Cerradura inteligente de bricolaje con Arduino y RFID

Caminas hacia una cerradura invisible de la que solo tú tienes la llave y la abres sin siquiera tocarla. ¿Se ve bien? Hoy vamos a construir una cerradura inteligente simple basada en RFID utilizando un Arduino como columna vertebral y algunos componentes económicos.

La tecnología detrás de este proyecto ya se utiliza en muchas industrias. Cualquiera que haya trabajado en una oficina moderna o haya usado el transporte público probablemente lo habrá usado todos los días. RFID (identificación por radiofrecuencia) identifica los datos almacenados en un chip en una tarjeta o dongle y los compara con una lista de etiquetas que ya han sido escaneadas.

Construiremos un circuito de prueba para controlar el acceso utilizando un módulo lector Mifare MFRC522, para abrir y cerrar una cerradura. Usaremos una tarjeta maestra para agregar o eliminar el acceso a diferentes etiquetas y crear una lectura LED simple para informarnos qué está sucediendo en el sistema.

Finalmente, agregaremos un solenoide para que actúe como pestillo y un MOSFET para encenderlo y apagarlo de manera segura usando nuestro Arduino.

El lector MFRC522 puede leer y escribir datos en chips RC522 y almacenar estos datos en la EEPROM de Arduino. Esta sería una gran adición a cualquier configuración de bricolaje y es especialmente relevante para cualquier sistema básico de seguridad para el hogar. Se puede usar junto con sistemas de alarma de bricolaje o sistemas de cámaras de seguridad de bricolaje.

Usted necesitará

• Arduino. Usamos un Uno, aunque cualquier placa Arduino o clon será suficiente.
• 3 resistencias de 220 ohmios
• 1 resistencia de 10k ohmios
• Mosfet de canal N de nivel lógico
• Módulo MFRC522 con al menos dos tarjetas/fobs para lectura. La mayoría vienen con uno de cada uno y se pueden comprar por menos de $2pero probablemente ya tenga uno en su billetera en forma de tarjeta de viaje pública.
• LED rojos, azules y verdes
• solenoide 12v ($2)
• fuente de alimentación de 12v
• Protoboard y cables de conexión

El módulo MFRC522

La estrella de esta configuración es un módulo económico MFRC522, que viene con una tarjeta y un mando que contiene un s50 chip, cada uno almacenando su propio número de identificación permanente (UID). Ambos son funcionalmente idénticos, solo que de una manera diferente.

empezar a buscar MFRC522 library en el administrador de bibliotecas de tu Arduino IDE e instálalo. Alternativamente puedes descargar la biblioteca e instalarlo manualmente en la carpeta de bibliotecas. Si eres totalmente nuevo en Arduino, ¡puede que este manual te resulte útil para empezar!

La biblioteca también contiene un diagrama de Fritzing, que anoté indicando cómo conectar el módulo a su Arduino.

credito de imagen: miguel balboa a través de Github

Tenga cuidado: esta placa funciona con 3,3 V, no con 5 V, así que tenga cuidado de conectarla al pin correcto.

Para probar la configuración, abra el Información de volcado boceto de Archivo > Ejemplos > MFRC522 > DumpInfo y súbelo a tu placa Arduino. Abra el monitor serial y sostenga uno de sus objetos RFID hacia el lector. Debería ver algo como esto:

Si obtiene errores de lectura diciendo

MIFARE_Read() failed: Timeout in communication

o

PCD_Authenticate() failed: Timeout in communication

, no se preocupe. Probablemente significa que no mantuvo la etiqueta en el lector el tiempo suficiente para leer todos los datos. Siempre que obtenga el UID de la tarjeta (que se lee una vez que la etiqueta está dentro del alcance del lector), funcionará con este proyecto. Si no obtiene una lectura, verifique el cableado y vuelva a intentarlo.

el resto del circuito

Ahora que hemos verificado que nuestro módulo funciona, agreguemos el resto de los componentes. Conecta tus componentes así:

• Nuestra fuente de alimentación de 12v (desenchufada por ahora) se conecta a los rieles de nuestra placa de pruebas. Conecte el pin Arduino GND y el pin MFRC522 GND al riel de tierra.
• Los LED están conectados a los pines 2, 3 y 4 y al riel de tierra a través de resistencias de 220 ohmios.
• La pata de la puerta de nuestro MOSFET (a la izquierda en la imagen) se conecta al pin 5 y se conecta a tierra a través de una resistencia de 10k ohm. La pata de drenaje (central) se conecta a la terminal negativa de nuestro solenoide de 12v y la pata de fuente (derecha) se conecta al riel de tierra.
• Conecte el terminal positivo del solenoide de 12v y el VIN de Arduino al riel de 12v en la protoboard.

Con esta configuración, siempre que enviemos una señal ALTA desde el Arduino al MOSFET, permitirá que la corriente fluya hacia el solenoide. No hay nada que le impida usar un solenoide más potente o más pesado, aunque necesitará un transformador reductor para alimentar el Arduino a más de 12V. También preste mucha atención a la hoja de datos de su MOSFET para asegurarse de no sobrecargarla.

Después de que todo esté ensamblado, debería verse así:

Aunque no es necesario, creé un pequeño rig para simular una cerradura de puerta con piezas de madera.

modificando el boceto

Con el circuito construido, es hora de configurar nuestro Arduino Sketch. Convenientemente, la biblioteca MFRC522 viene con un esquema de ejemplo llamado Controle de acceso que hace casi exactamente lo que queremos que haga. Conecte su Arduino a su computadora y abra Archivo > Ejemplos > MFRC522 > AccessControl en el IDE de Arduino.

Hay una gran cantidad de información provista tanto en el esquema de muestra como en el Página de GitHub a la biblioteca. Solo tenemos que modificar algunas líneas. Alternativamente, puede descargar nuestro código modificado desde este GitHub esencia.

Primero, el boceto fue diseñado para un circuito con un solo LED RGB usando un ánodo común. No usaremos esto, así que simplemente comente esta sección.

//#define COMMON_ANODE

Ahora, haga coincidir nuestros pines LED con los definidos en el boceto.

#define redLed 3 // Set Led Pins
#define greenLed 4
#define blueLed 2

Necesitamos cambiar el pin del relé (aunque estamos usando un MOSFET en este caso) para que coincida con nuestra configuración.

#define relay 5 // Set MOSFET Pin

Para que sea más fácil cambiar el tiempo que permanece abierto el candado, creemos una variable para él.

int lockDelay=10000; // lock stays open for 10 seconds.

Sólo tenemos que hacer un cambio más. en lo profundo de la ciclo método, enterrado en una declaración if es la llamada al método concedido (300). Tenemos que cambiar eso para que use nuestro retraso retraso variable.

granted(lockDelay); // Open the door lock for lockDelay duration

Guarde el boceto con un nuevo nombre y cárguelo en su Arduino. Cuando haya terminado, abra el monitor serie. La primera vez que haga esto, le pedirá que escanee algo para usarlo como su tarjeta maestra. Sostenga su tarjeta en el lector y el UID de la tarjeta debe mostrarse en el monitor serial, junto con el mensaje Listo

¡Es eso! Su clave maestra está configurada. Desconecte su placa Arduino de la computadora. Los detalles de su clave maestra se guardarán en la EEPROM de Arduino incluso después de que se apague.

Grandes proyectos de Arduino para principiantes

Probando la configuración completa

Eche un último vistazo rápido a su cableado para asegurarse de que todo esté en su lugar y conecte su fuente de alimentación de 12v. En este punto, vale la pena mencionar que debe tener cuidado con el ciclo de trabajo de su solenoide. El solenoide económico que estoy usando para esta prueba no tiene un ciclo de trabajo del 100 %, por lo que no debe dejarse en la posición bloqueada durante largos períodos de tiempo. Para hacer de esto una configuración permanente, use un solenoide de ciclo de trabajo del 100 %. Aún mejor sería un solenoide normalmente cerrado (NC), que permanece bloqueado cuando no está alimentado. ¡También significa que cualquier persona que quiera eludir el sistema no puede simplemente desconectarse!

Cuando se enciende el circuito, el LED azul debe encenderse para mostrar que el dispositivo está operativo. Sostener la tarjeta maestra sobre el lector lo pone en modo de administración y debería hacer que los tres LED parpadeen. Mientras parpadean, puede sostener otras tarjetas o llaveros sobre el lector para agregar o quitar derechos de acceso. Parpadeará en verde para dar acceso y en azul para retirar. Use la tarjeta maestra nuevamente para salir del modo de administración.

Ahora, cuando sostenga una tarjeta o un llavero con acceso de lector, debería parpadear en verde y abrir el candado. Si parpadea en rojo, ¡el acceso está denegado!

¡Todo listo!

Si bien este proyecto es un simple comienzo para usar dispositivos RFID en su configuración de bricolaje, no es la configuración más segura. No sugerimos que el jurado maneje esto por su puerta de entrada.

Podría construir todo el mecanismo en una caja y usar el solenoide para bloquearlo. Llene el cuadro con cookies y use su clave de acceso para decidir quién tiene acceso y quién no. ¡Conviértete en el maestro de las galletas!

Puede eliminar el solenoide por completo y colocar una tira de LED en su lugar y tener una luz activada por RFID. Puede usar las mismas ideas para mostrar datos como una contraseña de Wi-Fi en una pantalla pequeña cuando se coloca una tarjeta o un llavero con acceso frente al lector.

¿Ha estado utilizando RFID en la configuración de su hogar? ¡Háganos saber acerca de sus proyectos en la sección de comentarios a continuación!