Fechadura eletrônica com Arduino e RFID

A tecnologia RFID (Radio Frequency Identification) já está presente em nosso meio a um bom tempo. RFID pode ser visto no dia-a-dia, por exemplo em ônibus quanto passamos o cartão da passagem, quando saímos do estacionamento do shopping ou quando passamos na catraca da empresa. Basta aproximar o cartão RFID de um leitor e uma ação será realizada. Outras áreas de aplicação são: identificação de produtos em armazéns, rastreamento de cargas, identificação de animais e até mesmo para armazenamento de dados pessoais.

Aprenda neste tutorial como fazer uso desta tecnologia montando um sistema de abertura de caixa usando uma mini trava elétrica solenoide, Arduino e leitor RFID. Você poderá ir além aplicando os conceitos deste projeto na gaveta da estante, porta do armário ou em qualquer compartimento onde você queira fazer o controle de acesso usando uma trava elétrica e um cartão RFID.

Material Utilizado

Para o circuito da trava elétrica com RFID vamos utilizar o seguinte material:

• 1x Mini trava elétrica Solenoide 12V
• 1x Módulo Relé 5V 1 Canal
• 1x Kit módulo leitor RFID Mrfc522 Mifare
• 1X LED Verde
• 1X LED Vermelho
• 2x Resistor 1K ohm
• 1x Arduino UNO R3
• 1x fonte de 9-12V

Funcionamento da Trava Elétrica Solenoide

A trava elétrica solenoide funciona aplicando uma tensão de 12V em seus terminais. Então o pino da trava é recolhido, mantendo-se na posição enquanto a tensão estiver sendo aplicada. Quando não há tensão, o pino volta ao seu estado normal. A trava foi testada também com uma fonte de 9V e notou-se apenas que a força de recolhimento foi reduzida, mas não impediu o funcionamento.

Como o Arduino trabalha em seus pinos apenas com 5V e uma corrente relativamente baixa (20mA) para acionamento de dispositivos, um relé pode ser usado para acionar dispositivos que requerem mais de 5V e correntes maiores como é o caso da trava elétrica solenoide. A trava elétrica solenóide precisa de 12V e 600mA para funcionar corretamente.

Conexão do leitor RFID no Arduino

O módulo RFID utiliza o protocolo de comunicação SPI e pode ser facilmente conectado ao Arduino da forma indicada na tabela abaixo:

Montagem do Circuito trava elétrica com RFID

O relé possui dois contatos, um normalmente aberto (Normal Open – NO) e outro normalmente fechado (Normal Closed – NC). Na montagem do circuito utilizamos o contato NO, assim, quando colocamos a porta digital do Arduino conectada ao pino S(Signal) do relé em HIGH(nível alto), o contato NO se fecha ativando a trava solenoide. Também foi colocado na proto-board um LED vermelho e outro verde para indicar o estado da trava.

Realize as conexões conforme o circuito a seguir:

Utilizamos também 2 LEDs, vermelho e verde, para indicar quando a fechadura está aberta e fechada.

Programação Arduino com leitor RFID e trava elétrica

Para que o Arduino comunique com o módulo RFID é necessário instalar a biblioteca MFRC522 pelo Gerenciador de Bibliotecas. Para isso clique em Sketch -> Incluir Biblioteca -> Gerenciador de Bibliotecas…

No campo de pesquisa procure por mfrc, selecione a biblioteca MFRC522 by GithubCommunity e clique em Instalar.

Então copie e cole o código abaixo na IDE Arduino

//Programa: Sistema de trava eletrica com RFID
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
 
#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);   // Create MFRC522 instance.

void setup() 
{
  Serial.begin(9600);   // Inicia a serial
  SPI.begin();      // Inicia  SPI bus
  mfrc522.PCD_Init();   // Inicia MFRC522
  Serial.println("Aproxime o seu cartao do leitor...");
  Serial.println();
  pinMode(2, OUTPUT);
}

void loop() 
{
  // Procura por cartao RFID
  if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) 
  {
    return;
  }
  // Seleciona o cartao RFID
  if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) 
  {
    return;
  }
  //Mostra UID na serial
  Serial.print("UID da tag :");
  String conteudo= "";
  byte letra;
  for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) 
  {
     Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
     Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX);
     conteudo.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " "));
     conteudo.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX));
  }
  Serial.println();
  Serial.print("Mensagem : ");
  conteudo.toUpperCase();

  if (conteudo.substring(1) == "F3 DE 90 55") //UID 1 - Cartao
  {
    Serial.println("Ola FILIPEFLOP !");
    Serial.println();
    digitalWrite(2, HIGH); // ativa rele, abre a trava solenoide
    delay(3000);           // espera 3 segundos
    digitalWrite(2, LOW);  // desativa rele, fecha a trava solenoide
  }  
}

O código funciona da seguinte maneira: quando o Arduino reconhece a tag do leitor RFID correto, ele aciona o relé por 3 segundos. O relé por sua vez, fecha o contato entre a fonte de 12V e a trava elétrica recolhendo o pino da trava. Após 3 segundos o relé abre contato e a trava volta ao seu estado normal. A mesma saída do Arduino que aciona o relé, é usada para acionar um LED verde e outro vermelho.

Esse projeto pode ser facilmente modificado de acordo com suas necessidades. Por exemplo você pode trocar o leitor RFID por um teclado matricial de 16 teclas e programar uma senha para abrir a trava. E indo além, você pode implementar um display LCD que mostra a identificação da pessoa dona do cartão.

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