ESP8266 - RFID 도어 잠금장치 | ESP8266 - RFID Door Lock
이 튜토리얼은 ESP8266, RFID/NFC RC522 모듈, 릴레이, 솔레노이드 잠금장치 또는 전자기 잠금장치 및 선택적으로 LCD를 사용하여 도어 잠금 시스템을 구축하는 방법을 지시합니다. 여러분이 쉽게 할 수 있도록, 이 튜토리얼은 단순한 단계에서부터 복잡한 단계까지 RFID 도어 잠금장치를 구축하는 방법을 지시합니다. 구체적으로, 우리가 할 것은 다음과 같습니다:
- Part 1: ESP8266, 키패드, 솔레노이드 잠금 장치 또는 전자 자기 잠금 장치를 사용한 간단한 RFID 도어 록 시스템으로 단일 RFID 키를 지원합니다.
- Part 2: (선택 사항) 여러 RFID 키 지원 추가
- Part 3: (선택 사항) RFID 도어 록에 LCD 디스플레이 추가
- Part 4: (선택 사항) RFID 도어 록에 문 센서 추가
- Part 5: (선택 사항) 유효한 RFID 키를 ESP8266의 내부 EEPROM에 관리하고 저장
- Part 6: (선택 사항) 접근 이력을 SD 카드에 저장
비밀번호를 사용하여 도어록 시스템을 구축하고 싶으시다면, ESP8266 - 키패드 도어록을 참고해 주세요.
준비물
1 | × | ESP8266 NodeMCU | Amazon | |
1 | × | Micro USB Cable | Amazon | |
1 | × | RFID/NFC RC522 Kit (reader + tags) | 쿠팡 | Amazon | |
1 | × | RFID Key Fob | 쿠팡 | Amazon | |
1 | × | Solenoid Lock | Amazon | |
1 | × | (Alternative) Electromagnetic Lock | Amazon | |
1 | × | Relay | Amazon | |
1 | × | 12V Power Adapter | Amazon | |
1 | × | DC Power Jack | 쿠팡 | Amazon | |
1 | × | Jumper Wires | Amazon | |
1 | × | (Optional) 5V Power Adapter for ESP8266 | Amazon | |
1 | × | (Optional) Screw Terminal Expansion Board for ESP8266 | 쿠팡 | Amazon |
RFID/NFC RC522 모듈 및 전자기 잠금장치에 대하여
RFID/NFC RC522 모듈, 전자기 자물쇠, 솔레노이드 자물쇠(핀배열, 작동 원리, 프로그래밍 방법 포함)에 익숙하지 않다면, 다음 튜토리얼을 따라 배울 수 있습니다:
문 잠금 시스템 구성 요소
문 잠금 시스템은 두 개의 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다:
- Door Lock: ESP8266, 릴레이, RFID/NFC 리더기, 솔레노이드 잠금장치 또는 전자기 잠금장치
- Door Key: RFID/NFC 태그
RFID/NFC 도어 락이 어떻게 작동하는가
- 사용자가 RFID/NFC 리더에 RFID/NFC 태그를 탭하면, 리더는 태그에서 UID를 읽습니다.
- 그런 다음 ESP8266이 리더로부터 UID를 가져와 코드에 설정된 UID들과 비교합니다.
- UID가 사전에 정의된 UID 중 하나와 일치하면 ESP8266은 솔레노이드 잠금장치를 비활성화하여 문을 잠금 해제합니다.
- 이 태그들은 인증된 키로 사용됩니다.
- 특정 시간이 지난 후에 ESP8266에 의해 릴레이가 활성화되어 문을 잠급니다.
선연결
RFID RC522 도어락과 솔레노이드 잠금장치
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
ESP8266의 핀 배치 및 ESP8266 및 다른 구성 요소에 전원을 공급하는 방법에 대해 더 많이 보십시오.
RFID RC522 도어록과 전자기 잠금장치
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
※ NOTE THAT:
제조업체마다 핀의 순서를 다르게 배치할 수 있으므로 모듈에 인쇄된 라벨에 의존하는 것이 중요합니다. 위에 표시된 핀배열 다이어그램은 제조업체 DIYables에서 생산한 모듈의 핀 배열을 보여줍니다.
ESP8266 코드 - 단일 키
사용 방법
Arduino IDE에서 ESP8266을 시작하는 방법은 다음과 같습니다:
- ESP8266을 처음 사용하는 경우 Arduino IDE에서 ESP8266 환경 설정하는 방법 자습서를 확인해보세요.
- 다이어그램에 표시된 대로 구성 요소를 연결하세요.
- USB 케이블을 사용하여 ESP8266 보드를 컴퓨터에 연결하세요.
- 컴퓨터에서 Arduino IDE를 엽니다.
- 올바른 ESP8266 보드(예: NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module))와 해당 COM 포트를 선택하세요.
RFID/NFC 태그의 UID를 결정하기 위해:
- ESP8266에 코드를 업로드하고 시리얼 모니터를 엽니다.
- RFID-RC522 모듈에 태그를 탭하면 UID가 시리얼 모니터에 표시됩니다.
UID를 얻으면:
위의 코드 중 18번째 줄을 UID를 반영하도록 변경하세요. 예를 들어, byte keytagUID[4] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};을 byte keytagUID[4] = {0x3A, 0xC9, 0x6A, 0xCB};로 교체하세요.
수정된 코드를 ESP8266에 업로드하세요.
RFID/NFC 태그를 RFID-RC522 모듈에 놓으세요.
Serial Monitor에서 출력을 확인하세요.
- 전자 자기 잠금장치가 잠기지 않았는지 확인하세요.
- RFID-RC522 모듈에 다른 RFID/NFC 태그를 탭하세요.
- 시리얼 모니터에서 출력을 확인하세요.
※ NOTE THAT:
- 테스트를 용이하게 하기 위하여 잠금 해제 시간을 2초로 설정하였으나, 실제 사용/시연을 위해서는 증가시켜야 합니다.
- MFRC522 라이브러리의 설치가 필요합니다. 자세한 정보는 ESP8266 - RFID/NFC RC522 튜토리얼을 참조해 주세요.
ESP8266 코드 - 다중 키
우리는 관리자와 비서만이 출입할 수 있는 방을 상상해 봅시다.
이 경우에는 관리자와 비서를 위한 두 개의 RFID/NFC 태그가 필요합니다. 두 태그의 UID는 코드에 명시되어야 합니다.
이전과 동일한 단계를 반복한 다음, RFID-RC522 모듈에 있는 각 태그를 탭하세요. 시리얼 모니터에는 다음과 같은 출력이 나타나야 합니다:
위에 작성된 코드는 세 개, 네 개 또는 그 이상의 태그를 포함하도록 확장할 수 있습니다.
RFID 도어 잠금장치에 LCD 디스플레이 추가
사용자에게 접근 상태(예: 승인/거부)를 보여주기 위해 선택적으로 LCD 디스플레이를 추가할 수 있습니다. ESP8266 - LCD 튜토리얼에서 LCD에 대해 더 알아볼 수 있습니다.
배선도 - RFID, 솔레노이드 잠금장치 또는 전자기 잠금장치 및 LCD 디스플레이를 사용한 도어락 시스템
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
위의 배선도에서는 ESP8266의 5V 핀이 릴레이와 LCD를 동시에 충분히 공급할 수 없으므로 5V 전원이 추가되었음을 참고하십시오.
ESP8266 코드 - RFID RC522 모듈, 솔레노이드 잠금장치 또는 전자기 잠금장치 및 LCD 디스플레이를 사용한 비밀번호가 있는 도어 잠금 시스템
※ NOTE THAT:
LCD의 주소는 제조업체에 따라 다를 수 있습니다. 우리는 DIYables에서 명시한 대로 코드에서 0x27을 사용했습니다.
RFID 도어 잠금장치에 도어 센서 추가하기
앞서 언급한 코드에서는 ESP8266이 잠금 해제 후 일정 시간이 지나면 문을 잠급니다. 그러나 실제 응용 프로그램에서는 대부분의 경우 시스템에 문 센서가 추가됩니다. ESP8266이 문이 닫혔다고 감지하면, 타임아웃을 기다리는 대신 즉시 문을 잠급니다.
당신을 압도하지 않기 위해, 우리는 배선도와 코드에 문 센서를 포함시키지 않았습니다. 대신, 이 부분을 여러분의 창의력에 맡기기로 했습니다. 더 많은 안내를 위해 ESP8266 - 문 센서와 ESP8266 - 문 센서 제어 릴레이 튜토리얼을 확인해보세요.
EEPROM에 유효한 RFID 키 관리 및 저장
위의 코드에는 ESP8266 코드에 하드코딩된 유효한 RFID 키(UID)가 있습니다. 이는 키를 추가하거나 제거하고자 할 때 코드를 변경한 후 ESP8266에 다시 업로드해야 하므로 불편하다는 것을 의미합니다.
실제 응용 프로그램에서는 코드를 매번 수정하고 업로드할 필요 없이 RFID 키를 관리하는 것이 필요합니다. 이를 위해 RFID 키를 하드코딩하는 대신 EEPROM에 저장할 수 있습니다. 따라서 EEPROM에서 RFID 키를 쉽게 관리할 수 있는 방법이 필요합니다.
EEPROM에서 RFID 키를 관리하는 두 가지 방법이 있습니다.
- RFID 키를 마스터 키로 사용
- RFID 키를 ADD 마스터 키로 사용함으로써, 새로운 키를 시스템에 추가할 수 있다. ESP8266이 ADD 마스터 키를 감지하면, ADD 모드와 OPERATION 모드 사이를 전환한다.
- ADD 모드 동안, ESP8266은 감지한 새로운 키들을 EEPROM에 추가한다.
- DELETE 마스터 키와 DELETE 모드에도 비슷한 접근 방식이 사용된다.
- 시리얼/블루투스/IR을 통한 ADD/DELETE 명령 사용
- 명령은 시리얼, 블루투스, IR을 통해 전송되며, 시리얼 모니터, 블루투스 앱, IR 컨트롤러와 같은 도구를 활용한다.
- 명령은 지시어(ADD/DELETE)와 RFID 키의 UID로 구성된다.
- 보안을 강화하기 위해, 명령과 함께 비밀번호도 포함되어야 한다. ESP8266은 비밀번호를 검증하여 명령이 유효한지 아닌지를 결정한다.
위의 두 가지 방법 중 어느 것이든 활용하려면 상당량의 ESP8266 코드를 추가해야 합니다. 프로그래밍에 익숙하지 않은 개인에게 이는 어려운 작업이 될 수 있습니다. 따라서 이 튜토리얼은 복잡한 코드로 초보자를 압도하지 않고 도어락 시스템에 대한 기본적인 이해를 제공하려고 합니다. 이 시스템을 실제 목적으로 구현하고 싶으시다면, 저희 유료 프로그래밍 서비스를 통해 문의해 주시기 바랍니다.
SD 카드에 접근 기록 저장하기
접근 이력을 추적하기 위해서는 RFID 키의 UID, 접근 상태(GRANTED/DENIED), 날짜와 시간을 저장해야 할 필요가 있을 수 있습니다. EEPROM은 전체 이력을 저장하기에 용량이 부족하기 때문에, 대신 SD 카드를 사용할 수 있습니다. 이에 대한 안내는 ESP8266 - 시간대를 포함하여 SD 카드에 데이터 기록하기 튜토리얼에서 찾을 수 있습니다.
동영상
비디오 제작은 시간이 많이 걸리는 작업입니다. 비디오 튜토리얼이 학습에 도움이 되었다면, YouTube 채널 을 구독하여 알려 주시기 바랍니다. 비디오에 대한 높은 수요가 있다면, 비디오를 만들기 위해 노력하겠습니다.