ساخت قفل کارتی RFID با ماژول RF01D و آردوینو

ساخت دربازکن RFID با آردوینو

تکنولوژی Radio Frequency Identification یا به اختصار RFID روشی برای شناسایی افراد یا کالاها بدون نیاز به تماس با استفاده از امواج رادیویی است. از این تکنولوژی و سیستم های مشابه مانند بارکد و اثر انگشت در جهت کاهش زمان و نیروی انسانی لازم برای وارد کردن اطلاعات به صورت دستی و افزایش دقت آن ها استفاده می شود. سیستم های ضدسرقت در فروشگاه های بزرگ، سیستم های امنیتی هوشمند، هوشمند سازی منازل، سیستم های خودکار رزرو غذا، دربازکن های خودکار و… نمونه هایی از کاربرد فناوری RFID می باشد.

در این پروژه آردوینو از مبحث آموزش آردوینو می خواهیم شما را با نحوه برنامه نویسی و ساخت یک دربازکن کارتی RFID با برد آردوینو Arduino آشنا کنیم. در طراحی و ساخت این پروژه برای اینکه بتوانیم برد آردوینو را به فناوری RFID مجهز کنیم از ماژول RFID مدل RF01D استفاده کرده ایم.

بعد قبل
ساخت قفل کارتی RFID با ماژول RF01D و آردوینو
ساخت قفل کارتی RFID با ماژول RF01D و آردوینو
ساخت قفل کارتی RFID با ماژول RF01D و آردوینو
ساخت قفل کارتی RFID با ماژول RF01D و آردوینو
ساخت قفل کارتی RFID با ماژول RF01D و آردوینو
بعد قبل

تجهیزات مورد استفاده RFID

سیستم های مبتنی بر فناوری RFID از 4 بخش عمده تشکیل شده اند که عبارتند از:

1- برچسب (Tag) که در بازار به نام های کارت یا تگ RFID نیز شناخته می شوند.

2- کارت خوان آر.اف.آی.دی (Reader)

3- آنتن و سیستم رادیویی

4- شبکه کامپیوتری

برچسب یا تگ RFID چیست؟

برچسب ها، مهمترین بخش یک سیستم RFID به شمار می روند. هر تگ RFID از یک آنتن و یک تراشه کوچک سیلیکنی تشکیل شده است. تراشه موجود در برچسب ها شامل یک گیرنده، یک مدولاتور رادیویی برای ارسال پاسخ به کارت خوان، مدار کنترلر، مقدار مشخصی حافظه و مدار منبع تغذیه می باشد. گاهی اوقات ممکن است مدار تغذیه، انرژی مورد نیاز تراشه را به طور کامل از سیگنال رادیویی دریافتی از کارت خوان تامین کند که در این صورت برچسب را برچسب غیر فعال (Passive Tag) می گویند. در مقابل اگر مدار منبع تغذیه، انرژی لازم را از یک باتری تامین کند، برچسب را برچسب فعال (Active Tag) می نامیم.

ساختار داخلی یک نمونه برچسب یا تگ RFID

ویژگی برچسب های فعال

مهمترین ویژگی برچسب های فعال، امکان برقراری ارتباط مطمئن در فواصل زیاد است، چراکه در آن ها نیاز به سیگنال رادیویی پیوسته برای تامین انرژی الکتریکی نیست. برای مثال می توان برچسب های فعال را در صورتیکه از یک آنتن مناسب در برچسب و کارت خوان استفاده شود، در فواصل 30 متری و حتی بیشتر به کار برد.

ویژگی برچسب های غیر فعال

برچسب های غیر فعال، به دلیل عدم استفاده از باتری، بسیار کوچکتر و ارزانتر از نوع فعالند. ویژگی دیگر آن ها، داشتن طول عمر بالاست. در مقایسه با برچسب های فعال که طول عمر باتری آن ها، حداکثر چند سال است، برچسب های غیر فعال چند دهه پس از تولید استفاده می شوند.

آنتن و فرکانس کاری RFID

لایه فیزیکی یک سیستم RFID از امواج رادیویی و آنتن تشکیل شده است که در حقیقت ارتباط بین کارت خوان و برچسب را برای انتقال اطلاعات بین آنها امکانپذیر می سازد. تقریبا تمام سیستم های RFID از باند فرکانسی استفاده می کنند که به دریافت مجوز نیاز ندارد. اینگونه باندها را اصطلاحا باندهای بدون مجوز (Unlicensed Spectrums) می نامند. باندهای بدون مجوز عبارتند از: باند فرکانسی LF با محدوده فرکانسی بین 125 تا 134/4 کیلوهرتز، باند HF در فرکانس مرکزی 13/56MHz باند UHF در فرکانس 915MHz و باند ISM در فرکانس مرکزی 2/4GHz است.

ماژول RF01D

همانطور که در ابتدا مطلب اشاره شد، هدف ما در این پروژه ساخت یک سیستم دربازکن خودکار با استفاده از فناوری RFID است. در این سیستم، ابتدا شناسه کارت های RFID در سیستم ذخیره می گردد و پس از آن با قرار دادن کارت در مقابل دستگاه، درب به طور خودکار باز می شود. اینکار با استفاده از ماژول کارت خوان RF01D ساخت شرکت مانگو (MANGO) انجام می گیرد. این ماژول برای شناسایی کارت های غیرفعال طراحی و ساخته شده است.

این ماژول, یک کارت خوان RFID با فرکانس کاری 125KHz برای کارت های غیر فعال 64 بیتی است. نمای ظاهری و ترتیب پایه های ماژول آر اف آی دی RFID مدل RF01D در شکل زیر نشان داده شده است.

نمای ظاهری و ترتیب پایه های ماژول آر اف آی دی RFID مدل RF01D

همان طور که مشاهده می کنید, این ماژول مجموعا دارای 12 پایه است که پایه های A1 و A2 برای اتصال آنتن در نظر گرفته شده است. آنتن استفاده شده در حقیقت یک سیم پیچ 345uH می باشد که روی ماژول نصب شده است. سایر پایه ها برای تغذیه, ارتباط با ماژول و تنظیم مد کاری در نظر گرفته شده اند. جدول زیر عملکرد هر پایه را نشان می دهد.

عملکرد هر پایه از ماژول RFID مدل RF01D

نحوه راه اندازی ماژول RF01D در حالت ارتباط RS232

در این حالت ماژول RF01D اطلاعات مربوط به برچسب یا تگ RFID را به شکل یک قاب داده و آسنکرون ارسال می کند. به این ترتیب که با هر بار کشیدن کارت، یک بسته 14 بایتی شامل 10 بایت اطلاعات کارت، یک بایت شروع (همواره 02H) یک بایت پایان (همواره 03H) و دو بایت CR (همواره 0DH) و LF (همواره 0AH) قبل از بایت پایانی ، ارسال می شود.

نقشه شماتیک راه اندازی ماژول RF01D در حالت ارتباط RS232

نقشه شماتیک پروژه ساخت قفل کارتی RFID با ماژول RF01D و آردوینو

نقشه شماتیک پروژه ساخت قفل کارتی RFID با ماژول RF01D و آردوینو

لیست قطعات مورد نیاز

برد آردوینو Arduino UNO R3 مدل DIP1 عدد
ماژول RFID ریدر مدل RF01D ID31 عدد
تگ RFID طرح جاسوئیچی با فرکانس 125KHz و رنگ آبی1 عدد
کارت RFID فرکانس 125KHZ1 عدد
رگولاتور ولتاژ 5 ولت L78051 عدد
ترانزیستور 2N3904 نوع NPN1 عدد
دیود 1N40071 عدد
مقاومت 1 کیلو اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 5 درصد2 عدد
مقاومت 10 کیلو اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 1 درصد2 عدد
مقاومت 330 اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 1 درصد1 عدد
تک سوئیچ 2 پایه DIP سایز 6x6x5 میلیمتر2 عدد
آداپتور 12V ولت 2A آمپر مدل بین راهی ساخت ایران1 عدد
خازن الکترولیتی 470uf میکروفاراد 16 ولت2 عدد
لامپ LED قرمز سایز 5mm میلی متر مدل مات2 عدد
بازر 5 ولتی با اسیلاتور داخلی1 عدد
LCD کاراکتری مدل 16×2 با Backlighting آبی1 عدد
رله 12V ولت معمولی تک کنتاکت با جریان 10 آمپر1 عدد
برد بورد (پروجکت برد) مدل GL2 عدد
سیم جامپر برد بوردی مدل دو سر نری (سری 40تایی)2 عدد

شرح عملکرد پروژه

عملکرد این دربازکن دیجیتالی به این صورت است که کاربر جهت وارد شدن باید کارت RFID خود را از نزدیکی ماژول RF01D عبور دهد. در صورتیکه کارت از قبل برای مدار تعریف شده باشد رله تعبیه شده بر روی مدار طی مدت زمانی که در برنامه توسط شما تعریف می شود، فعال خواهد ماند. در غیر اینصورت پیغام خطا بر روی ال سی دی کاراکتری تعبیه شده در مدار به نمایش در خواهد آمد. همچنین در مدار این پروژه دو کلید فشاری تعبیه شده است یک کلید برای افزودن کارت و کلید بعدی جهت حذف کارت مورد نظر، که در ادامه نحوه افزودن و حذف کارت شرح داده شده است.

نحوه افزودن کارت یا تگ RFID

در این پروژه شما می توانید تا حداکثر 10 عدد کارت را به آردوینو معرفی کنید. برای این منظور کافی است ابتدا کلید فشاری ADD را فشار دهید و خانه مورد نظر خود را از بین عدد 1 الی 10 انتخاب کنید، سپس در خانه حافظه مورد نظر کلید فشاری را در همان حالت فشرده شده نگاه دارید، سپس کارتی که می خواهید به دستگاه معرفی کنید را به ماژول RF01D نزدیک کنید، در صورتیکه کارت از قبل ثبت نشده باشد عملیات ثبت کارت در حافظه برد آردوینو به صورت اتوماتیک انجام می شود و پیغام “> Save Complete!” بر روی LCD کاراکتری ظاهر می شود، حال می توانید کلید را رها کنید.

نحوه حذف کارت یا تگ RFID

برای حذف کارت از حافظه برد آردوینو کافی است کلید Delete را فشار دهید و در همان حالت نگاه دارید و سپس کارت یا تگ RFID را به ماژول RF01D نزدیک کنید. در صورت موفق بودن عملیات، پیغام “Delete Complete!” بر روی ال سی دی کاراکتری ظاهر می شود و کارت حذف خواهد شد، حال می توانید کلید را رها کنید.

برنامه پروژه در نرم افزار آردوینو

ویدیو ضبط شده از نحوه راه اندازی و عملکرد پروژه

دانلود ویدئو با لینک مستقیم از سرورهای پرقدرت الکترونیک 98

 اطلاعات پروژه

 رمز فایل : www.electronics98.com

 حجم فایل : 1/32 مگابایت

 محیط برنامه نویسی : Arduino (IDE)

 برنامه نویسی شده به زبان : ترکیبی از برنامه نویسی به زبان سی (C) یا سی پلاس پلاس (++C)

 نویسنده : فرهاد اکبری

 تاریخ انتشار : 4 ژوئن 2019

46 دیدگاه

  1. فرهاد اکبری

    با سلام و احترام
    به احتمال زیاد مشکل از سمت تغذیه مدار و یا اتصال رله به مدار می باشد.

 شرایط و قوانین ثبت دیدگاه

 فارسی بنویسید و از کیبورد فارسی استفاده کنید.

 لطفاً بیش‌از‌حدِ معمول، شکلک یا ایموجی استفاده نکنید و از کشیدن حروف یا کلمات با صفحه‌کلید بپرهیزید.

 به کاربران و سایر اشخاص احترام بگذارید. پیام‌هایی که شامل محتوای توهین‌آمیز و کلمات نامناسب باشند، حذف می‌شوند.

 از ارسال لینک‌های سایت‌های دیگر و ارایه‌ی اطلاعات شخصی خودتان مثل شماره تماس، ایمیل و آی‌دی شبکه‌های اجتماعی پرهیز کنید.