Ο ευκολότερος τρόπος σύνδεσης αναγνωστών Wiegand RFID με Arduino

Ένας αναγνώστης RFID Wiegand φαίνεται λίγο παλιομοδίτικος δίπλα σε μονάδες Wi-Fi, πλακέτες BLE και σύγχρονα συστήματα πρόσβασης που βασίζονται σε εφαρμογές, αλλά παραμένει ένας από τους ευκολότερους τρόπους για να υλοποιήσετε ένα πρακτικό έργο ελέγχου πρόσβασης RFID με Arduino. Ο λόγος είναι απλός: πολλοί αναγνώστες ελέγχου πρόσβασης αναγνώστες RFID μιλούν ήδη Wiegand. Είναι ανθεκτικοί, οικονομικοί, ευρέως διαθέσιμοι και σχεδιασμένοι για πραγματικές πόρτες, πύλες, ντουλάπια, τουρνικέ, ανελκυστήρες, μπάρες στάθμευσης και τερματικά παρουσίας. Αν μπορείτε να κατανοήσετε δύο καλώδια δεδομένων, μια κοινή γείωση και τη βασική χρονική ακολουθία του πρωτοκόλλου Wiegand, μπορείτε να συνδέσετε έναν εμπορικό αναγνώστη RFID σε ένα Arduino χωρίς να μετατρέψετε το έργο σε επιστημονικό πείραμα.

Η Βασική Ιδέα: Το Wiegand ως Απλή Συσκευή Εισόδου

Ο ευκολότερος τρόπος για να ενσωματώσετε έναν αναγνώστη RFID Wiegand με Arduino είναι να αντιμετωπίσετε τον αναγνώστη ως συσκευή εισόδου τύπου πληκτρολογίου. Ο αναγνώστης αναλαμβάνει το τμήμα του ραδιοφώνου. Διαβάζει την κάρτα RFID, το μπρελόκ ή την καταχώριση από το πληκτρολόγιο και στη συνέχεια στέλνει τον αριθμό κάρτας στο Arduino μέσω δύο γραμμών σήματος που συνήθως ονομάζονται D0 και D1. Όταν ο αναγνώστης θέλει να στείλει ένα μηδενικό bit, παλμοδοτεί τη γραμμή D0. Όταν θέλει να στείλει ένα άσσος bit, παλμοδοτεί τη γραμμή D1. Το Arduino παρακολουθεί αυτούς τους παλμούς με ακίδες διακοπών, ανασυνθέτει τη ροή bit, ελέγχει το ID της κάρτας και στη συνέχεια αποφασίζει τι θα κάνει. Αυτό μπορεί να σημαίνει ξεκλείδωμα ενός ρελέ, άναμμα ενός LED, καταγραφή του αριθμού κάρτας, ενεργοποίηση ενός buzzer ή αποστολή του αποτελέσματος σε άλλον ελεγκτή.

Αυτή η δομή είναι ο λόγος που το Wiegand είναι φιλικό για μικρά έργα. Δεν χρειάζεται το Arduino να παράγει το πεδίο RF. Δεν χρειάζεται να συντονίσετε κεραία. Δεν χρειάζεται να μάθετε την πλήρη επικοινωνία RFID χαμηλού επιπέδου μεταξύ κάρτας και αναγνώστη. Ο αναγνώστης ελέγχου πρόσβασης κάνει το δύσκολο μέρος. Το Arduino λαμβάνει μόνο την έξοδο. Για αγοραστές και κατασκευαστές που αναζητούν ενσωμάτωση αναγνώστη RFID Wiegand με Arduino, αυτό είναι το μεγάλο πλεονέκτημα. Ένας τυπικός αναγνώστης καρτών EM 125 kHz, ένας αναγνώστης MIFARE 13.56 MHz με έξοδο Wiegand ή ένας αναγνώστης πολλαπλών μορφών ελέγχου πρόσβασης RFID μπορούν συχνά να χρησιμοποιηθούν με τον ίδιο βασικό τρόπο, αρκεί να γίνει κατανοητή η μορφή εξόδου.

Ένας φανταστικός χώρος κατασκευαστών στη Λισαβόνα χρησιμοποίησε αυτή την προσέγγιση αφού ταλαιπωρήθηκε με μικρές ερασιτεχνικές μονάδες RFID στην κύρια είσοδο. Η ερασιτεχνική μονάδα λειτουργούσε σε ένα γραφείο, αλλά φαινόταν εύθραυστη δίπλα σε μεταλλικό πλαίσιο πόρτας και αστοχούσε όταν τα μέλη πλησίαζαν τις κάρτες πολύ γρήγορα. Η ομάδα την αντικατέστησε με έναν ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες αναγνώστη RFID Wiegand 26 και συνέδεσε τις γραμμές D0, D1, τροφοδοσίας και γείωσης σε ελεγκτή βασισμένο σε Arduino. Το αποτέλεσμα ήταν λιγότερο εντυπωσιακό αλλά πολύ πιο αξιόπιστο. Τα μέλη δεν ενδιαφέρονταν για το πρωτόκολλο πίσω από την πόρτα. Τους ενδιέφερε ότι η πόρτα άνοιγε όταν πλησίαζαν την κάρτα τους.

Καλωδίωση και Ηλεκτρικές Βασικές Αρχές

Συνήθη Λάθη Καλωδίωσης

Η καλωδίωση είναι συνήθως το πρώτο σημείο όπου οι άνθρωποι κάνουν λάθη. Πολλοί αναγνώστες Wiegand χρησιμοποιούν τέσσερα βασικά καλώδια για μια απλή εγκατάσταση: τροφοδοσία, γείωση, D0 και D1. Ορισμένοι αναγνώστες περιλαμβάνουν επίσης έλεγχο LED, έλεγχο buzzer, έξοδο παραβίασης, έξοδο κουδουνιού ή γραμμές RS485. Μην μαντεύετε με βάση μόνο το χρώμα. Μια μάρκα αναγνώστη μπορεί να χρησιμοποιεί πράσινο για το D0 και λευκό για το D1, ενώ μια άλλη μπορεί να ακολουθεί διαφορετικό κωδικό χρωμάτων. Διαβάζετε πάντα το φύλλο δεδομένων που εκδίδει ο κατασκευαστής. Αν αγοράσατε τον αναγνώστη από μια καταχώριση αγοράς με ασαφή τεκμηρίωση, επαληθεύστε την καλωδίωση πριν τον συνδέσετε στο Arduino. Μια λανθασμένη σύνδεση τροφοδοσίας μπορεί να καταστρέψει έναν αναγνώστη γρηγορότερα από ό,τι ένα κακό σκίτσο.

Συμβατότητα Τάσης Τροφοδοσίας

Η τροφοδοσία αξίζει ιδιαίτερη προσοχή. Ορισμένοι αναγνώστες ελέγχου πρόσβασης Wiegand λειτουργούν στα 12V DC επειδή προορίζονται για συστήματα πρόσβασης πόρτας. Πολλές πλακέτες Arduino χρησιμοποιούν λογική 5V, και ορισμένες σύγχρονες πλακέτες χρησιμοποιούν λογική 3.3V. Δεν πρέπει να υποθέσετε ότι η τάση τροφοδοσίας του αναγνώστη και η τάση σήματος είναι ίδιες. Σε πολλά συστήματα Wiegand, οι γραμμές D0 και D1 είναι έξοδοι τύπου open collector ή open drain, που σημαίνει ότι οι γραμμές έλκονται υψηλά και ο αναγνώστης τις τραβά στιγμιαία χαμηλά για να στείλει παλμούς. Αυτό είναι χρήσιμο γιατί επιτρέπει ασφαλέστερο σχεδιασμό διασύνδεσης, αλλά απαιτεί ακόμα κατάλληλη τάση pull-up και κοινή γείωση. Αν χρησιμοποιείτε πλακέτα συμβατή με Arduino 3.3V, η συμβατότητα επιπέδων γίνεται ακόμα πιο σημαντική.

Ένα φανταστικό γυμναστήριο στο Ναϊρόμπι το έμαθε αυτό όταν η ομάδα του συνέδεσε έναν αναγνώστη Wiegand 12V σε μια μικρή πλακέτα μικροελεγκτή χωρίς να ελέγξει τη συμπεριφορά του σήματος. Ο αναγνώστης ενεργοποιήθηκε και έκανε μπιπ, αλλά η πλακέτα διάβαζε τυχαίους αριθμούς καρτών. Το πρόβλημα δεν ήταν η βάση δεδομένων καρτών. Ήταν η προχειροδουλειά στη διασύνδεση. Αφού πρόσθεσαν κατάλληλες αντιστάσεις pull-up στη λογική τάση της πλακέτας, επιβεβαίωσαν την κοινή γείωση και χρησιμοποίησαν ακίδες με δυνατότητα διακοπών, ο ίδιος αναγνώστης έγινε σταθερός. Ο ιδιοκτήτης ήταν έτοιμος να επιστρέψει τον αναγνώστη, αλλά ο αναγνώστης δεν ήταν ελαττωματικός. Η μέθοδος καλωδίωσης ήταν.

Χρήση Διακοπών για Αξιόπιστη Ανάγνωση

Η χρήση διακοπών είναι ο καθαρότερος τρόπος για να διαβάζετε παλμούς Wiegand σε Arduino. Οι παλμοί είναι σύντομοι και ένας συνηθισμένος βρόχος μπορεί να τους χάσει αν το Arduino είναι απασχολημένο με κάτι άλλο. Οι διακοπές επιτρέπουν στην πλακέτα να αντιδρά αμέσως όταν η γραμμή D0 ή D1 αλλάζει κατάσταση. Πρακτικά, συνδέετε μια διακοπή στη γραμμή D0 και μια άλλη στη γραμμή D1. Όταν παλμοδοτείται η D0, το πρόγραμμα καταγράφει ένα μηδέν. Όταν παλμοδοτείται η D1, καταγράφει ένα ένα. Μετά από μια σύντομη περίοδο ησυχίας, το πρόγραμμα υποθέτει ότι η μετάδοση ολοκληρώθηκε και επεξεργάζεται τα bit. Αυτός είναι ο λόγος που πολλές βιβλιοθήκες Wiegand για Arduino χρησιμοποιούν ακίδες διακοπών και χρονικό όριο.

Ένα φανταστικό φοιτητικό εργαστήριο στη Σεούλ κατασκεύασε ένα demo μπάρας στάθμευσης χρησιμοποιώντας ένα Arduino Uno και έναν αναγνώστη καρτών RFID Wiegand. Το πρώτο σκίτσο προσπαθούσε να διαβάσει τις ακίδες μέσα στον κύριο βρόχο. Λειτουργούσε μόνο όταν ο βρόχος ήταν κενός. Μόλις οι φοιτητές πρόσθεσαν οθόνη, σερβομηχανισμό φραγμού και σειριακά μηνύματα, οι αριθμοί καρτών αλλοιώθηκαν. Ο καθηγητής τους άλλαξε τον σχεδιασμό σε ανάγνωση βασισμένη σε διακοπές. Ξαφνικά το ίδιο υλικό λειτούργησε ομαλά. Το δίδαγμα ήταν χρήσιμο πέρα από το έργο της τάξης: τα σήματα Wiegand είναι απλά, αλλά δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται επιπόλαια.

Κατανόηση των Μορφών Καρτών Wiegand

Η μορφή του αριθμού κάρτας είναι το επόμενο πράγμα που πρέπει να κατανοήσετε. Το Wiegand δεν είναι μία μόνο μορφή κάρτας. Η πιο συνηθισμένη μορφή που συναντούν οι άνθρωποι είναι η Wiegand 26, η οποία συνήθως περιλαμβάνει κωδικό εγκατάστασης, αριθμό κάρτας και bit ισοτιμίας. Αλλά πολλοί αναγνώστες μπορούν να εξάγουν Wiegand 34, 37, 40 ή άλλες μορφές. Ορισμένοι αναγνώστες με πληκτρολόγιο εξάγουν κωδικούς PIN σε μορφή Wiegand επίσης. Αν το Arduino σας διαβάζει μια μεγάλη ροή bit και ο αναμενόμενος αριθμός κάρτας δεν ταιριάζει με αυτό που εμφανίζει το λογισμικό ελέγχου πρόσβασης, το πρόβλημα μπορεί να είναι η ερμηνεία της μορφής, όχι η αστοχία του αναγνώστη. Πρέπει να γνωρίζετε αν διαβάζετε την ακατέργαστη τιμή bit, τον κωδικό εγκατάστασης, τον αριθμό κάρτας ή μια συνδυασμένη δεκαδική τιμή.

Ένα φανταστικό σχολείο στο Μπουένος Άιρες ήθελε να χρησιμοποιήσει τις υπάρχουσες κάρτες προσωπικού για μια απλή κλειδαριά αίθουσας βιβλιοθήκης. Το έργο Arduino λάμβανε αριθμούς από τον αναγνώστη Wiegand, αλλά οι αριθμοί δεν ταίριαζαν με τα εκτυπωμένα ID στις κάρτες. Ο διαχειριστής υπέθεσε ότι ο αναγνώστης ήταν ασύμβατος. Αφού έλεγξαν τη μορφή, η ομάδα συνειδητοποίησε ότι ο εκτυπωμένος αριθμός δεν ήταν ο ίδιος με την ακατέργαστη έξοδο Wiegand. Ενημέρωσαν τη βάση δεδομένων ώστε να αποθηκεύει την πραγματική έξοδο του αναγνώστη αντί για το εκτυπωμένο ID. Η λίστα πρόσβασης έγινε αξιόπιστη αμέσως. Πολλά προβλήματα αναγνωστών RFID Wiegand είναι στην πραγματικότητα προβλήματα αρίθμησης.

Για αρχάριους, η ευκολότερη διαδρομή ενσωμάτωσης δεν είναι να υπερκατασκευάσετε το σύστημα από την πρώτη μέρα. Ξεκινήστε συνδέοντας τον αναγνώστη RFID Wiegand στο Arduino, ανοίξτε το σειριακό monitor και εκτυπώστε τα δεδομένα κάρτας που λαμβάνονται. Μην συνδέσετε ακόμα την ηλεκτρική κλειδαριά. Μην προσθέσετε ακόμα το ρελέ. Μην κατασκευάσετε ακόμα το πλήρες μενού ελέγχου πρόσβασης. Πρώτα αποδείξτε ότι ο αναγνώστης στέλνει σταθερές τιμές. Πλησιάστε την ίδια κάρτα δέκα φορές και επιβεβαιώστε ότι η τιμή είναι πανομοιότυπη. Πλησιάστε διαφορετικές κάρτες και επιβεβαιώστε ότι παράγουν διαφορετικές τιμές. Στη συνέχεια μετακινήστε το χέρι σας, αλλάξτε τη θέση του καλωδίου, δοκιμάστε από την κανονική απόσταση τοποθέτησης και σαρώστε ξανά. Αν ο αριθμός κάρτας είναι σταθερός, τα θεμέλια είναι καλά.

Συνήθεις Παγίδες: Τροφοδοσία, Ρελέ και Περιβάλλον Εγκατάστασης

Απόσταση Καλωδίου και Θόρυβος

Η απόσταση του καλωδίου μπορεί επίσης να επηρεάσει το αποτέλεσμα. Το Wiegand σχεδιάστηκε για καλωδίωση ελέγχου πρόσβασης και μπορεί να λειτουργήσει σε χρήσιμες αποστάσεις, αλλά μεγάλες διαδρομές καλωδίων, κακή θωράκιση, αδύναμες αντιστάσεις pull-up, ηλεκτρικός θόρυβος και κακή γείωση μπορούν να δημιουργήσουν ασταθείς παλμούς. Σε ένα μικρό demo Arduino, ο αναγνώστης μπορεί να βρίσκεται λίγα εκατοστά από την πλακέτα. Σε ένα πραγματικό έργο πόρτας, ο αναγνώστης μπορεί να είναι έξω από την πόρτα ενώ ο ελεγκτής βρίσκεται μέσα σε ένα κουτί αρκετά μέτρα μακριά. Αυτή η διαφορά έχει σημασία. Καλωδίωση συνεστραμμένου ζεύγους, σωστή γείωση, δρομολόγηση καλωδίων μακριά από γραμμές υψηλού ρεύματος και καθαρός σχεδιασμός τροφοδοσίας μπορούν να αποτρέψουν παράξενη συμπεριφορά.

Ένα φανταστικό εργοστάσιο στη Σενζέν είχε έναν αναγνώστη RFID Wiegand τοποθετημένο δίπλα σε ένα ντουλάπι εργαλείων. Ο ελεγκτής Arduino λειτουργούσε τέλεια στον πάγκο εργασίας, αλλά μετά την εγκατάσταση κοντά σε πίνακα ελέγχου κινητήρα, ορισμένες σαρώσεις αστοχούσαν. Η ομάδα κατηγόρησε πρώτα τον κώδικα του Arduino. Στη συνέχεια παρατήρησαν ότι το καλώδιο του αναγνώστη περνούσε δίπλα από καλωδίωση τροφοδοσίας μιας μηχανής. Η επαναδρομολόγηση του καλωδίου και η προσθήκη καλύτερων αντιστάσεων pull-up έλυσαν το πρόβλημα. Το σύστημα δεν χρειαζόταν ακριβότερο αναγνώστη. Χρειαζόταν καθαρότερη εγκατάσταση.

Ρελέ και Πτώση Τάσης

Τα ρελέ και οι κλειδαριές εισάγουν μια άλλη συνηθισμένη παγίδα. Ένα ηλεκτρικό χτύπημα, μαγνητική κλειδαριά, σωληνοειδές ή μονάδα ρελέ μπορεί να δημιουργήσει ηλεκτρικό θόρυβο κατά τη μεταγωγή. Αν η κλειδαριά μοιράζεται την ίδια αδύναμη τροφοδοσία με τον αναγνώστη και το Arduino, η τάση μπορεί να πέσει όταν ενεργοποιείται η κλειδαριά. Ο αναγνώστης μπορεί να επανεκκινηθεί, το Arduino μπορεί να παγώσει ή τα δεδομένα Wiegand μπορεί να γίνουν αναξιόπιστα. Χρησιμοποιήστε τροφοδοσία με επαρκή χωρητικότητα για την κλειδαριά και τα ηλεκτρονικά, προστατεύστε σωστά τα πηνία των ρελέ και αποφύγετε την τροφοδοσία θορυβωδών φορτίων μέσα από τα ίδια λεπτά καλώδια που τροφοδοτούν τη λογική πλακέτα. Ένα σταθερό έργο πρόσβασης πόρτας RFID αφορά εξίσου τον σχεδιασμό τροφοδοσίας όσο και την ανάγνωση καρτών.

Ένας φανταστικός χώρος συνεργασίας στο Όστιν εγκατέστησε έναν ελεγκτή πόρτας RFID με Arduino, έναν αναγνώστη Wiegand και ένα μικρό ηλεκτρικό χτύπημα. Κατά τη δοκιμή, η ανάγνωση κάρτας λειτουργούσε. Κατά την πραγματική χρήση, ο αναγνώστης μερικές φορές επανεκκινούνταν αμέσως μετά τη χορήγηση πρόσβασης. Το χτύπημα τραβούσε πολύ ρεύμα από τον ίδιο προσαρμογέα που τροφοδοτούσε το Arduino. Μια ξεχωριστή γραμμή τροφοδοσίας για την κλειδαριά, κοινή αναφορά όπου χρειαζόταν και μια σωστή μονάδα ρελέ το έλυσαν. Το λογισμικό φαινόταν ένοχο επειδή η αστοχία συνέβαινε μετά από έγκυρη κάρτα, αλλά ο πραγματικός ένοχος ήταν η πτώση τάσης.

Καιρός και Τοποθέτηση

Ο καιρός και η τοποθέτηση δεν πρέπει να αγνοούνται. Αν ο αναγνώστης είναι εξωτερικός, επιλέξτε αδιάβροχο ή ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες αναγνώστη RFID Wiegand με κατάλληλη βαθμολογία IP. Τοποθετήστε τον μακριά από άμεση ροή νερού αν είναι δυνατόν. Αποφύγετε την τοποθέτηση πολύ κοντά σε μεγάλες μεταλλικές επιφάνειες εκτός αν ο αναγνώστης είναι σχεδιασμένος για αυτό το περιβάλλον. Δοκιμάστε την ανάγνωση καρτών μετά την τελική εγκατάσταση, όχι μόνο πριν την τοποθέτηση. Τα μεταλλικά πλαίσια πορτών, οι χοντροί τοίχοι και η κοντινή καλωδίωση μπορούν να αλλάξουν την εμπειρία του χρήστη. Αν ο αναγνώστης έχει εξωτερικό καλώδιο ελέγχου LED ή buzzer, αποφασίστε αν το Arduino πρέπει να το ελέγχει ή αν η εσωτερική ανάδραση του αναγνώστη είναι αρκετή.

Ένας φανταστικός αθλητικός σύλλογος στο Κέιπ Τάουν εγκατέστησε έναν αναγνώστη σε μεταλλικό στύλο πύλης και αναρωτιόταν γιατί τα πλησιάσματα καρτών φαίνονταν ασυνεπή. Στον πάγκο, ο αναγνώστης λειτουργούσε καλά. Στην πύλη, ο μεταλλικός στύλος και η άβολη γωνία τοποθέτησης έκαναν τους χρήστες να πλησιάζουν σε λάθος σημείο. Ένας μικρός πλαστικός αποστάτης και ένα σαφέστερο σημάδι πλησιάσματος κάρτας βελτίωσαν την απόδοση. Τα δεδομένα Wiegand ήταν εντάξει μόλις ο αναγνώστης διάβαζε πραγματικά την κάρτα. Και πάλι, η ευκολότερη ενσωμάτωση δεν ήταν μόνο ηλεκτρική. Ήταν φυσική.

Ζητήματα Ασφάλειας για Έργα Arduino

Η ασφάλεια πρέπει να συζητείται ειλικρινά. Το Wiegand είναι εύκολο στην ενσωμάτωση, αλλά δεν είναι η πιο ασφαλής διεπαφή με τα σύγχρονα πρότυπα. Οι γραμμές D0 και D1 μεταδίδουν δεδομένα κάρτας με τρόπο που μπορεί να υποκλαπεί αν κάποιος έχει φυσική πρόσβαση στην καλωδίωση. Πολλές βασικές κάρτες μπορούν επίσης να κλωνοποιηθούν ανάλογα με τον τύπο κάρτας. Για ένα έργο γκαράζ, ντουλάπι εργαστηρίου, demo παρουσίας, μικρό ντουλάπι ή εσωτερικό πρωτότυπο, το Wiegand με Arduino μπορεί να είναι πρακτικό. Για έλεγχο πρόσβασης υψηλής ασφάλειας, οι αγοραστές πρέπει να εξετάσουν κρυπτογραφημένες τεχνολογίες καρτών, ασφαλή επικοινωνία αναγνώστη-ελεγκτή, ανίχνευση παραβίασης και επαγγελματικούς πίνακες ελέγχου πρόσβασης. Ένα απλό σύστημα ελέγχου πρόσβασης με Arduino δεν πρέπει να πωλείται ως ασφάλεια τραπεζικού επιπέδου.

Αυτό δεν σημαίνει ότι το Wiegand δεν έχει θέση. Χρησιμοποιείται ευρέως επειδή είναι απλό, συμβατό και υποστηρίζεται από πολλούς αναγνώστες. Για προγραμματιστές προϊόντων, είναι μια χρήσιμη γέφυρα. Για εγκαταστάτες, είναι οικείο. Για αγοραστές που αναζητούν προσαρμοσμένο αναγνώστη ελέγχου πρόσβασης RFID ή προμηθευτή αναγνωστών RFID Wiegand, παρέχει ευελιξία επειδή ο ίδιος αναγνώστης μπορεί συχνά να συνδεθεί σε πολλούς ελεγκτές. Το κλειδί είναι να το χρησιμοποιείτε όπου οι περιορισμοί του είναι αποδεκτοί και να μην προσποιείστε ότι λύνει κάθε πρόβλημα ασφάλειας.

Ένα φανταστικό μικρό ξενοδοχείο στην Πράγα χρησιμοποίησε αναγνώστες Wiegand με πρόσβαση χώρου βασισμένη σε Arduino για αποθηκευτικό χώρο μόνο για προσωπικό, όχι για δωμάτια επισκεπτών. Ο διευθυντής ήθελε έναν οικονομικό τρόπο να περιορίσει την είσοδο στο δωμάτιο λευκών ειδών και να καταγράφει τα πλησιάσματα καρτών του προσωπικού. Το σύστημα χρησιμοποίησε έναν αναγνώστη RFID 13.56 MHz με έξοδο Wiegand, μια πλακέτα συμβατή με Arduino και ένα ρελέ που έλεγχε μια κλειδαριά ντουλαπιού. Το έργο λειτούργησε επειδή η απαίτηση ασφάλειας ήταν μέτρια και η πόρτα ήταν εσωτερική. Ο ίδιος σχεδιασμός δεν θα ήταν κατάλληλος για κύρια πρόσβαση δωματίων επισκεπτών, όπου η αξιοπιστία ελέγχου, η κρυπτογράφηση, η παράκαμψη έκτακτης ανάγκης και η επαγγελματική συμμόρφωση θα είχαν μεγαλύτερη σημασία.

Επιλογή του Σωστού Αναγνώστη και Πλακέτας

Η επιλογή αναγνώστη εξαρτάται από την κάρτα ή το μπρελόκ που θέλετε να χρησιμοποιήσετε. Ένας αναγνώστης Wiegand 125 kHz μπορεί να υποστηρίζει κάρτες EM4100 ή παρόμοιες χαμηλής συχνότητας. Ένας αναγνώστης Wiegand 13.56 MHz μπορεί να υποστηρίζει MIFARE Classic, DESFire, NTAG ή άλλες τεχνολογίες HF ανάλογα με το μοντέλο, αν και δεν εξάγουν όλοι οι αναγνώστες το ίδιο αναγνωριστικό. Ορισμένοι αναγνώστες εξάγουν μόνο το UID της κάρτας. Άλλοι μπορούν να ρυθμιστούν να εξάγουν δεδομένα τομέα ή συγκεκριμένες μορφές. Αν θέλετε να ενσωματώσετε κάρτες υπαλλήλων που χρησιμοποιούνται ήδη από άλλο σύστημα, ρωτήστε τον προμηθευτή του αναγνώστη αν ο αναγνώστης υποστηρίζει αυτόν τον τύπο κάρτας και τη μορφή εξόδου. Μην αγοράζετε μόνο με βάση τη συχνότητα.

Μια φανταστική αποθήκη στο Λιντς ήθελε να χρησιμοποιήσει υπάρχοντα σήματα υπαλλήλων για σταθμό παραλαβής εργαλείων. Η ομάδα προμηθειών παρήγγειλε έναν φθηνό αναγνώστη Wiegand 13.56 MHz επειδή το σήμα ήταν επίσης 13.56 MHz. Ενεργοποιήθηκε αλλά δεν διάβαζε σωστά τις κάρτες επειδή τα σήματα χρησιμοποιούσαν μια ασφαλή εφαρμογή στην οποία ο αναγνώστης δεν μπορούσε να έχει πρόσβαση. Ο προμηθευτής αργότερα παρείχε έναν αναγνώστη ρυθμισμένο για τον σωστό τύπο διαπιστευτηρίου και μορφή εξόδου Wiegand. Η πλευρά του Arduino στο έργο άλλαξε ελάχιστα. Η επιλογή του αναγνώστη ήταν το πραγματικό ζήτημα.

Για ένα έργο Arduino, το μοντέλο της πλακέτας έχει επίσης σημασία. Ένα Arduino Uno έχει περιορισμένες ακίδες διακοπών, αλλά μπορεί να χειριστεί έναν απλό αναγνώστη Wiegand δύο καλωδίων. Πλακέτες όπως Arduino Mega, Leonardo, πλακέτες βασισμένες σε ESP32 ή άλλοι συμβατοί μικροελεγκτές μπορούν να προσφέρουν περισσότερες διακοπές και καλύτερη επέκταση. Αν σκοπεύετε να προσθέσετε Ethernet, Wi-Fi, καταγραφή σε κάρτα SD, είσοδο πληκτρολογίου, οθόνη OLED, πολλαπλές πόρτες ή αναφορά στο υπολογιστικό νέφος, επιλέξτε την πλακέτα με αρκετούς πόρους από την αρχή. Πολλά αποτυχημένα πρωτότυπα ξεκινούν με μια πλακέτα που ήταν εντάξει για δοκιμή σειριακού monitor αλλά πολύ περιορισμένη για το τελικό προϊόν.

Μια φανταστική εγκατάσταση ψυχρής αποθήκευσης φάρμας στην Αλμπέρτα κατασκεύασε ένα απλό αρχείο εισόδου προσωπικού RFID χρησιμοποιώντας ένα Arduino και έναν αναγνώστη πληκτρολογίου Wiegand. Στην αρχή, εκτύπωνε μόνο IDs καρτών. Στη συνέχεια ο ιδιοκτήτης ήθελε οθόνη θερμοκρασίας, εγγραφές σε κάρτα SD, ειδοποιήσεις buzzer, δύο πόρτες και απομακρυσμένα αρχεία καταγραφής. Η αρχική πλακέτα έγινε πολυσύχναστη και δύσκολη στη συντήρηση. Το έργο μεταφέρθηκε σε πιο ικανό ελεγκτή διατηρώντας την ίδια έννοια καλωδίωσης αναγνώστη Wiegand. Αυτή η αναβάθμιση ήταν ομαλότερη επειδή η ομάδα είχε διαχωρίσει την είσοδο του αναγνώστη από τον υπόλοιπο σχεδιασμό του συστήματος.

Η δομή του λογισμικού πρέπει να παραμένει απλή. Οι ρουτίνες διακοπών πρέπει να κάνουν όσο το δυνατόν λιγότερα: να καταγράφουν το bit και να ενημερώνουν τον χρονισμό. Η βαριά εργασία πρέπει να γίνεται στο κύριο πρόγραμμα αφού ληφθεί μια πλήρης μετάδοση. Μην γράφετε μεγάλη σειριακή έξοδο, ελέγχους βάσης δεδομένων, ενημερώσεις οθόνης ή καθυστερήσεις ρελέ μέσα στη ρουτίνα διακοπής. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει χαμένους παλμούς και ασταθή συμπεριφορά. Μόλις ληφθεί μια πλήρης τιμή κάρτας, συγκρίνετέ την με μια λίστα επιτρεπόμενων, ενεργοποιήστε την έξοδο και καταγράψτε το συμβάν. Αν η λίστα επιτρεπόμενων είναι μεγάλη, εξετάστε εξωτερική αποθήκευση ή πιο ικανό ελεγκτή.

Για τη λογική ελέγχου πρόσβασης, μην βασίζεστε μόνο σε μια εντολή if θαμμένη σε ένα ακατάστατο σκίτσο. Αποθηκεύστε με σαφήνεια τους εξουσιοδοτημένους αριθμούς καρτών. Συμπεριλάβετε απόκριση άρνησης. Προσθέστε τρόπο εγγραφής ή αφαίρεσης καρτών αν το έργο χρειάζεται συντήρηση. Χρησιμοποιήστε χρονικό όριο ώστε οι μερικές αναγνώσεις να μην παραμένουν στη μνήμη για πάντα. Προσθέστε ανάδραση κατάστασης ώστε ο χρήστης να γνωρίζει αν η κάρτα έγινε αποδεκτή, απορρίφθηκε ή ήταν μη αναγνώσιμη. Ακόμα και ένα απλό πράσινο LED και κόκκινο LED μπορούν να κάνουν το σύστημα να φαίνεται πιο επαγγελματικό. Οι άνθρωποι απογοητεύονται όταν ένας αναγνώστης αστοχεί σιωπηλά.

Ένα φανταστικό κοινοτικό εργαστήριο στη Μελβούρνη βελτίωσε το σύστημα πρόσβασης Wiegand με Arduino προσθέτοντας απλή ανάδραση. Πριν την αλλαγή, τα μέλη πλησίαζαν μια κάρτα και μερικές φορές τραβούσαν την πόρτα πολύ νωρίς. Μετά την αλλαγή, ο αναγνώστης έκανε μπιπ, το Arduino αναβόσβηνε πράσινο για αποδεκτές κάρτες, κόκκινο για απορριφθείσες κάρτες και κίτρινο όταν ο ελεγκτής ήταν απασχολημένος γράφοντας αρχείο καταγραφής. Τα ηλεκτρονικά δεν ήταν ακριβά, αλλά η εμπειρία του χρήστη έγινε πολύ καλύτερη. Στα έργα RFID, μικρές λεπτομέρειες ανάδρασης συχνά αποτρέπουν μεγάλα ερωτήματα υποστήριξης.

Για αγοραστές B2B, η ενσωμάτωση αναγνώστη Wiegand με Arduino μπορεί να είναι χρήσιμη για πρωτότυπα, προσαρμοσμένα περίπτερο αυτοεξυπηρέτησης, ελεγκτές ντουλαπιών, συστήματα εκπαίδευσης, μικρές μονάδες ελέγχου πρόσβασης, συσκευές παρουσίας, μηχανήματα αυτόματης πώλησης και σταθμούς παραλαβής εξοπλισμού. Αλλά η συζήτηση με τον προμηθευτή πρέπει να είναι συγκεκριμένη. Ζητήστε μορφή εξόδου, υποστηριζόμενο τύπο κάρτας, απαιτήσεις τροφοδοσίας, τύπο σήματος, ορισμό καλωδίων, απόσταση λειτουργίας, περιβάλλον τοποθέτησης, βαθμολογία IP, συμπεριφορά ελέγχου LED και buzzer και υποστήριξη δοκιμών με δείγματα. Αν ο αναγνώστης πρέπει να λειτουργεί με υπάρχουσες κάρτες, στείλτε δείγματα καρτών στον προμηθευτή πριν κάνετε μαζική παραγγελία.

Τελική Ροή Εργασιών Ενσωμάτωσης

Η καθαρότερη ροή εργασιών του έργου είναι απλή. Επιλέξτε πρώτα το διαπιστευτήριο. Επιλέξτε τον αναγνώστη Wiegand που υποστηρίζει αυτό το διαπιστευτήριο και την επιθυμητή μορφή εξόδου. Επιβεβαιώστε την τάση και την καλωδίωση σήματος. Συνδέστε τις γραμμές D0 και D1 σε ακίδες Arduino με δυνατότητα διακοπών με κατάλληλες αντιστάσεις pull-up και κοινή γείωση. Εκτυπώστε πρώτα τις ακατέργαστες αναγνώσεις. Επιβεβαιώστε σταθερές επαναλαμβανόμενες τιμές. Στη συνέχεια προσθέστε λογική πρόσβασης, έλεγχο ρελέ, LED ανάδρασης, καταγραφή και σχεδιασμό περιβλήματος. Δοκιμάστε το τελικό σύστημα στην πραγματική τοποθεσία με την πραγματική τροφοδοσία, το πραγματικό μήκος καλωδίου και τους πραγματικούς χρήστες.

Ο ευκολότερος τρόπος για να ενσωματώσετε αναγνώστες RFID Wiegand με Arduino δεν είναι να κυνηγήσετε την πολυπλοκότητα. Αφήστε τον εμπορικό αναγνώστη RFID να χειριστεί την κάρτα. Αφήστε το Arduino να χειριστεί την απόφαση. Διατηρήστε σωστή την καλωδίωση, χρησιμοποιήστε διακοπές, κατανοήστε τη μορφή Wiegand, προστατεύστε την τροφοδοσία και δοκιμάστε στο πραγματικό περιβάλλον. Μόλις τηρηθούν αυτά τα βασικά, το Wiegand γίνεται μια πρακτική γέφυρα μεταξύ επαγγελματικού υλικού ελέγχου πρόσβασης και ευέλικτης ανάπτυξης με Arduino. Δεν είναι το νεότερο πρωτόκολλο στο δωμάτιο και δεν είναι η πιο ασφαλής επιλογή για κάθε πόρτα, αλλά για πολλά πρωτότυπα και ελεγχόμενες εφαρμογές, παραμένει ένας από τους ταχύτερους τρόπους για να λειτουργήσει πραγματικά ο έλεγχος πρόσβασης RFID.