiamo cambiare questo in modo che utilizzi il nostro lockDelay variabile.

concesso (lockDelay); // Aprire la serratura della porta per bloccare la durata del ritardo

Salva lo schizzo con un nuovo nome e caricalo sul tuo Arduino. Al termine, apri il monitor seriale. La prima volta che lo fai, ti chiederà di scansionare qualcosa da usare come carta principale. Tieni la scheda rivolta verso il lettore e l'UID della scheda dovrebbe essere visualizzato sul monitor seriale, insieme al messaggio Tutto pronto

Questo è tutto! La chiave principale è stata impostata. Scollegare la scheda Arduino dal computer. I dettagli della chiave principale verranno salvati nella EEPROM di Arduino, anche dopo lo spegnimento.

Test dell'installazione completa

Dai un'ultima occhiata al cablaggio per verificare che tutto sia a posto e collega il tuo alimentatore 12v. A questo punto, vale la pena ricordare che dovresti stare attento al ciclo di lavoro del solenoide. Il solenoide economico che sto usando per questo test non ha un ciclo di funzionamento del 100 percento, di conseguenza non dovrebbe essere lasciato nella sua posizione bloccata per lunghi periodi di tempo. Per trasformarlo in una configurazione permanente, utilizzare un solenoide del ciclo di lavoro al 100%. Ancora meglio sarebbe un solenoide normalmente chiuso (NC), che rimane bloccato quando non è alimentato. Questo significa anche che chiunque voglia bypassare il sistema non può semplicemente scollegarlo!

Quando il circuito è acceso, il LED blu dovrebbe accendersi per mostrare che il dispositivo è operativo. Tenendo la scheda principale sopra il lettore, la si mette in modalità amministratore, perché tutti e tre i LED lampeggiano. Mentre lampeggiano, puoi tenere altre carte o telecomandi sul lettore per aggiungere o togliere i diritti di accesso. Lampeggerà in verde per dare accesso e in blu per togliere. Utilizzare di nuovo la scheda principale per uscire dalla modalità amministratore.

Ora, quando si tiene una carta o un telecomando con accesso al lettore, dovrebbe lampeggiare in verde e aprire il lucchetto. Se lampeggia in rosso, l'accesso è stato negato!

Tutto fatto!

Sebbene questo progetto sia un semplice inizio nell'uso dei dispositivi RFID nella configurazione fai-da-te, non è la configurazione più sicura. Non suggeriamo alla giuria di sistemare questo sulla tua porta di casa.

È possibile creare l'intero meccanismo in una scatola e utilizzare il solenoide per bloccarlo. Compila la casella con i cookie e usa la tua chiave principale per decidere chi ha accesso e chi no. Diventa il maestro dei cookie!

Potresti eliminare del tutto il solenoide e attaccare una striscia LED al suo posto e avere una luce RFID attivata. È possibile utilizzare le stesse idee per visualizzare i dati come una password Wi-Fi su un piccolo schermo quando una scheda o un telecomando con accesso viene trattenuto dal lettore.

Hai usato RFID nei tuoi allestimenti a casa? Facci sapere i tuoi progetti nella sezione commenti qui sotto!

Credito di immagine: Annmarie Young tramite Shutterstock.com