Дверной замок с технологией RFID / NFC

Ознакомившись с этой статьей, мы с вами узнаем, как установить электронный замок под управлением Ардуино и с контролем RFID / NFC.
Демонстрацию работы устройства можно посмотреть на видео ниже.

Инструменты и материалы:
-Плата интерфейса UART RYRR10S_Lite. Это считыватель NFC / RFID, который поддерживает протокол UART. Т.е. может взаимодействовать с любым микроконтроллером, используя только 2 контакта. Плата также способна взаимодействовать с любым микроконтроллером по протоколу SPI. Он поддерживает большинство протоколов NFC и RFID, таких как ISO / IEC 18092, ISO / IEC 15693, ISO / IEC 14443A, ISO / IEC 14443B. Эта плата поставляется со встроенной антенной на печатной плате.;
-Arduino UNO. Плата микроконтроллера Arduino UNO будет использоваться для управленияс считывателем NFC, ЖК-дисплеем и электромагнитным замком.;
-ЖК-дисплей. ЖК-дисплей 16x2 символа используется в проекте для отображения статуса блокировки и аутентификации.;
-Электромагнитный замок. Можно управлять замком этого типа, подавая электрическое напряжение на входные клеммы замка. В данном проекте используется замок на 12В.;
-Регулируемый повышающий преобразователь. В проекте используется литий-ионный аккумулятор 3,7 В. Для повышения напряжения до 12 В используется повышающий преобразователь;
-Держатель литий-ионного аккумулятора 2X18650. Для размещения батареи необходим батарейный отсек.;
-Литий-ионный аккумулятор 18650;
-NFC-карта. Предназначена для активации замка.;
-Транзистор;
-Провода;
-Двусторонний скотч;
-Монтажная плата;
-Термоклей;
-Паяльные принадлежности;


Шаг первый: схема
Основная часть схемы - это плата микроконтроллера Arduino. Считыватель NFC Reyax 13,56 МГц подключен к Arduino с помощью программного порта UART для чтения карт NFC или RFID. ЖК-дисплей 16x2 используется для отображения статуса блокировки и информации об авторизации карты. Для обеспечения питания системы используется литий-ионная батарея 3,7 В. Для преобразования 3,7 В в 12 В используется модуль повышающего преобразователя постоянного тока.

Поскольку вывод Arduino не может напрямую управлять электромагнитным замком, для переключения используется биполярный транзистор и подключенный к его базе резистор 1 кОм.

Диод общего назначения подключен встречно-параллельно, чтобы защитить электронику от скачков высокого напряжения, генерируемых катушкой замка во время переключения.

Подключение между Arduino и считывателем Reyax NFC осуществляется следующим образом:
-TX считывателя NFC к Arduino D4
-RX считывателя NFC к Arduino D5.
-вывод VDD считывателя Reyax к Arduino 5V.
-GND к Arduino GND
Подключение между ЖК-дисплеем и Arduino:
-вывод RS ЖК-дисплея к Arduino D13.
-вывод E ЖК-дисплея к Arduino D12
-вывод D4 ЖК-дисплея к Arduino D11.
-вывод D5 ЖК-дисплея к Arduino D10.
-вывод D6 ЖК-дисплея к Arduino D9.
-вывод D7 ЖК-дисплея к Arduino D8
-контакты LED-, R / W, GND ЖК-дисплея к GND Arduino.
-VDD ЖК-дисплея к Arduino 5V.
- LED + к 5V Arduino через резистор 220 Ом.
-Vo к GND через резистор 1K
-Vo к 5 В через резистор 10 кОм
-Резисторы 1 кОм и 10 кОм определяют контраст ЖК-дисплея.

Изменение значения приведет к изменению контрастности ЖК-дисплея.
В этом проекте можно использовать одну или две литий-ионные батареи. Если используются двойные ячейки, их следует соединить последовательно. Последовательное подключение увеличит напряжение примерно до 8 В. Некоторые повышающие преобразователи не могут правильно преобразовать 3,7 В в 12 В. В этом случае хорошим решением будет два последовательно соединенных элемента. Для обеспечения питания Arduino можно напрямую подключить выход батареи к контакту Vin Arduino (если используется два аккумулятора).

Если аккумулятор один, то питание для Arduino необходимо брать с выхода повышающего преобразователя. Также можно подавать питание на плату Arduino через вывод 5V Arduino. В этом случае необходимо использовать регулятор 7805 для получения выходного напряжения 5 В от повышающего преобразователя.

Если при подаче напряжения 12 В соленоид не работает, нужно убедитесь, что повышающий преобразователь способен обеспечить достаточный ток (по крайней мере 1 А).


Ниже можно скачать два файла с техническим описанием RFID-считывателя.
RYRR10S_Lite.pdf
RYRR10S_EN.pdf

Шаг второй: подготовка ЖК-дисплея
ЖК-дисплей, используемый в этом проекте, представляет собой ЖК-дисплей размером 16 x 2 символа. Это параллельный ЖК-дисплей, т.е. данные с микроконтроллера отправляются на ЖК-дисплей параллельно. Он может работать в 4-битном и 8-битном режимах. В этом проекте он используется в 4-х битном режиме, чтобы оставить свободными 4 контакта Arduino. В 4-битном режиме нужно подключить контакты RS, EN, D4-D7 (всего 6) ЖК-дисплея к Arduino.

Для подключения ЖК-дисплея к Arduino мастер использовал кабель на 8 линий. Одна сторона кабеля припаивается к контактным выводам дисплея, вторая к штыревому разъему установленному на плате.

Шаг третий: подготовка драйвера соленоида
Вывод Arduino не может обеспечивать ток и напряжение, необходимые для управления катушкой соленоидного замка. Значит нужно использовать транзистор или реле, чтобы управлять катушкой с помощью сигнала Arduino. Для этой цели можно использовать любой силовой транзистор общего назначения. Мастер пробовал транзисторы D880 и 2N2222. Если используется один транзистор 2N2222, то он сильно нагревается. Два транзистора 2N2222 подключенных параллельно отлично работает. Если используется биполярный транзистор необходимо подключить к базе транзистора токоограничивающий резистор.

Шаг четвертый: подключение к повышающему преобразователю
В проекте используются один или два литий-ионных аккумулятора. При желании можно также использовать 4 элемента по 1,5 В. В любом случае, нужно использовать повышающий преобразователь, который преобразует напряжение батареи в 12 В.

Шаг пятый: программное обеспечение
Ниже можно скачать код для данного проекта. Мастер использует программную последовательную библиотеку для связи с NFC-считывателем с помощью программного обеспечения, определяющего последовательный порт. Аппаратный последовательный порт используется для отладки. Программа имеет возможность считывать различные типы карт

Rfid_door_lock.ino

Шаг шестой: подключение считывателя Reyax RFID/NFC
Для чтения карты RFID используется считыватель RFID. Есть различные типы считывателей RFID и карт. Мастер использую RFID-считыватель UART производства Reyax, основанный на популярном чипе CR95HF от ST semiconductor. Этот считыватель может обнаруживать карту на расстоянии до 10 см.

Так же можно выбрать любой другой считыватель с подобными параметрами.

Шаг седьмой: сборка и тестирование
После подготовки всех деталей необходимо собрать устройство согласно схемы. Для тестирования, в качестве основания, мастер использует доску. После проверки устройства на работоспособность, можно установить его в необходимое место и использовать по назначению.

Источник (Source)