Bộ môn Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông
Hiện nay, cùng với sự phát triển của xã hội, vấn đề an ninh bảo mật cho ngôi nhà là vô cùng cấp thiết. Do đó, một ngôi nhà được khóa mở cửa bằng nhiều cách như dùng vân tay, mật khẩu, thẻ từ, nhận dạnh hình ảnh hoặc khóa cơ. Ngoài ra, mở khóa từ xa bằng App trên điện thoại di động thông minh là một giải pháp cho một ngôi nhà hiện nay.
Khóa cửa bằng vân tay và mật khẩu là loại khóa sẽ không dùng chìa như thông thường mà sẽ mở bằng vân tay hoặc mật khẩu. Đây là loại khóa dùng vân tay và mật khẩu thay cho chìa khóa để mở cửa ra vào nhà. Không có vân tay hay mật khẩu thì không thể vào nhà như hình 1 [1-4].
Hình 1: Hệ thống mở cửa bằng vân tay và mật khẩu
Khóa cửa bằng vân tay và mật khẩu là một phần cơ bản của bất kỳ kết nối thiết bị IoT [2]. Cửa nhà có thể mở bất cứ nơi nào thông qua điện thoại di động thông minh. Bạn hoàn toàn kiểm soát được sự an toàn tài sản ngay cả khi bạn đi vắng. Khóa cửa vân tay và mật khẩu cũng là cách tốt nhất để duy trì an ninh.
Sử dụng các cảm biến vân tay, cảm biến vật cản, bàn phím ma trận 3x4 với một vi điều khiển ESP32 để tự động gửi tín hiệu và trạng thái của cửa lên Internet và một hệ thống cơ cấu chấp hành. Sau đó, ta truy cập vào ứng dụng được tạo ra từ MIT App Inventor 2 để kiểm tra các thông số của hệ thống, giám sát được trạng thái của cửa ở thời điểm hiện tại. Hệ thống mở cửa bằng vân tay và mật khẩu được thiết kế như sơ đồ nguyên lý hình 2.
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống
Nguồn 12VDC qua con IC7805 thành 5VDC cấp cho các cảm biến, ESP32, I2C, LM2596. Các cảm biến đọc tín hiệu đưa vào ESP32 xử lý và điều khiển 2 Relay của khóa chốt điện từ và còi đồng thời hiển thị trạng thái khi nhấn mật khẩu lên LCD để người vận hành có thể giám sát dễ dàng như hình 3 [3-4].
Hình 3: Mô hình hệ thống mở cửa bằng vân tay và mật khẩu
Đồng thời chủ nhà có thể giám sát và điều khiển mở cửa từ xa thông qua App điện thoại thông minh. App hiển thị trạng thái của cảm biến khoảng cách và module sim như hình 4.
Hình 4: App giám sát và điều khiển hệ thống mở cửa bằng vân tay và mật khẩu
Hệ thống hoạt động khi để dấu vân tay của mình vào đúng điểm, nếu đúng dấu vân tay đã lập trình sẵn thì khóa từ sẽ mở 5s rồi đóng lại, nhập mật khẩu 101120 trên bàn phím 3x4 đã lập trình sẵn thì khóa từ sẽ mở 5s nếu nhập sai khóa từ sẽ không mở và báo bạn nhập lại mật khẩu. Nhấn phím # để đóng cửa, nhấn phím * để nhấn chuông cửa lúc này module sim 800L sẽ hoạt động gọi đến số đã lập trình báo có khách nhấn chuông, lúc này App trên điện thoại cũng sẽ báo chuông cùng lúc chủ nhà có thẻ mở cửa bằng nút nhấn trên App. Đồng thời có 1 nút nhấn trên App tắt hoạt động của module sim để tránh trường hợp có người phá liên tục nhấn chuông cửa làm module sim 800L hoạt động liên tục gọi chủ nhà làm ảnh hưởng thời gian.
Tài liệu tham khảo:
[1] R. Ramani, et al. (2012), Bank Locker Security System based on RFID and GSM Technology, International Journal of Computer Applications, pp. 15-20.
[2] Syed Ali Imran Quadri and P. Sathish (2017), IoT based home automation and surveillance system, International Conference on Intelligent Computing and Control Systems, pp. 861-866.
[3] Andreas, et al. (2019), Door Security System for Home Monitoring Based on ESP32, Procedia Computer Science, vol. 157, pp. 673-682.
[4] Aparna T G, et al. (2022), Smart Doorbell Using ESP32 Cam Based on IoT, International Journal of Innovative Research in Engineering, pp. 290-292.
ThS. Hồ Lê Anh Hoàng (Khoa Kỹ thuật - Công nghệ, Trường Đại học Văn Hiến)