Acest proiect a fost realizat la solicitarea unui prieten pentru a-l instala pe usa unui depozit. Pe viitor, mai multe au fost făcute la cererea prietenilor și cunoscuților. Designul s-a dovedit a fi simplu și de încredere. Acest dispozitiv funcționează astfel: trece doar acele carduri RFID care au fost introduse anterior în memoria dispozitivului.
Principalele caracteristici ale controlerului de acces:
Carduri RFID format EMmarin 125kHz
Microcontroler ATtiny13
Numărul de carduri / brelocuri - 10.
Butonul „OPEN” este în mod normal deschis, protejat împotriva lipirii.
Ieșire de control blocare, tranzistor cu efect de câmp de curent ridicat, mod de funcționare cu blocare (se pornește temporar).
Alimente - 12v.
Consum în modul standby - 35 mA.
Număr carduri de acces/cheicuri - 10 buc.
Lungimea comunicării cu butonul „DESCHIS” este de 10 metri.
Tip ieșire control blocare - scurgere deschisă (tranzistor cu efect de câmp puternic, curent de până la 2A).
Schema schematică a controlerului de control acces pe carduri RFID 125KHz (Em-Marin) pentru 10 carduri (pe microcontrolerul ATtiny13):
Dacă trebuie să controlați o încuietoare electromagnetică, trebuie să instalați un releu de ieșire cu grupul de contacte necesar.
Aspectul validatorului RFID asamblat:
Instalarea Fuse-bits în PonyProg:
Funcționarea dispozitivului, descărcați videoclipul înregistrat de autor.
De asemenea, unul dintre cititori a postat un videoclip cu dispozitivul asamblat:
Instructiuni de programare
Mod de funcționare - când se aplică controlerului 12V, LED-ul clipește la 1 Hz.Modul de programare - LED-ul clipește 2Hz.
Când apăsați butonul „DESCHIS”, o serie de bipuri scurte în timpul deschiderii încuietorii.
Semnale sonore
1 bip scurt - cardul sau telecomanda este stocată în memoria controlerului.2 bipuri scurte - cardul sau telecomanda este deja stocată în memoria controlerului.
5 bipuri scurte - ieșiți din modul de programare.
1 semnal lung- memoria cardului a fost ștearsă din controler.
Bipuri scurte continue - memoria cardului/cheii este plină, maxim 10 buc. (necesită oprirea controlerului).
Înregistrarea MASTER CARD și ora de deschidere a blocării
1 - Opriți controlerul.
2 - Apăsați butonul „OPEN”.
3 - În timp ce țineți apăsat butonul, conectați alimentarea la controler, după 5 secunde. controlerul „BEEPS”, LED-ul va clipi la o frecvență de 2 Hz.
4 - Eliberați butonul.
5 - Aduceți o cartelă sau o cheie în zona de citire, se va auzi un singur bip, cardul principal sau cheia sunt ÎNREGISTRATE, în timp ce timpul de deschidere a blocării de 1 secundă va fi înregistrat.
6 - Ținând cardul sau cheia în zona de lectură - numărăm semnale sonore. Cantitatea determină timpul necesar de deschidere a broaștei, cu 1 sec., dar nu mai mult de 32 sec.
7 - Opriți alimentarea controlerului sau faceți o pauză timp de 30 de secunde.
Se șterge toată memoria cardului
1 - Mod de operare.2 - Apăsați butonul „OPEN” și în timp ce îl țineți, aduceți cardul MASTER sau brelocul la cititor și țineți-l apăsat, după 5 secunde se va auzi un bip lung - memoria cardurilor / brelocul a fost ștearsă.
3 - Eliberați butonul, scoateți cardul sau telecomanda.
Caracteristici:
Frecvența notch: 125KHz
Alimentare: +5 VDC
Date de ieșire: serial, 2400 bps 8N1. Eliberat din 10 cifre număr de serie etichete.
Poza 1:Figura 2:
Introducere
Acest cititor RFID funcționează cu etichete de 125 kHz în carduri de dimensiunea unui card de credit și brelocuri de 125 kHz (Figura 1). Acesta utilizează protocolul EM4100. Când aduceți eticheta RFID aproape (4-5 cm) de bobina cititorului (L1), cititorul citește 10 cifre identificator unic etichetați și transmiteți-l ca caractere ASCII prin ieșire serială la 2400 de biți pe secundă.
Circuitul include un dispozitiv de semnalizare care emite bipuri intermitente atunci când eticheta este citită cu succes.
Descriere
Voi încerca să explic în câteva cuvinte cum funcționează un cititor RFID. Controlerul ATtiny13 folosește funcția PWM pentru a genera un semnal de undă pătrată de 125 kHz. Acest semnal este scos de la pinul PB0. Pe marginea de fugă a impulsului la pinul PB0 (zero logic „0”), tranzistorul T1 este închis. Astfel, bobina L1 este excitată prin rezistorul R1 (nominal 100 ohmi) de la tensiunea +5V. Când pulsul de pe pinul PB0 crește (logic „1”), tranzistorul T1 se pornește și unul dintre bornele bobinei L1 este conectat la GND. Condensatorul C2 este conectat în paralel la bobina L1, creând un oscilator LC. Datele de comutare ale bobinei L1 de la unu logic la zero logic au loc de 125.000 de ori pe secundă (125 kHz).
Figura 3: Oscilații ale unui semnal cu o frecvență de 125 kHz, care sunt transmise de la bobina L1 și condensatorul C2.
Cititorul RFID transmite energie către transponder (etichetă) prin crearea unui câmp electromagnetic. Transferul de energie între cititorul RFID și etichetă are loc pe același principiu ca și lucrul transformatoare , tensiune de conversie 220 V rețea curent alternativ la 12 V AC, datorită câmpului magnetic pe care îl creează înfășurarea primară. În cazul nostru, înfășurarea primară este cititorul RFID, iar înfășurarea secundară este eticheta RFID. Singura diferență este că în circuitul cititorului RFID nu există un circuit magnetic din oțel între cele două bobine (o bobină este situată pe partea laterală a cititorului, iar cealaltă bobină este în eticheta RFID). Componentele D1, C3 și R5 alcătuiesc demodulatorul semnal AM (AM = modulație de amplitudine).
Transfer de date între etichete și cititor.
Cum transmit etichetele date către cititor? Foarte simplu! Când o etichetă dorește să transmită un zero logic „0” cititorului, aplică o „încărcare” liniei sale de alimentare pentru a extrage mai multă putere de la cititor. Acest lucru cauzează o mică cădere de tensiune pe partea cititorului RFID. Acest nivel de tensiune este zero logic „0” (vezi Figura 4). Concomitent cu transmiterea de către cititor a unui semnal cu frecvența de 125 kHz, citește tensiunea semnalului transmis prin filtrele D1, C3 și R5, C1. Când eticheta scade tensiunea, așa cum sa menționat mai devreme, cititorul citește această cădere de tensiune ca un zero logic „0”. Dacă eticheta nu necesită putere suplimentară, nu provoacă o cădere de tensiune. Aceasta corespunde unității logice „1” (Figura 3). Lungimea „unui” sau „zerourilor” depinde de rata de date seriale. De exemplu, pentru o frecvență purtătoare de 125 kHz, nu obținem o rată de date de 125.000 de biți pe secundă! Transferul de date de la etichetă la cititor variază de la 500 la 8.000 de biți pe secundă.
Figura 4:Captură de ecran cu transmiterea datelor... 10101...Figura 5
- Eticheta RFID de 125 kHz transmite 64 de biți.
- Primii 9 biți sunt biții de început ai transmisiei (întotdeauna „1”).
- Următorii 4 biți sunt biții inferiori ai ID-ului utilizatorului (D00,..., D03).
- Următorul 1 bit (P0) este bitul de paritate al celor 4 biți anteriori.
- Următorii 4 biți sunt cei mai importanți biți ai ID-ului utilizatorului (D04,..., D07).
- Următorul 1 bit (P1) este bitul de paritate al celor 4 biți anteriori.
- Următorii 4 biți sunt prima parte a numărului de serie etichetei de 32 de biți (D08,..., D11).
- Bitul PC0 este bitul de paritate al biților D00, D04, D08, D12, D16, D20, D24, D28, D32 și D36 (biții sunt în aceeași coloană).
- Biții PC1, PC2, PC3 sunt biții de paritate ai următoarelor trei coloane.
Verificarea datelor este efectuată de controlerul ATtiny13 prin calcularea bitului de paritate al fiecărui rând și al fiecărei coloane de biți de paritate care sunt recepționați în datele etichetei RFID transmise.
Fabricarea bobinei
Bobina are un diametru de 120 mm și 58 de spire. Pentru orice eventualitate, lăsați niște sârmă de cupru pentru încă 2-3 spire (60-61 de spire în total). Pentru realizare distanta maximaÎntre eticheta RFID și cititor (între etichetă și bobina antenă a cititorului), trebuie să calibrați bobina. Dacă conectați un osciloscop la punctul comun de conectare al lui R1 și L1, veți vedea locul marcat cu un cerc roșu în figura din stânga. Aceasta înseamnă că bobina L1 trebuie calibrată.
Cum se calibrează bobina L1?
Activați cititorul RFID:
1. După conectarea sondei osciloscopului la punctul comun R1, L1, încercați să îndepărtați încet sau să adăugați puțin fir de cupru (creșteți sau micșorați numărul de spire) bobinei până când zgomotul este eliminat.
2. Dacă nu aveți un osciloscop, încercați să mutați eticheta RFID aproape de bobina L1 până când eticheta este recunoscută de cititor. Dacă marca dvs. este detectată la o distanță de 2 cm de bobina L1, atunci încercați să adăugați câteva spire de sârmă de cupru pentru bobina L1 pentru a vă asigura că semnul este detectat la o distanță mai mare (de exemplu, 3 cm).
Încercați aceiași pași prin îndepărtarea spirelor firului de cupru din bobina L1. În acest fel, veți obține distanța maximă dintre semne și bobina L1.
Am făcut o bobină L1 de 120 mm cu 58 de spire, dar ulterior am vrut să o fac mai mică. Așa că am pliat bobina în jumătate, astfel încât să arate ca un „număr opt” (în formă de cifra opt) și am recalibrat. Astfel, bobina L1 din figuri are de fapt un diametru mai mic de 120 mm.
Bobina L1 din figură are un diametru de 60 mm și aproape 116 spire.
ProgramareATtiny13
Set de biți de configurare ATtiny13 (siguranțe): Siguranță mare: 0x1F și siguranță scăzută: 0x7A. Acest set de acordare ATtiny13 funcționează cu un oscilator intern de 9,6 MHz. Funcția de împărțire la 8 a ceasului de sistem este dezactivată.
Versiunea de firmware v1.00 are 1024 de octeți și ocupă 100% din memoria flash ATtiny13. Ar putea fi o idee bună să treceți la orice alt AVR cu 8 pini, cum ar fi ATtiny85, dacă doriți să adăugați unele funcționalități la codul sursă.
Proiectul este conceput de: Vassilis Serasidis ( Vassilis Serasidis) 18 august 2012
Limbaj de programare: DIN
Mediu de dezvoltare:
Microcontroler:ATtiny13 (oscilator intern de 9,6 MHz)
Lista elementelor radio
| Desemnare | Tip | Denumirea | Cantitate | Notă | Magazin | Blocnotesul meu |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | MK AVR pe 8 biți | ATtiny13 | 1 | La blocnotes | ||
| IC2 | Amplificator operațional | LM358 | 1 | La blocnotes | ||
| IC3 | Regulator liniar | LM78L05 | 1 | La blocnotes | ||
| T1 | tranzistor MOSFET | BS170 | 1 | La blocnotes | ||
| T2 | tranzistor bipolar | BC547B | 1 | La blocnotes | ||
| D1 | dioda redresoare | 1N4148 | 1 | La blocnotes | ||
| C1 | Condensator | 12 nF | 1 | La blocnotes | ||
| C2 | Condensator | 1,5 nF | 1 | La blocnotes | ||
| C3 | Condensator | 4,7 nF | 1 | La blocnotes | ||
| C4, C5 | condensator electrolitic | 100uF | 2 | La blocnotes | ||
| C6 | Condensator | 100 nF | 1 | La blocnotes | ||
| R1 | Rezistor | 100 ohmi | 1 | La blocnotes | ||
| R2 | Rezistor | 1 kOhm | 1 | La blocnotes | ||
| R3 | Rezistor | 390 kOhm | 1 | La blocnotes | ||
| R4, R8 | Rezistor | 33 kOhm | 2 | La blocnotes | ||
| R5 | Rezistor | 270 kOhm | 1 | La blocnotes | ||
| R6 | Rezistor |
Tutorialul de astăzi este despre cum să utilizați un cititor RFID cu Arduino pentru a crea un sistem simplu de blocare, în cuvinte simple- Blocare RFID.
RFID (Eng. Radio Frequency IDentification, identificarea prin radiofrecvență) este o metodă de identificare automată a obiectelor în care datele stocate în așa-numitele transpondere, sau etichete RFID, sunt citite sau scrise cu ajutorul semnalelor radio. Orice sistem RFID constă dintr-un cititor (cititor, cititor sau interogator) și un transponder (alias etichetă RFID, uneori se folosește și termenul etichetă RFID).
Tutorialul va folosi o etichetă RFID cu un Arduino. Dispozitivul citește identificatorul unic (UID) al fiecărei etichete RFID pe care o plasăm lângă cititor și îl afișează pe afișajul OLED. Dacă UID-ul etichetei este egal cu valoarea predefinită care este stocată în memoria Arduino, atunci vom vedea mesajul „Deblocat” pe afișaj. Dacă identificatorul unic nu este egal cu valoarea predefinită, mesajul „Deblocat” nu va apărea - vezi fotografia de mai jos.
Castelul este închis
Castelul este deschis
Detalii necesare pentru a crea acest proiect:
- Cititor RFID RC522
- Afișaj OLED
- Tabla de paine
- fire
Detalii suplimentare:
- baterie (bancă de putere)
Costul total al componentelor proiectului a fost de aproximativ 15 USD.
Pasul 2: Cititor RFID RC522
Fiecare etichetă RFID are un mic cip (cartel alb în fotografie). Dacă îndreptați o lanternă spre acest card RFID, puteți vedea un mic cip și o bobină care îl înconjoară. Acest cip nu are o baterie pentru a genera energie. Primește putere de la cititor fără fir folosind această bobină mare. Este posibil să citiți un astfel de card RFID de la o distanță de până la 20 mm.
Același cip există și în etichetele RFID pentru chei.
Fiecare etichetă RFID are un număr unic care o identifică. Acesta este UID-ul care este afișat pe afișajul OLED. Cu excepția acestui UID, fiecare etichetă poate stoca date. Acest tip de card poate stoca până la 1.000 de date. Impresionant, nu-i așa? Această funcție nu va fi utilizată astăzi. Astăzi, tot ceea ce interesează este identificarea unui anumit card prin UID-ul său. Cititorul RFID și aceste două carduri RFID costă aproximativ 4 USD.
Pasul 3 Display OLED
Tutorialul folosește un monitor OLED 128x64 I2C de 0,96 inchi.
Acesta este un afișaj foarte bun de utilizat cu Arduino. Este un display OLED și asta înseamnă că are un consum redus de energie. Consumul de energie al acestui display este de aproximativ 10-20mA și depinde de numărul de pixeli.
Display-ul are o rezoluție de 128 pe 64 de pixeli și are dimensiuni mici. Există două opțiuni de afișare. Unul dintre ele este monocrom, iar celălalt, ca cel folosit în tutorial, poate afișa două culori: galben și albastru. Partea de sus a ecranului poate fi doar galbenă, iar partea de jos albastră.
Acest afișaj OLED este foarte luminos și are o bibliotecă grozavă și foarte frumoasă pe care Adafruit a dezvoltat-o pentru acest afișaj. În plus, afișajul folosește o interfață I2C, astfel încât conectarea la Arduino este incredibil de ușoară.
Trebuie doar să conectați două fire, cu excepția Vcc și GND. Dacă sunteți nou în Arduino și doriți să utilizați un afișaj ieftin și simplu în proiectul dvs., începeți aici.
Pasul 4: Adunarea tuturor pieselor împreună
1 Descrierea cititorului RFID RC522
Modulul RFID-RC522 se bazează pe cipul NXP MFRC522. Acest cip oferă comunicație fără fir bidirecțională (până la 6 cm) la o frecvență de 13,56 MHz.
Cipul MFRC522 acceptă următoarele opțiuni de conectare:
Folosind acest modul, puteți scrie și citi date din diverse etichete RFID: brelocuri de la interfoane, carduri de plastic și bilete pentru metrou și transport terestru, precum și etichete NFC care câștigă popularitate.
RFID este prescurtarea de la „Radio Frequency IDentification” și se traduce prin „Radio Frequency Identification”.
NFC este „comunicare în câmp apropiat”, „comunicare în câmp apropiat” sau „comunicare aproape fără contact”.
2 Schema de conexiuni RFID-RC522 la Arduino
Să conectăm modulul RFID-RC522 la Arduino prin interfața SPI conform diagramei de mai sus.
Modulul este alimentat de o tensiune de 2,5 până la 3,3 V. Restul pinii sunt conectați la Arduino astfel:
| Pin RC522 | Pin Arduino |
|---|---|
| RST | D9 |
| SDA(SS) | D10 |
| MOSI | D11 |
| MISO | D12 |
| SCK | D13 |
De asemenea, nu uitați că Arduino are o specialitate conector ICSP pentru a lucra pe interfața SPI. Pinout-ul său este de asemenea prezentat în ilustrație. Puteți conecta pinii RST, SCK, MISO, MOSI și GND ai modulului RC522 la antetul ICSP de pe Arduino.
3 Biblioteca pentru munca Arduino cu RFID
Cipul MFRC522 are o funcționalitate destul de extinsă. Vă puteți familiariza cu toate posibilitățile examinând pașaportul ei (fișa de date). Suntem pentru cunoașterea posibilităților acest aparat vom folosi una dintre bibliotecile gata făcute scrise pentru Arduino funcționează cu RC522. Descărcați-l și extrageți-l în directorul Arduino IDE\libraries\
Instalarea bibliotecii „rfid-master” pentru ca Arduino să funcționeze cu etichete RFID Apoi lansați IDE-ul Arduino.
4 Schiță pentru citirea informațiilor, scris pe eticheta RFID
Acum să deschidem schița din exemple: Exemple de fișiere MFRC522 DumpInfoși încărcați-l în memoria Arduino.
Această schiță determină tipul de dispozitiv atașat la cititor și citește datele scrise pe eticheta sau cardul RFID, apoi le trimite la portul serial.
#include
Textul schiței este destul de bine comentat.
Pentru o cunoaștere mai completă a bibliotecii, studiați fișierele MFRC522.hȘi MFRC522.cpp din director rfid master.
5 Dump de date cu etichete RFID
Să pornim monitorul port serial Comanda rapidă de la tastatură Ctrl+Shift+M, prin meniu Instrumente sau butonul lupei. Acum să atașăm cititorului un bilet de metrou sau orice altă etichetă RFID. Monitorul portului serial va afișa datele scrise pe eticheta sau biletul RFID.
De exemplu, în cazul meu, aici sunt criptate un număr unic de bilet, data achiziției, data expirării, numărul de călătorii rămase, precum și informațiile despre servicii. Vom analiza într-unul din articolele viitoare ceea ce este înregistrat pe hărțile de metrou și transport de suprafață.
Notă
Da, folosind modulul RFID-RC522, puteți scrie date pe un bilet de metrou. Dar nu te măgulește, fiecare card are un contor nereinscriptibil de cicluri de scriere, așa că nu vei putea „adăuga” călătorii în metroul tău - va fi detectat imediat și cardul va fi respins de turnichet :) Dar folosind bilete de metrou pentru a înregistra cantități mici de date pe ele - de la 1 până la 4 kb - poți. Iar modurile în care îl poți folosi sunt limitate doar de imaginația ta.
RFID (Radio Frequency Identification) folosește câmpuri electromagnetice pentru a identifica și urmări automat etichetele atașate la obiecte. Etichetele conțin informații stocate electronic. Etichetele pasive colectează energie din semnalele radio de la un cititor RFID din apropiere. Etichetele active au o sursă de energie locală (cum ar fi o baterie) și pot funcționa la sute de metri distanță de cititor. Spre deosebire de un cod de bare, eticheta nu trebuie să se încadreze în scopul dispozitivului, așa că poate fi încorporată în obiectul urmărit. RFID este una dintre metodele de identificare automată și de colectare a datelor.
Aplicație
Etichetele RFID sunt folosite în multe industrii. De exemplu, un cititor RFID atașat la o mașină în timpul producției poate fi folosit pentru a urmări progresul de-a lungul unei linii de asamblare. Produsele farmaceutice etichetate pot fi urmărite prin depozite. Implantarea de microcipuri RFID în animale face posibilă identificarea animalelor.
Deoarece etichetele RFID pot fi atașate banilor, îmbrăcămintei și proprietății sau implantate în animale și oameni, capacitatea de a citi informații personale fără consimțământul utilizatorului cauzează problema serioasa intimitate. Aceste riscuri au condus la dezvoltarea unor specificații standard privind securitatea datelor cu caracter personal. Etichetele pot fi, de asemenea, folosite în magazine pentru a accelera procesul de comandă și pentru a preveni furtul.
Istorie
În 1945, Leon Theremin a inventat un dispozitiv de ascultare pentru Uniunea Sovietică care retransmitea unde radio cu informații audio adăugate. Vibrațiile sonore în timpul vibrației au afectat diafragma, care a schimbat ușor forma rezonatorului, care a modulat frecvența radio reflectată. Deși acest dispozitiv era dispozitiv ascuns pentru ascultare, mai degrabă decât o etichetă de identificare, este considerată precursorul cititorului USB RFID deoarece a fost activat de undele audio de la sursă externă. Transponderele sunt încă folosite de majoritatea aeronavelor care operează. În trecut, tehnologia similară, cum ar fi cititorul RFID, a fost folosită în mod regulat de Aliați și Germania în al Doilea Război Mondial pentru a identifica aeronave.
Dispozitivul lui Mario Cardullo, brevetat pe 23 ianuarie 1973, a fost primul adevărat precursor al RFID modern, deoarece era un receptor radio pasiv cu memorie. Dispozitivul original era pasiv, alimentat de un semnal de interogare. Acesta a fost demonstrat în 1971 guvernului orașului New York și altor potențiali utilizatori și a constat într-un transponder cu memorie de 16 biți pentru utilizare ca dispozitiv de plată. Principalul brevet Cardullo acoperă utilizarea frecvențelor radio, a sunetului și a luminii ca mediu de transmisie.
Domeniul de utilizare
Planul de afaceri inițial, prezentat investitorilor în 1969, a arătat următoarele aplicații pentru cititorul RFID:
- utilizarea în transport (identificarea autovehiculelor, sistem automat plată, plăcuță de înmatriculare electronică, manifest electronic, traseu vehicul, monitorizare performanță vehicul);
- bancar (carnet de cecuri electronic, electronic Card de credit);
- personal, porti automate, supraveghere); industria medicală (identificare, istoricul pacientului).
O demonstrație timpurie a puterii reflectate (backscatter modulată) a etichetelor RFID, atât pasive, cât și semi-pasive, a fost realizată de Stephen Depp, Alfred Koelle și Robert Fryman la Laboratorul Național Los Alamos în 1973. sistem portabil a rulat la 915 MHz și a folosit etichete pe 12 biți. Această metodă este utilizată de majoritatea cititoarelor moderne UHFID și RFID cu microunde. În viața modernă, astfel de dispozitive sunt la mare căutare.
Specificație
Sistemul RFID folosește etichete atașate la obiecte identificabile. Atunci când faceți un cititor RFID cu propriile mâini, trebuie avut în vedere faptul că emițătoarele-receptoare radio bidirecționale, numite interogatori sau cititoare, trimit un semnal etichetei și citesc răspunsul acesteia. Etichetele RFID pot fi pasive, active sau pasive. O etichetă activă are o baterie încorporată și își transmite periodic semnalul de identificare. Baterie pasivă (BAP) are o baterie mică la bord și este activată de prezența unui cititor RFID. Eticheta pasivă este mai ieftină și mai mică pentru că nu are baterie. În schimb, eticheta folosește unda radio transmisă de cititor. Cu toate acestea, pentru ca o etichetă pasivă să funcționeze, trebuie să fie iluminată cu un nivel de putere de aproximativ o mie de ori mai puternic decât pentru transmisia semnalului. Acest lucru afectează interferența și radiația.
