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RFID: Identificación por RF

usando un MFRC522

RFID: Identificación por RF

 

 

    • Presentar los RFID.
    • Comprender su utilidad.
    • Conectando un sensor RFID sencillo a Arduino.

 

Material requerido.

 

 

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ArduinoUNO Arduino Uno o compatible y con el firmware para S4A cargado.  

Arduino Uno o compatible y con el firmware para S4A cargado.

 

Img_3_4Img_3_6 Una Protoboard más cables. Una Protoboard más cables.
vista principal Un módulo NRFID Un módulo NRFID.

Identificando elementos

 

Hay cosas que nos parecen tan normales que al final ni siquiera reparamos en ellas, porque nos parece que no hay otra manera de hacer las cosas, o simplemente porque no dedicamos un minuto a pensar en cosas que damos por supuestas.

Por ejemplo, nos parece normal llegar a un supermercado y que la cajera identifique los productos con un código de barras de forma inmediata y lea su precio y características, pero esto es algo que a nuestros abuelos les hubiera parecido magia (Y probablemente a la mayor parte de la gente también aunque pongan cara de seta)

Los códigos de barras (o Barcodes) están muy extendidas por todos los supermercados y otras tiendas para identificar con luz un cierto producto. Son rápidos baratos y espectaculares. Solo necesitan una etiqueta con un código extraño en forma de barras que una pistola láser identifica con rapidez.

Los códigos de barras son muy baratos, justo un papelito con barras de distinta anchura o bien impresos en la envoltura del producto, pero también tienen  unos ciertos inconvenientes. Si se rayan se tornan ilegibles y esto es relativamente frecuente y además no se pueden reescribir (¿A que no lo habías pensado?) Es tecnología pre digital.

Pero el tema de esta sesión no son los códigos de barras (Eso quizás llegue en un futuro)  sino más bien su sucesor, las etiquetas RFID (O RFID tags).

Para empezar ya estás acostumbrado a su uso, aunque quizás no te hayas dado cuenta. Son esas etiquetas que te pitan a destiempo cuando sales de las grandes superficies, o los antirrobos en prendas de las tiendas de ropa, que se identifican mediante un arco.

Hace ya mucho tiempo que los códigos de barras están obsoletos, pero son tan baratos y una tecnología tan bien resuelta y establecida que nadie quiere oír hablar de cambiarla, pero más pronto que tarde los RFID van a sustituir a los códigos de barras.

 
  • RFID son las inciales de identificacion por radio frecuencia en inglés (Radio Frequency IDentification)   

Vale, ¿Y que son los RFID? Bueno son simplemente un chip digital minúsculo de memoria, que puede contener una identificación en forma de código e incluso información de diferentes cuestiones grabados en él. Son como un pendrive pero canijo y por radio, para entendernos

¿Eso es todo? Pues sí, pero además tiene una antena que permite dos cosas poco frecuentes, una identificarlos por Radio Frecuencia (O RF)  sin contacto a distancias de entre nos pocos centímetros y varios metros, mediante un receptor adecuado, y la otra es que la propia señal de RF que usamos para identificarlos es capaz de alimentar el chip de la etiqueta RFID sin necesidad de batería ¿Qué te parece el truco?

Cuando la etiqueta RFID (O Tag según la lengua de Albión) no lleva batería, se llaman pasivas y son las más baratas, aunque también las hay con batería y se las llama activas, pero ignoraremos estas ultimas con la elegancia que nos caracteriza, estas últimas.

Normalmente los tags RFID son una especie de pegatina que lleva diseños más o menos extravagantes de pistas metálicas muy finas que hacen las veces de antena y te has hartado a verlas en ropa y otros productos pero probablemente no sabías lo que era:

Sticker

Estas son las típicas insertas en las etiquetas de la ropa como antirrobo, pero las hay con aspectos muy variados, dependiendo de la forma y diseño e la antena y el destino final de las etiquetas:

RFID_label2
flexible

Pero la idea es siempre la misma, identificar el tag mediante la emisión de ondas electromagnéticas desde un lector, que alimentan un circuito de memoria interno, para que nos envíen por RF una identificación que podamos usar para validar o identificar un producto cualquiera.

Arco y etiqueta RFID
 
  • Ya ha salido antes en algún momento la idea de transponder aunque en otro ámbito. Es un sistema electrónico que envía una identificación bajo pedido externo, y estas etiquetas RFID lo son con todos los derechos.  

Y por supuesto tienen un montón de ventajas respecto de otros sistemas como los códigos de barras:

 
  • Son pasivos en su mayoría y pueden permanecer inactivos durante años.
  • No se rayan o degradan, ni con el tiempo ni con campos magnéticos, ni con el roce.
  • No necesitan verse para realizar la identificación, porque la mayor parte de los materiales son transparentes a las ondas RF que se usan.
  • Pueden disponer de una memoria interna que contenga toda la identificación del producto o su trazabilidad. Las hay de 1K, 4k y …
  • Se pueden utilizar como llaves maestras para abrir cerraduras electrónicas, tanto como para identificar productos o personas.
  • Se pueden reescribir y leer tantas veces como quieras, e ir añadiendo su historia en la propia tarjeta. Por ejemplo en una tarjeta de pago, puedes conservar las ultimas 100 compras realizadas, por ejemplo.
  • Lo que ha retrasado la implantación masiva de estos RFID ha sido más el precio que su ventaja.  

Imagínate una tarjeta de plástico con un tag interno. Lo puedes usar para llave de una cerradura, o probablemente la tarjeta de Bus o Metro que tienes en el bolsillo sea de estas.

Puedes usar estas tarjetas para que su ID interno corresponda con tu clave de acceso al ordenador y por ello solo quien tenga tu tarjeta puede iniciar sesión en él.

O si cada producto que hay en el supermercado llevara un tag RFID anexo, podrías ir echando a la bolsa y salir tranquilamente por el arco de salida y este te leería sobre la marcha los productos que te llevas y la identificación de tu bolsillo o tarjeta de crédito, con lo que haría inventario inmediato y te cargaría la VISA sin más (Hombre convendría teclear el pin de la visa para evitar robos)

No serían necesarias cajeras, porque la factura se haría leyendo los IDs de los productos que hayas cogido y el cargo automático. Sin necesidad de parar en caja (Parecería que te ibas sin pagar, pero. Ya te habrían fichado).

Y casualidad, Arduino está perfectamente preparado para este tipo de cosas ya ves, y en nuestro kit hay un set de un lector / grabador de RFID, además de una tarjeta de identificación de plástico y un llavero con tag, para que podáis hacer pruebas.

Y a eso vamos en esta sesión.

 

Conectando el Lector RFID

 

En nuestro kit de inicio Arduino, y también en la tienda podréis encontrar un pequeño conjunto de lector grabador de tags RFID, el RC522, así como una tarjeta y un llavero con identificadores que es con lo que vamos a hacer las pruebas.

El lector está basado en el típico chip MFRC522 para lectura y escritura de tags RFID:

vista principal

El chip MFRC522. Da soporte a la lectura y escritura de los tags en diferentes condiciones y con control de errores, de una forma sencilla, aunque no puede identificar más que un tag a la vez, a diferencia de otros lectores más profesionales, y requiere que la distancia de lectura sea de una par de centímetros a lo sumo (Es lo que tienen las cosas baratas)

La tarjeta presenta un interface SPI para comunicar nuestro Arduino con el MFRC522 y no tiene más dificultad. De hecho creo que os sorprenderá ver lo fácil que resulta leer estas etiquetas RFID.

Empecemos por el lector y sus pines:

patillaje externo

Como podéis ver no hay más que los pines de control SPI y la alimentación del módulo. La conexión es trivial:

Modulo RC522 Arduino
SDA D10
SCK D13
MOSI D11
MISO D12
IRQ —-
GND GND
RST D9
3.3V 3.3V
sesion 170_bb

 

Programa de control

 

Como siempre vamos a empezar por descargar una librería para controla el lector, llamada rfid-master y la instalamos siguiendo el procedimiento habitual.

Incluimos la librería RFID y la SPI, para controlar la tarjeta lectora: Prog_170_1

#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>

Ahora definimos los pines que vamos a usar y creamos un objeto de la clase MFRC522 para nuestro lector:

#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
MFRC522 rfid(SS_PIN, RST_PIN);

Tenemos que hacer ahora una cosa un poco extraña al principio. Estas tarjetas y lectores soportan una clave de encriptación de 6 bytes hexadecimales, (Que por defecto es FF FF FF FF FF FF) pero que podríamos definir a nuestro antojo por seguridad para que no lea nuestra clave cualquiera.

 
  • Ojo que no es algo muy seguro y parece que no hay mucha dificultad en reventarla, pero menos es nada y así subimos el nivel al que venga.  

Pero en cualquier caso tenemos que pasarle una clave a nuestra librería y luego la rellenamos:

MFRC522::MIFARE_Key key;

Y cuando leamos la ID de la etiqueta necesitamos almacenarla en un array por ejemplo:

byte nuidPICC[3];

En el setup() vamos a inicializar la puerta serie, el SPI y el objeto rfid, y después rellenar el valor de la clave (Al valor por defecto):

Serial.begin(9600);
SPI.begin();                        // Init SPI bus
rfid.PCD_Init();                // Init MFRC522

for (byte i = 0; i < 6; i++)
   { key.keyByte[i] = 0xFF;
   }

Para el programa principal vamos a usar un par de funciones de apoyo que viene con la librería pero cuyo único interés es ahórranos trabajo. Podéis revisarlas en el programa aporque no tienen nada raro, ni tampoco mayor interés.

Empezamos buscando un tag en el lector y si no lo encuentra, vuelta a empezar, pero si la encuentra la lee:

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Fíjate que una vez escritos los valores en la consola paramos la lectura y la encriptación en la tarjeta para ahorra energía. Recuerda que la antena emite RF intensa para alimentar el tag interno de la tarjeta y consume un tanto que conviene cortar si no está en uso

Cuando arranca, nuestro programa imprime esto:

Mensaje rfid

Y cuando pasas una tarjeta o llavero por encima del lector:

Mensaje rfid

Te presenta el ID del tag en hexadecimal y decimal. Si le pasamos ahora el llavero, por ejemplo, veras como su ID es diferente:

Mensaje rfid
 
  • Creo que hasta ahora no habíamos comentado, que estos llaveros y tarjetas sencillos que usamos para estas pruebas, viene con un numero de ID pregrabado de 11 dígitos, diferente para cada uno de ellos y os dejo la tarea de calcular la posibilidad de que dos fabricantes usen el mismo número entre 1011..   

Sería muy interesante poner un Buzzer, que emitiera un pitido cada vez que lee correctamente una tarjeta y de eso modo sabríamos que hay una identificación positiva, pero os lo dejo como deberes para el que quiera nota, porque ya me he extendido más de lo que quería.

 

Resumen de la sesión

 

 

    • Hemos presentado el concepto de los RFID y un poco como funcionan.
    • Vimos el chip MFRC522 y el modulo Modulo RC522.
    • Vimos que ARduino no tiene problema con leer RFID.
    • Presentamos un programa de ejemplo de como leer la identificacion de un tag RFID. 
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    (131) Comments

    • Avatar for Charly
      • Carlos

      Buenas , tengo un problema si me pueden ayudar , el problema es el siguiente: El lector RFID me vino con una tarjeta y un llavero, compile este programa y los dos funcionan a la perfeccion , el problema esta, cuando quiero pasar dos tarjetas distintas a las que trae el lector por defecto no me las reconoce si quiera,,, el codigo de la tarjeta externa es 0003632960 055,28480. alguna sugerencia ? alguien me dijo que debia ampliar el rango de lectura del lector rfid pero ni idea de como hacerlo

    • Avatar for Charly
      • Ivan Uriarte

      ¿Cómo lo has conectado?

    • Avatar for Charly
      • Stalin

      hola,
      una consulta implemente el modulo RC522 con MCU ESP8266, el problema es q no lee ninguna tarjeta el modulo RC522, si me puedes ayudar.

      Saludos.

    • Avatar for Charly
      • Ivan Uriarte

      No vo por qué no.

    • Avatar for Charly
      • Jeisson daniel

      buenas quiero saber si se puede hacer un contador con rfid, gracias

    • Avatar for Charly
      • Ivan Uriarte

      Hola Tarek, aver si alguien puede arrojar algo de luz. Yo los he probado com varios tipos de rfid y me los detecta bien.

    • Avatar for Charly
      • TAREK

      tengo una etiqueta rfid y me gustaría leerla pero el lector solo me lee la tarjeta que viene con el el resto de chips rfid ni los detecta

    • Avatar for Charly
      • Charly

      Hola Juan , el MFRC522 puede leer cualquier tarjeta que funcione a 13.56 Mhz pero no las que van en otra frecuencia

    • Avatar for Charly
      • JUAN CAMACHO ROCHA

      Buen dia, me gustaría saber si puedo usar otro tipo de tarjeta que funcione a 13.56Mhz para obtener el codigo hexadecimal, o el lector solo lee la tarjeta y el que viene con el lector.

    • Avatar for Charly
      • Ivan Uriarte

      Hola Gaspar, puedes manejar dos RFID con un Arduino sin problemas (en teoría por lo que veo por ahí hasta 8)

    • Avatar for Charly

      Necesito alguna idea para: quisiera actuar algo una vez que dos tarjetas hayan activado cada una SU receptor. Si las tarjetas se colocan al revés, el sistema no debe actuar. Creo que no se podría hacer con un solo Arduino y dos receptores RFID ¿Es correcto? Si necesito dos Arduino (cada uno con su receptor), ¿Cómo hago para que cada uno acepte su tarjeta y los dos hagan actuar el sistema? Gracias por la ayuda. Por cierto, toda la información que pones es interesantísima. En cuanto tengo un minuto entro a leer cosas aquí. Gracias por tu trabajo.

    • Avatar for Charly
      • Kurt

      gracias por responder. voy a ver si consigo un equipo existente y ver que hay dentro.

    • Avatar for Charly
      • Prueba TPV TPV

      Basta con que definas una variable global que se llame Tarjeta que este en 1 cuando se detecta y que pasa a 0 cuando dejas de detectarla ¿Vale?

    • Avatar for Charly
      • Prueba TPV TPV

      Kurt, la industria suministra tags de todos los tipos y colores y puede que tambien lo que tu esta buscando. Es cusetion de hablar con algun proveedor

    • Avatar for Charly
      • Kurt

      hay manera de leers tags que son alimentados con una frecuencia de 125 kHz y luego la informacion es enviada a 6.8 MHz. supongo que se requieren dos antenas distintas. gracias.

    • Avatar for Charly
      • Ivan Uriarte

      Hola Juan, podría ser que se te quede en algún bucle el programa y llegue a leer la tarjeta otra vez?

    • Avatar for Charly
      • Ivan Uriarte

      Hola Alfonso, gracias por compartirlo.

    • Avatar for Charly
      • Manuel

      Buenas tardes, soy Manuel de Madrid, quiero activar un rele con la tarjeta y me funciona, pero quiero que el rle este activo mientras la tarjeta esta presente en el lector y que se desactive el rele cuando quite la tarjeta. He pobado con «while», pero no funciona.
      Me puedes ayudar

    • Avatar for Charly
      • Alfonso Ferreira

      Buenos días,

      Ya he conseguido que me funcione. El problema era que para realizar las conexiones entre el módulo RFID y la arduino DUE usaba una protoboard. Cuando he conectado las placas directamente ya ha funcionado. Me ha funcionado usando los pines SPI de la DUE (no los ICSP). Y conectando el SDA al puerto 10 y el RESET al 9.

    • Avatar for Charly
      • Juan Bta Climent

      Buenos dias, he realizado un control de acceso para mi tienda que consta de timbre, lector rfid, mando de 433mh y rele para el abrepuertas, pero muchas veces el rfid no detecta y tengo que reiniciar todo, puede que sea por que los cables de todo el sistema interfieren en el modulo?

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