วิธีเชื่อมต่อเครื่องอ่าน Wiegand RFID กับ Arduino อย่างง่าย

เครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand ดูเก่าไปหน่อยเมื่อเทียบกับโมดูล Wi-Fi บอร์ด BLE และระบบเข้า-ออกที่ใช้แอปสมัยใหม่ แต่ก็ยังเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่งในการสร้างโครงการควบคุมการเข้า-ออกด้วย RFID บน Arduino ที่ใช้งานได้จริง เหตุผลง่ายมาก: เครื่องอ่านควบคุมการเข้าออกหลายรุ่น เครื่องอ่าน RFID พูด Wiegand ได้อยู่แล้ว ทนทาน ราคาไม่แพง หาซื้อได้ทั่วไป และออกแบบมาสำหรับประตูจริง ประตูรั้ว ตู้ล็อกเกอร์ ประตูหมุน ลิฟต์ ไม้กั้นที่จอดรถ และเครื่องลงเวลาทำงาน หากคุณเข้าใจสายข้อมูลสองเส้น กราวด์ร่วม และจังหวะพื้นฐานของโปรโตคอล Wiegand คุณก็สามารถเชื่อมต่อเครื่องอ่าน RFID เชิงพาณิชย์เข้ากับ Arduino ได้โดยไม่ต้องทำให้โครงการกลายเป็นการทดลองทางวิทยาศาสตร์

แนวคิดหลัก: Wiegand ในฐานะอุปกรณ์อินพุตอย่างง่าย

วิธีที่ง่ายที่สุดในการเชื่อมต่อเครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand กับ Arduino คือมองเครื่องอ่านเป็นอุปกรณ์อินพุตคล้ายคีย์แพด ตัวเครื่องอ่านจัดการฝั่งวิทยุ มันอ่าน บัตร RFIDพวงกุญแจ หรือการกดคีย์แพด จากนั้นส่งหมายเลขบัตรไปยัง Arduino ผ่านสายสัญญาณสองเส้นที่มักเรียกว่า D0 และ D1 เมื่อเครื่องอ่านต้องการส่งบิตศูนย์ มันจะพัลส์ D0 เมื่อต้องการส่งบิตหนึ่ง มันจะพัลส์ D1 Arduino เฝ้าดูพัลส์เหล่านั้นด้วยพินอินเทอร์รัปต์ สร้างสตรีมบิตขึ้นใหม่ ตรวจสอบ ID บัตร แล้วตัดสินใจว่าจะทำอะไรต่อไป ซึ่งอาจหมายถึงปลดล็อกรีเลย์ ติด LED บันทึกหมายเลขบัตร กระตุ้นบัซเซอร์ หรือส่งผลลัพธ์ไปยังคอนโทรลเลอร์อื่น

โครงสร้างนี้เองที่ทำให้ Wiegand เป็นมิตรกับโครงการเล็กๆ คุณไม่จำเป็นต้องให้ Arduino สร้างสนาม RF คุณไม่จำเป็นต้องปรับแต่งเสาอากาศ คุณไม่จำเป็นต้องเรียนรู้การสื่อสาร RFID ระดับต่ำทั้งหมดระหว่างบัตรกับเครื่องอ่าน เครื่องอ่านควบคุมการเข้าออกทำส่วนที่ยากไว้ Arduino เพียงรับเอาต์พุตเท่านั้น สำหรับผู้ซื้อและเมกเกอร์ที่ค้นหาการเชื่อมต่อเครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand กับ Arduino นั่นคือข้อได้เปรียบสำคัญ เครื่องอ่านบัตร EM มาตรฐาน 125 kHz เครื่องอ่าน MIFARE 13.56 MHz ที่มีเอาต์พุต Wiegand หรือ เครื่องอ่านควบคุมการเข้า-ออกด้วย RFID แบบหลายรูปแบบมักใช้ในลักษณะพื้นฐานเดียวกันได้ ตราบใดที่เข้าใจรูปแบบเอาต์พุต

เมกเกอร์สเปซสมมติแห่งหนึ่งในลิสบอนใช้แนวทางนี้หลังจากประสบปัญหากับโมดูล RFID งานอดิเรกขนาดเล็กที่ประตูหน้า โมดูลงานอดิเรกทำงานได้บนโต๊ะ แต่ดูบอบบางเมื่ออยู่ข้างกรอบประตูโลหะ และล้มเหลวเมื่อสมาชิกแตะบัตรเร็วเกินไป ทีมเปลี่ยนไปใช้เครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand 26 ที่กันสภาพอากาศได้ และเชื่อมต่อ D0, D1, ไฟเลี้ยง และกราวด์เข้ากับคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ Arduino ผลลัพธ์ดูไม่หวือหวาแต่เชื่อถือได้มากกว่ามาก สมาชิกไม่สนใจว่าโปรโตคอลใดอยู่เบื้องหลังประตู พวกเขาสนใจแค่ว่าประตูเปิดเมื่อแตะบัตร

พื้นฐานการเดินสายและไฟฟ้า

ข้อผิดพลาดในการเดินสายที่พบบ่อย

การเดินสายมักเป็นจุดแรกที่ผู้คนทำผิด เครื่องอ่าน Wiegand หลายรุ่นใช้สายพื้นฐานสี่เส้นสำหรับการติดตั้งง่ายๆ: ไฟเลี้ยง กราวด์ D0 และ D1 เครื่องอ่านบางรุ่นยังมีสายควบคุม LED ควบคุมบัซเซอร์ เอาต์พุตตรวจจับการงัดแงะ เอาต์พุตกริ่งประตู หรือสาย RS485 อย่าเดาจากสีเพียงอย่างเดียว เครื่องอ่านแบรนด์หนึ่งอาจใช้สีเขียวสำหรับ D0 และสีขาวสำหรับ D1 ขณะที่อีกแบรนด์อาจใช้รหัสสีต่างออกไป ควรอ่านดาต้าชีตที่ผู้ผลิตพิมพ์ไว้เสมอ หากคุณซื้อเครื่องอ่านจากรายการในตลาดออนไลน์ที่มีเอกสารไม่ชัดเจน ให้ตรวจสอบการเดินสายก่อนเชื่อมต่อกับ Arduino การเชื่อมต่อไฟเลี้ยงผิดสามารถทำลายเครื่องอ่านได้เร็วกว่าโค้ดที่แย่

ความเข้ากันได้ของแรงดันไฟเลี้ยง

ไฟเลี้ยง deserves ความสนใจเป็นพิเศษ เครื่องอ่านควบคุมการเข้าออกแบบ Wiegand บางรุ่นใช้ไฟ 12V DC เพราะออกแบบมาสำหรับระบบเข้า-ออกประตู บอร์ด Arduino หลายรุ่นใช้ลอจิก 5V และบอร์ดสมัยใหม่บางรุ่นใช้ลอจิก 3.3V คุณไม่ควรสันนิษฐานว่าแรงดันไฟเลี้ยงของเครื่องอ่านและแรงดันสัญญาณเท่ากัน ในระบบ Wiegand หลายระบบ D0 และ D1 เป็นเอาต์พุตแบบ open collector หรือ open drain หมายความว่าสายถูกดึงให้สูงไว้ และเครื่องอ่านดึงให้ต่ำลงชั่วขณะเพื่อส่งพัลส์ ซึ่งมีประโยชน์เพราะช่วยให้ออกแบบอินเทอร์เฟซได้ปลอดภัยขึ้น แต่ก็ยังต้องใช้แรงดัน pull-up ที่เหมาะสมและกราวด์ร่วม หากคุณใช้บอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino 3.3V ความเข้ากันได้ของระดับสัญญาณจะยิ่งสำคัญมากขึ้น

ยิมสมมติแห่งหนึ่งในไนโรบีเรียนรู้เรื่องนี้เมื่อทีมเชื่อมต่อเครื่องอ่าน Wiegand 12V เข้ากับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาดเล็กโดยไม่ตรวจสอบพฤติกรรมสัญญาณ เครื่องอ่านจ่ายไฟและส่งเสียงบี๊บ แต่บอร์ดอ่านหมายเลขบัตรแบบสุ่ม ปัญหาไม่ใช่ฐานข้อมูลบัตร แต่เป็นการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่ไม่เรียบร้อย หลังจากเพิ่ม pull-up ที่เหมาะสมกับแรงดันลอจิกของบอร์ด ยืนยันกราวด์ร่วม และใช้พินที่รองรับอินเทอร์รัปต์ เครื่องอ่านเดิมก็เสถียร เจ้าของเตรียมจะคืนเครื่องอ่าน แต่เครื่องอ่านไม่ได้ชำรุด วิธีเดินสายต่างหากที่ผิด

การใช้อินเทอร์รัปต์เพื่อการอ่านที่เชื่อถือได้

การใช้อินเทอร์รัปต์เป็นวิธีที่สะอาดที่สุดในการอ่านพัลส์ Wiegand บน Arduino พัลส์นั้นสั้น และลูปธรรมดาอาจพลาดได้หาก Arduino กำลังยุ่งกับงานอื่น อินเทอร์รัปต์ช่วยให้บอร์ดตอบสนองทันทีเมื่อ D0 หรือ D1 เปลี่ยนสถานะ ในทางปฏิบัติ คุณผูกอินเทอร์รัปต์หนึ่งตัวกับสาย D0 และอีกตัวกับสาย D1 เมื่อ D0 พัลส์ โปรแกรมบันทึกเป็นศูนย์ เมื่อ D1 พัลส์ บันทึกเป็นหนึ่ง หลังจากช่วงเงียบสั้นๆ โปรแกรมถือว่าการส่งเสร็จสมบูรณ์และประมวลผลบิต นี่คือเหตุผลที่ไลบรารี Wiegand สำหรับ Arduino หลายตัวใช้พินอินเทอร์รัปต์และไทม์เอาต์

ห้องแล็บนักศึกษาสมมติแห่งหนึ่งในโซลสร้างเดโมไม้กั้นที่จอดรถโดยใช้ Arduino Uno และเครื่องอ่านบัตร RFID แบบ Wiegand สเก็ตช์แรกพยายามอ่านพินภายในลูปหลัก ซึ่งทำงานได้เฉพาะเมื่อลูปว่างเปล่า เมื่อนักศึกษาเพิ่มจอแสดงผล แขนกั้นเซอร์โว และข้อความอนุกรม หมายเลขบัตรก็เสียหาย อาจารย์เปลี่ยนการออกแบบเป็นการอ่านแบบใช้อินเทอร์รัปต์ ทันใดนั้นฮาร์ดแวร์เดิมก็ทำงานราบรื่น บทเรียนนี้มีประโยชน์เกินกว่าโครงการในชั้นเรียน: สัญญาณ Wiegand นั้นเรียบง่าย แต่ไม่ควรปฏิบัติต่อมันอย่างไม่ใส่ใจ

ทำความเข้าใจรูปแบบบัตร Wiegand

รูปแบบของหมายเลขบัตรเป็นสิ่งถัดไปที่ต้องเข้าใจ Wiegand ไม่ใช่รูปแบบบัตรเดียว รูปแบบที่ผู้คนพบมากที่สุดคือ Wiegand 26 ซึ่งมักประกอบด้วยรหัสสถานที่ หมายเลขบัตร และบิตพาริตี แต่เครื่องอ่านหลายรุ่นสามารถส่งออก Wiegand 34, 37, 40 หรือรูปแบบอื่นได้ เครื่องอ่านแบบคีย์แพดบางรุ่นส่งออกรหัส PIN ในรูปแบบ Wiegand ด้วย หาก Arduino ของคุณอ่านสตรีมบิตยาวและหมายเลขบัตรที่คาดไว้ไม่ตรงกับที่ซอฟต์แวร์ควบคุมการเข้าออกแสดง ปัญหาอาจอยู่ที่การตีความรูปแบบ ไม่ใช่เครื่องอ่านเสีย คุณต้องรู้ว่าคุณกำลังอ่านค่าบิตดิบ รหัสสถานที่ หมายเลขบัตร หรือค่าเลขฐานสิบรวมกัน

โรงเรียนสมมติแห่งหนึ่งในบัวโนสไอเรสต้องการใช้บัตรพนักงานที่มีอยู่สำหรับล็อกห้องสมุดอย่างง่าย โครงการ Arduino ได้รับหมายเลขจากเครื่องอ่าน Wiegand แต่หมายเลขไม่ตรงกับ ID ที่พิมพ์บนบัตร ผู้ดูแลสันนิษฐานว่าเครื่องอ่านเข้ากันไม่ได้ หลังจากตรวจสอบรูปแบบ ทีมพบว่าหมายเลขที่พิมพ์ไม่เหมือนกับเอาต์พุต Wiegand ดิบ พวกเขาอัปเดตฐานข้อมูลให้เก็บเอาต์พุตจริงของเครื่องอ่านแทน ID ที่พิมพ์ รายการอนุญาตก็เชื่อถือได้ทันที ปัญหาเครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand หลายอย่างแท้จริงคือปัญหาการกำหนดหมายเลข

สำหรับผู้เริ่มต้น เส้นทางการเชื่อมต่อที่ง่ายที่สุดคืออย่าสร้างระบบเกินตัวในวันแรก เริ่มจากการเชื่อมต่อเครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand เข้ากับ Arduino เปิด serial monitor และพิมพ์ข้อมูลบัตรที่ได้รับ อย่าเพิ่งเชื่อมต่อล็อกไฟฟ้า อย่าเพิ่งเพิ่มรีเลย์ อย่าเพิ่งสร้างเมนูควบคุมการเข้าออกเต็มรูปแบบ ก่อนอื่นพิสูจน์ว่าเครื่องอ่านส่งค่าที่เสถียร แตะบัตรเดิมสิบครั้งและยืนยันว่าค่าเหมือนกันทุกครั้ง แตะบัตรต่างๆ และยืนยันว่าให้ค่าต่างกัน จากนั้นขยับมือ เปลี่ยนตำแหน่งสาย ทดสอบจากระยะติดตั้งปกติ และสแกนอีกครั้ง หากหมายเลขบัตรเสถียร รากฐานก็ดี

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย: ไฟเลี้ยง รีเลย์ และสภาพแวดล้อมการติดตั้ง

ระยะสายและสัญญาณรบกวน

ระยะสายก็ส่งผลต่อผลลัพธ์ได้เช่นกัน Wiegand ถูกออกแบบมาสำหรับการเดินสายควบคุมการเข้าออก และทำงานได้ในระยะที่มีประโยชน์ แต่การเดินสายยาว การป้องกันสัญญาณไม่ดี pull-up อ่อน สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า และกราวด์ไม่ดีสามารถสร้างพัลส์ที่ไม่เสถียรได้ ในเดโม Arduino ขนาดเล็ก เครื่องอ่านอาจอยู่ห่างจากบอร์ดเพียงไม่กี่นิ้ว ในโครงการประตูจริง เครื่องอ่านอาจอยู่ด้านนอกประตูขณะที่คอนโทรลเลอร์อยู่ในกล่องห่างออกไปหลายเมตร ความแตกต่างนี้สำคัญ การเดินสายแบบคู่ตีเกลียว การต่อกราวด์ที่เหมาะสม การเดินสายให้ห่างจากสายกระแสสูง และการออกแบบแหล่งจ่ายไฟที่สะอาดสามารถป้องกันพฤติกรรมแปลกๆ ได้

โรงงานสมมติแห่งหนึ่งในเซินเจิ้นติดตั้งเครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand ไว้ข้างตู้เครื่องมือ คอนโทรลเลอร์ Arduino ทำงานสมบูรณ์แบบบนโต๊ะทำงาน แต่หลังติดตั้งใกล้แผงควบคุมมอเตอร์ การสแกนบางครั้งล้มเหลว ทีมโทษโค้ด Arduino ก่อน จากนั้นสังเกตว่าสายเครื่องอ่านเดินอยู่ข้างสายไฟของเครื่องจักร การเปลี่ยนเส้นทางเดินสายและเพิ่มตัวต้านทาน pull-up ที่ดีขึ้นแก้ปัญหาได้ ระบบไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องอ่านราคาแพงขึ้น แต่ต้องการการติดตั้งที่สะอาดขึ้น

รีเลย์และแรงดันตก

รีเลย์และล็อกนำมาซึ่งกับดักที่พบบ่อยอีกอย่าง อุปกรณ์ปลดล็อกไฟฟ้า แม่เหล็กล็อก โซลินอยด์ หรือโมดูลรีเลย์สามารถสร้างสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าเมื่อสวิตช์ หากล็อกใช้แหล่งจ่ายไฟอ่อนเดียวกันกับเครื่องอ่านและ Arduino แรงดันอาจตกเมื่อล็อกทำงาน เครื่องอ่านอาจรีเซ็ต Arduino อาจค้าง หรือข้อมูล Wiegand อาจไม่น่าเชื่อถือ ใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีขนาดเหมาะกับล็อกและอิเล็กทรอนิกส์ ป้องกันขดลวดรีเลย์อย่างเหมาะสม และหลีกเลี่ยงการป้อนโหลดที่มีสัญญาณรบกวนผ่านสายเส้นเล็กๆ เดียวกันที่จ่ายไฟให้บอร์ดลอจิก โครงการเข้า-ออกประตูด้วย RFID ที่เสถียรขึ้นอยู่กับการออกแบบไฟเลี้ยงพอๆ กับการอ่านบัตร

โคเวิร์กกิงสเปซสมมติแห่งหนึ่งในออสตินติดตั้งคอนโทรลเลอร์ประตู RFID แบบ Arduino พร้อมเครื่องอ่าน Wiegand และอุปกรณ์ปลดล็อกไฟฟ้าขนาดเล็ก ระหว่างทดสอบ การอ่านบัตรทำงานได้ ระหว่างใช้งานจริง เครื่องอ่านบางครั้งรีบูตทันทีหลังจากอนุญาตให้เข้าถึง อุปกรณ์ปลดล็อกดึงกระแสมากเกินไปจากอะแดปเตอร์เดียวกันที่จ่ายไฟให้ Arduino การแยกสายไฟสำหรับล็อก จุดอ้างอิงร่วมในจุดที่จำเป็น และโมดูลรีเลย์ที่เหมาะสมแก้ปัญหาได้ ซอฟต์แวร์ดูเหมือนเป็นตัวการเพราะความล้มเหลวเกิดขึ้นหลังบัตรที่ถูกต้อง แต่ตัวการจริงคือแรงดันตก

สภาพอากาศและการติดตั้ง

ไม่ควรเพิกเฉยต่อสภาพอากาศและการติดตั้ง หากเครื่องอ่านอยู่ภายนอก ให้เลือกเครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand ที่กันน้ำหรือกันสภาพอากาศได้พร้อมระดับ IP ที่เหมาะสม ติดตั้งให้ห่างจากน้ำที่ไหลกระทบโดยตรงหากเป็นไปได้ หลีกเลี่ยงการวางใกล้พื้นผิวโลหะขนาดใหญ่ เว้นแต่เครื่องอ่านออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมนั้น ทดสอบการอ่านบัตรหลังการติดตั้งขั้นสุดท้าย ไม่ใช่แค่ก่อนติดตั้ง กรอบประตูโลหะ ผนังหนา และสายไฟใกล้เคียงสามารถเปลี่ยนประสบการณ์ของผู้ใช้ได้ หากเครื่องอ่านมีสายควบคุม LED หรือบัซเซอร์ภายนอก ให้ตัดสินใจว่า Arduino ควรควบคุมหรือการตอบสนองภายในของเครื่องอ่านเพียงพอแล้ว

สปอร์ตคลับสมมติแห่งหนึ่งในเคปทาวน์ติดตั้งเครื่องอ่านบนเสาประตูโลหะและสงสัยว่าทำไมการแตะบัตรรู้สึกไม่สม่ำเสมอ บนโต๊ะทดสอบ เครื่องอ่านทำงานได้ดี บนประตู เสาโลหะและมุมติดตั้งที่อึดอัดทำให้ผู้ใช้แตะผิดตำแหน่ง แผ่นรองพลาสติกเล็กๆ และเครื่องหมายแตะบัตรที่ชัดเจนขึ้นช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ ข้อมูล Wiegand ก็ปกติดีเมื่อเครื่องอ่านอ่านบัตรได้จริง อีกครั้ง การเชื่อมต่อที่ง่ายที่สุดไม่ใช่แค่เรื่องไฟฟ้า แต่เป็นเรื่องกายภาพ

ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยสำหรับโครงการ Arduino

ควรพูดถึงความปลอดภัยอย่างตรงไปตรงมา Wiegand เชื่อมต่อง่าย แต่ไม่ใช่อินเทอร์เฟซที่ปลอดภัยที่สุดตามมาตรฐานสมัยใหม่ สาย D0 และ D1 ส่งข้อมูลบัตรในลักษณะที่สามารถดักจับได้หากมีใครเข้าถึงสายไฟทางกายภาพ บัตรพื้นฐานหลายรุ่นยังสามารถโคลนได้ขึ้นอยู่กับประเภทบัตร สำหรับโครงการโรงรถ ตู้แล็บ เดโมลงเวลา ล็อกเกอร์ขนาดเล็ก หรือต้นแบบภายใน Wiegand บวก Arduino สามารถใช้งานได้จริง สำหรับการควบคุมการเข้าออกที่มีความปลอดภัยสูง ผู้ซื้อควรพิจารณาเทคโนโลยีบัตรที่เข้ารหัส การสื่อสารระหว่างเครื่องอ่านกับคอนโทรลเลอร์ที่ปลอดภัย การตรวจจับการงัดแงะ และแผงควบคุมการเข้าออกระดับมืออาชีพ ไม่ควรขายระบบควบคุมการเข้าออกแบบ Arduino ง่ายๆ ว่าเป็นความปลอดภัยระดับธนาคาร

นั่นไม่ได้หมายความว่า Wiegand ไม่มีที่ยืน มันถูกใช้อย่างแพร่หลายเพราะเรียบง่าย เข้ากันได้ และได้รับการสนับสนุนจากเครื่องอ่านหลายรุ่น สำหรับนักพัฒนาผลิตภัณฑ์ มันเป็นสะพานที่มีประโยชน์ สำหรับผู้ติดตั้ง มันคุ้นเคย สำหรับผู้ซื้อที่มองหาเครื่องอ่านควบคุมการเข้า-ออกด้วย RFID แบบกำหนดเองหรือซัพพลายเออร์เครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand มันให้ความยืดหยุ่นเพราะเครื่องอ่านเดียวกันมักเชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์หลายตัวได้ สิ่งสำคัญคือใช้มันในที่ที่ข้อจำกัดยอมรับได้ และไม่แสร้งว่ามันแก้ปัญหาความปลอดภัยได้ทุกอย่าง

โรงแรมเล็กสมมติแห่งหนึ่งในปรากใช้เครื่องอ่าน Wiegand กับระบบเข้าห้องที่ใช้ Arduino สำหรับพื้นที่จัดเก็บเฉพาะพนักงาน ไม่ใช่ห้องพักแขก ผู้จัดการต้องการวิธีต้นทุนต่ำในการจำกัดการเข้าห้องผ้าและบันทึกการแตะบัตรของพนักงาน ระบบใช้เครื่องอ่าน RFID 13.56 MHz ที่มีเอาต์พุต Wiegand บอร์ดที่เข้ากันได้กับ Arduino และรีเลย์ควบคุมล็อกตู้ โครงการสำเร็จเพราะข้อกำหนดด้านความปลอดภัยไม่สูงและประตูอยู่ภายในอาคาร การออกแบบเดียวกันจะไม่เหมาะกับการเข้าห้องพักแขกหลัก ซึ่งความน่าเชื่อถือในการตรวจสอบ การเข้ารหัส การปลดล็อกฉุกเฉิน และการปฏิบัติตามมาตรฐานระดับมืออาชีพจะสำคัญกว่า

การเลือกเครื่องอ่านและบอร์ดที่เหมาะสม

การเลือกเครื่องอ่านขึ้นอยู่กับบัตรหรือพวงกุญแจที่คุณต้องการใช้ เครื่องอ่าน Wiegand 125 kHz อาจรองรับบัตร EM4100 หรือบัตรความถี่ต่ำที่คล้ายกัน เครื่องอ่าน Wiegand 13.56 MHz อาจรองรับ MIFARE Classic, DESFire, NTAG หรือเทคโนโลยี HF อื่นๆ ขึ้นอยู่กับรุ่น แม้ว่าเครื่องอ่านบางรุ่นจะไม่ส่งตัวระบุเดียวกัน เครื่องอ่านบางรุ่นส่งออกเฉพาะ UID ของบัตร รุ่นอื่นสามารถตั้งค่าให้ส่งข้อมูลเซกเตอร์หรือรูปแบบเฉพาะได้ หากคุณต้องการเชื่อมต่อบัตรพนักงานที่มีอยู่แล้วซึ่งใช้กับระบบอื่น ให้ถามซัพพลายเออร์เครื่องอ่านว่าเครื่องอ่านรองรับประเภทบัตรและรูปแบบเอาต์พุตนั้นหรือไม่ อย่าซื้อตามความถี่เพียงอย่างเดียว

คลังสินค้าสมมติแห่งหนึ่งในลีดส์ต้องการใช้บัตรพนักงานที่มีอยู่สำหรับสถานีเบิกเครื่องมือ ทีมจัดซื้อสั่งเครื่องอ่าน Wiegand 13.56 MHz ราคาถูกเพราะบัตรก็เป็น 13.56 MHz เช่นกัน มันจ่ายไฟได้แต่ไม่อ่านบัตรอย่างถูกต้องเพราะบัตรใช้แอปพลิเคชันที่ปลอดภัยซึ่งเครื่องอ่านเข้าถึงไม่ได้ ต่อมาซัพพลายเออร์จัดหาเครื่องอ่านที่ตั้งค่าสำหรับประเภทข้อมูลรับรองและรูปแบบเอาต์พุต Wiegand ที่ถูกต้องให้ ฝั่ง Arduino ของโครงการแทบไม่เปลี่ยน การเลือกเครื่องอ่านต่างหากที่เป็นปัญหาจริง

สำหรับโครงการ Arduino รุ่นบอร์ดก็สำคัญเช่นกัน Arduino Uno มีพินอินเทอร์รัปต์จำกัด แต่สามารถจัดการเครื่องอ่าน Wiegand สองสายแบบง่ายได้ บอร์ดอย่าง Arduino Mega, Leonardo บอร์ดที่ใช้ ESP32 หรือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เข้ากันได้อื่นๆ อาจมีอินเทอร์รัปต์มากกว่าและขยายได้ดีกว่า หากคุณวางแผนจะเพิ่ม Ethernet, Wi-Fi, การบันทึกลง SD การ์ด อินพุตคีย์แพด จอ OLED ประตูหลายบาน หรือการรายงานผ่านคลาวด์ ให้เลือกบอร์ดที่มีทรัพยากรเพียงพอตั้งแต่ต้น ต้นแบบที่ล้มเหลวหลายตัวเริ่มจากบอร์ดที่เพียงพอสำหรับทดสอบ serial monitor แต่จำกัดเกินไปสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

สถานที่เก็บของเย็นในฟาร์มสมมติแห่งหนึ่งในอัลเบอร์ตา สร้างบันทึกการเข้าของพนักงาน RFID อย่างง่ายโดยใช้ Arduino และเครื่องอ่านคีย์แพดแบบ Wiegand ตอนแรกมันพิมพ์เฉพาะ ID บัตร จากนั้นเจ้าของต้องการจอแสดงอุณหภูมิ บันทึกลง SD การแจ้งเตือนด้วยบัซเซอร์ ประตูสองบาน และบันทึกระยะไกล บอร์ดเดิมเริ่มแน่นและดูแลรักษายาก โครงการถูกย้ายไปยังคอนโทรลเลอร์ที่ความสามารถสูงขึ้นโดยยังคงแนวคิดการเดินสายเครื่องอ่าน Wiegand เดิม การอัปเกรดนั้นราบรื่นขึ้นเพราะทีมแยกอินพุตของเครื่องอ่านออกจากการออกแบบระบบส่วนที่เหลือ

โครงสร้างซอฟต์แวร์ควรเรียบง่าย รูทีนอินเทอร์รัปต์ควรทำงานน้อยที่สุด: บันทึกบิตและอัปเดตจังหวะเวลา งานหนักควรเกิดขึ้นในโปรแกรมหลักหลังจากได้รับการส่งที่สมบูรณ์ อย่าเขียนเอาต์พุตอนุกรมยาวๆ การตรวจสอบฐานข้อมูล การอัปเดตจอแสดงผล หรือดีเลย์รีเลย์ภายในรูทีนอินเทอร์รัปต์ ซึ่งอาจทำให้พัลส์หายและพฤติกรรมไม่เสถียร เมื่อได้รับค่าบัตรเต็มแล้ว ให้เปรียบเทียบกับรายการที่อนุญาต กระตุ้นเอาต์พุต และบันทึกเหตุการณ์ หากรายการที่อนุญาตมีขนาดใหญ่ ให้พิจารณาที่จัดเก็บภายนอกหรือคอนโทรลเลอร์ที่ความสามารถสูงขึ้น

สำหรับลอจิกควบคุมการเข้าออก อย่าพึ่งพาเพียงคำสั่ง if เดียวที่ฝังอยู่ในสเก็ตช์ที่ยุ่งเหยิง เก็บหมายเลขบัตรที่ได้รับอนุญาตไว้อย่างชัดเจน รวมการตอบสนองเมื่อถูกปฏิเสธ เพิ่มวิธีลงทะเบียนหรือลบบัตรหากโครงการต้องบำรุงรักษา ใช้ไทม์เอาต์เพื่อให้การอ่านบางส่วนไม่ค้างในหน่วยความจำตลอดไป เพิ่มการตอบสนองสถานะเพื่อให้ผู้ใช้รู้ว่าบัตรได้รับการยอมรับ ถูกปฏิเสธ หรืออ่านไม่ได้ แม้แต่ LED สีเขียวและสีแดงง่ายๆ ก็ทำให้ระบบดูเป็นมืออาชีพมากขึ้น ผู้คนหงุดหงิดเมื่อเครื่องอ่านล้มเหลวอย่างเงียบๆ

เวิร์กช็อปชุมชนสมมติแห่งหนึ่งในเมลเบิร์นปรับปรุงระบบเข้า-ออกแบบ Wiegand บน Arduino โดยเพิ่มการตอบสนองง่ายๆ ก่อนการเปลี่ยนแปลง สมาชิกแตะบัตรแล้วบางครั้งดึงประตูเร็วเกินไป หลังการเปลี่ยนแปลง เครื่องอ่านส่งเสียงบี๊บ Arduino กะพริบสีเขียวสำหรับบัตรที่ยอมรับ สีแดงสำหรับบัตรที่ถูกปฏิเสธ และสีเหลืองเมื่อคอนโทรลเลอร์กำลังบันทึกข้อมูล อิเล็กทรอนิกส์ไม่แพง แต่ประสบการณ์ผู้ใช้ดีขึ้นมาก ในโครงการ RFID รายละเอียดการตอบสนองเล็กๆ มักป้องกันคำถามสนับสนุนใหญ่ๆ ได้

สำหรับผู้ซื้อ B2B การเชื่อมต่อเครื่องอ่าน Wiegand กับ Arduino มีประโยชน์สำหรับต้นแบบ คีออสก์แบบกำหนดเอง คอนโทรลเลอร์ล็อกเกอร์ ระบบฝึกอบรม หน่วยควบคุมการเข้าออกขนาดเล็ก อุปกรณ์ลงเวลา ตู้จำหน่ายสินค้า และสถานีเบิกอุปกรณ์ แต่การสนทนากับซัพพลายเออร์ควรเจาะจง ถามถึงรูปแบบเอาต์พุต ประเภทบัตรที่รองรับ ความต้องการไฟเลี้ยง ประเภทสัญญาณ คำจำกัดความสาย ระยะทำงาน สภาพแวดล้อมการติดตั้ง ระดับ IP พฤติกรรมการควบคุม LED และบัซเซอร์ และการสนับสนุนการทดสอบตัวอย่าง หากเครื่องอ่านต้องทำงานกับบัตรที่มีอยู่ ให้ส่งบัตรตัวอย่างไปยังซัพพลายเออร์ก่อนสั่งซื้อจำนวนมาก

ขั้นตอนการเชื่อมต่อขั้นสุดท้าย

ขั้นตอนโครงการที่สะอาดที่สุดนั้นตรงไปตรงมา เลือกข้อมูลรับรองก่อน เลือกเครื่องอ่าน Wiegand ที่รองรับข้อมูลรับรองนั้นและรูปแบบเอาต์พุตที่ต้องการ ยืนยันแรงดันและสายสัญญาณ เชื่อมต่อ D0 และ D1 เข้ากับพิน Arduino ที่รองรับอินเทอร์รัปต์พร้อม pull-up ที่เหมาะสมและกราวด์ร่วม พิมพ์ค่าที่อ่านได้ดิบก่อน ยืนยันค่าที่เสถียรเมื่อทำซ้ำ จากนั้นเพิ่มลอจิกการเข้าถึง การควบคุมรีเลย์ LED ตอบสนอง การบันทึก และการออกแบบกล่องหุ้ม ทดสอบระบบสำเร็จรูปในสถานที่จริงด้วยแหล่งจ่ายไฟจริง ความยาวสายจริง และผู้ใช้จริง

วิธีที่ง่ายที่สุดในการเชื่อมต่อเครื่องอ่าน RFID แบบ Wiegand กับ Arduino ไม่ใช่การไล่ตามความซับซ้อน ให้เครื่องอ่าน RFID เชิงพาณิชย์จัดการบัตร ให้ Arduino จัดการการตัดสินใจ รักษาการเดินสายให้ถูกต้อง ใช้อินเทอร์รัปต์ เข้าใจรูปแบบ Wiegand ปกป้องแหล่งจ่ายไฟ และทดสอบในสภาพแวดล้อมจริง เมื่อเคารพพื้นฐานเหล่านี้ Wiegand จะกลายเป็นสะพานที่ใช้งานได้จริงระหว่างฮาร์ดแวร์ควบคุมการเข้าออกระดับมืออาชีพและการพัฒนา Arduino ที่ยืดหยุ่น มันไม่ใช่โปรโตคอลใหม่ที่สุดในห้อง และไม่ใช่ตัวเลือกที่ปลอดภัยที่สุดสำหรับทุกประตู แต่สำหรับต้นแบบหลายๆ แบบและการใช้งานที่ควบคุมได้ มันยังคงเป็นวิธีที่เร็วที่สุดวิธีหนึ่งในการทำให้การควบคุมการเข้า-ออกด้วย RFID ทำงานได้จริง