FECHADURA ELETRÔNICA BIOMÉTRICA – C/ PIC 16F628A E SENSOR DY50 (REF335)

Sem chaves, sem cartões, sem senhas! Use apenas a sua impressão digital! …

Nos últimos anos tivemos a expansão de vendas de módulos para montagens com microcontroladores, em especial, para a plataforma Arduino. Um desses módulos interessantes é o sensor biométrico DY50. Ele faz todo o serviço pesado de armazenamento de imagens e comparações entre elas. Para usar esta maravilha, basta acopla-lo a um microcontrolador com um firmware apropriado. Neste artigo, fizemos um controle de acesso a ambientes bem simples. Este permite acesso somente de pessoas que cadastraram suas digitais no sistema. Basicamente o sistema se comporta como uma “Fechadura Eletrônica Biométrica”. Veja o esquema abaixo do circuito proposto.

A comunicação entre o PIC 16F628A e o módulo biométrico é feito na velocidade de 57600 bauds (padrão default) por meio da UART do PIC. Como o sensor funciona com tensão de alimentação de 3,3 Volts, foi necessário o uso de adaptadores de tensão nas linhas de comunicação da UART. Do sensor para o PIC, usamos 2 transistores de uso geral para ampliar o sinal de 3,3 Volts para 5 Volts. Isto é importante porque a UART do PIC se nega a funcionar com apenas 3,3V (nesta velocidade de transmissão ou superior). Do PIC para o sensor já foi mais fácil. Optamos por um simples divisor de tensão para reduzir a tensão de entrada de 5 Volts para 3,3 Volts.
Obs. Alguns modelos de sensores biométrico suportam 5 Volts nas linhas RX e TX. Veja o datasheet para ter certeza disto, antes de remover os transistores adaptadores de tensão e os resistores do divisor de tensão.
A maioria dos projetos similares a este encontrados na internet utilizam a comunicação serial com o PC para cadastro de digitais ou mesmo, para o funcionamento. Outros usam um LCD como interface com o usuário.
Como estabelecemos o objetivo principal de criar um sistema simples e barato, descartamos o uso de um computador para cadastramento de senhas ou mesmo como interface no funcionamento. O uso de um LCD poderia ser até uma boa opção. Conclusão da decisão: simplesmente usar alguns leds para sinalizar as etapas de cadastramento e operação!
Para muitos, a teoria de funcionamento é um pouco chata. Caso queira saber mais, sugerimos que veja uma cópia do datasheet de um sensor biométrico, que está junto com a pasta zipada dos arquivos desta montagem no final deste artigo.

COMO CADASTRAR DIGITAIS

Antes do uso, precisamos primeiro cadastrar a digital do administrador. Esta pessoa será responsável de cadastrar as digitais das outras pessoas que usarão o sistema.
Siga os passos abaixo:
1) Após ligar a alimentação, espere o ‘led_com_ok’ começar a piscar rápido. Isto indica que existe comunicação entre o PIC e o sensor biométrico. O ‘led_finger’ acenderá também.
2) Aperte o botão ‘sw_prog’. Acenderá o ‘led_prog’. Coloque o dedo no sensor biométrico e ajeite o dedo para uma posição que de uma boa leitura da digital. Quando o ‘led_finger’ apagar, retire e recoloque o mesmo dedo. Quando o ‘led_finger’ começar a piscar várias vezes então foi gravado com sucesso esta digital.
Obs. O administrador deverá gravar um dedo exclusivamente para função de administrador e outro dedo para ele poder acessar o ambiente.

A seguir, deverá ser gravado a digital dos usuários. Siga os passos abaixo:

1) O Administrador coloca o dedo cadastrado exclusivamente para esta função no sensor. Quando o sistema aceitar, acenderá o ‘led_prog’. O administrador deve retirar o dedo.
2) Ele pede para o usuário colocar o dedo dele no sensor. Peça para ajeitar o dedo sobre o visor do sensor, para uma boa leitura.
3) Quando apagar o ‘led_finger’ peça para retirar o dedo e voltar a coloca-lo de novo no sensor. Quando o ‘led_finger’ piscar várias vezes então estará cadastrada corretamente a digital.
4) Peça para o mesmo usuário conferir o cadastro, colocando o mesmo dedo no sensor. Deverá ativar a saída da fechadura elétrica e acender o ‘led_acesso_ok’.
5) Repita os passos acima para cada novo usuário.

Obs. Algumas pessoas tem asperezas e irregularidades nos dedos decorrentes de suas profissões. Isto pde atrapalhar o funcionamento do equipamento (não grava e acende o ‘led_erro’). Procure usar o dedo com a melhor digital para o cadastro.

APAGAR TODAS AS DIGITAIS CADASTRADAS DA FLASH DO SENSOR DY50

Caso necessite apagar todas as digitais cadastradas, use o botão ‘sw_del_lib’. Ele funciona somente na inicialização do programa. Para deletar tudo, aperte este interruptor e com ele apertado, aperte e solte o botão ‘reset’. Mantenha o botão ‘sw_del_lib’ apertado até que comece a piscar o ‘led_prog’. Depois disto, não funcionará mais nenhum acesso, tendo que ser feito o recadastramento do administrador e de outros usuários.
Nota: Para trocar o administrador não precisa apagar a flash. Basta apertar o botão ‘sw_prog’ e cadastrar a digital de outra pessoa.
A alimentação do circuito deve ser feito com uma fonte estabilizada de 5 Volts. Poderá usar carregadores de celulares do tipo USB 5 Volts ou fontes tradicionais com transformador, retificadores, capacitores de filtro e regulador do tipo 7805.
O relé usado na montagem tem uma bobina para tensão de 5 Volts e os contatos devem suportar uma corrente maior que a consumida pela fechadura elétrica. Basta ligar os contatos deste relé em série com a fechadura.
A escolha desta fechadura elétrica fica por sua conta. Poderá ser do tipo que usa corrente alternada (AC 110V/220V) ou corrente contínua (CC 12V/24V). Caso use do tipo CC terá que providenciar uma fonte de alimentação separada para ela.
Nota: Ao encontrar uma digital cadastrada, o sistema acionará a fechadura por apenas 2 segundos. Caso necessite de mais ou menos tempo, altere no programa e recompile novamente.
Obs. Esta montagem é experimental, sendo de caráter didático, montada apenas em placa experimental (do tipo “Protoboard”), sujeita a “bugs” ainda não detectados. Está sendo fornecido os arquivos para que cada hobista possa alterar o programa segundo suas necessidades.

Abaixo temos uma pasta zipada para download, com os arquivos desta montagem. Após descompactar, notará que foi fornecido para quatro diferentes tipos de compiladores: CCS C Compiler, MPLAB-XC8, GREAT COW BASIC e em assembly, para o MPLAB-IDE:

FECHADURA_BIOMETRICA_V3

Manuais:
PIC16F628A datasheet

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Até o próximo artigo!