Самодельный биометрический замок с отпечатком пальца на входную гаражную дверь

Биометрический замок, распознающий отпечатки пальцев, является частью такой системы. Прочитав статью, вы узнаете о различных видах биометрических замков, их сильных и слабых сторонах, стоимости и особенностях установки.

Как устроен биометрический замок

Дверной биометрический замок состоит из:

• сканера;
• дублирующей системы;
• исполнительного механизма (запорного устройства).

Сканеры

Для распознавания отпечатков пальцев используют разные виды сканеров. Наиболее популярными из них являются:

• емкостные;
• оптические;
• температурные.

Основа емкостного сканера – матрица полупроводниковых p-n переходов. Емкость перехода меняется в зависимости от наличия или отсутствия над ним гребня папиллярного узора. Контроллер сканера считывает информацию со всех датчиков матрицы и формирует цифровую модель отпечатка, после чего сравнивает ее с образцами, вшитыми в его базу данных. Если отпечаток и образец совпадают, контроллер сканера подает сигнал на исполнительный механизм. Такие сканеры надежны и стоят недорого, но их несложно обмануть с помощью муляжей, имитирующих папиллярные линии кожи.

Основа оптического сканера – цифровая видеокамера. Источник света (светодиод) освещает пластину, к которой прикладывают палец. В местах прикосновения гребней папиллярных узоров преломление света оказывается достаточным, чтобы отраженные лучи попали на камеру. Светочувствительная матрица камеры формирует цифровой образ отпечатка пальца, а контроллер сравнивает его с образцами из базы данных. Такие сканеры надежны и стоят недорого, но уязвимы перед муляжами, чувствительны к загрязнениям и нередко не могут распознать мокрые и холодные пальцы.

Дублирующие системы

Биометрические сканеры, как и любые другие электронные устройства, могут по каким-то причинам не распознать отпечаток пальца человека, имеющего доступ в дом. Поэтому необходимы дублирующие системы, которые помогут в этом случае. Чаще всего применяют следующие варианты таких систем:

• использование карты доступа;
• проверка по пин-коду;
• непосредственное воздействие на ригели замка.

Устройства, распознающие магнитную карту, просты в использовании и недороги. Единственный минус – необходимо всегда иметь при себе магнитную карту. Кодовые замки обойдутся еще дешевле, чем устройство для распознавания магнитных карт и потребуют лишь введения правильной комбинации символов. Непосредственное воздействие на ригели замка происходит с помощью традиционного металлического ключа, электропривода или других способов

Исполнительные механизмы

В большинстве случаев ригелем замка управляют с помощью соленоида (электромагнита) или электромотора с редуктором. По эффективности оба метода одинаковы, по цене соленоид обходится немного дешевле. Оба исполнительных механизма можно оснастить стандартной личинкой замка, благодаря чему вы сможете открыть дверь даже при отключении электричества или сбоях в работе сканера. Однако, большинство биометрических замков, которые продают в магазинах, не поддерживают эту функцию, поэтому их придется переделывать.

Плюсы и минусы

Плюсы биометрических замков очевидны – они эффективно распознают тех, кто имеет доступ в дом. Ведь отпечаток пальца каждого человека уникален. В то же время, такие устройства не являются абсолютной гарантией, что никто чужой не войдет в дом без разрешения. Ведь сама их структура подразумевает несколько обходных путей – магнитную карточку, код, ключ. К тому же, такие замки не подходят для установки на входных дверях дома, потому что сильно зависят от температуры, влажности и других факторов. В обычном доме такие замки не более чем дань моде, потому что обмануть их, имея соответствующее оборудование и навыки, не так сложно. Если же биометрический замок интегрирован в систему управления умным домом, то защищенность жилища сильно возрастает. В этом случае биометрический замок устанавливают не на входной двери, а на тех дверях, которые перекрывают путь к местам, требующим особой защиты – спальням, залу, детской комнате. В случае какой-то чрезвычайной ситуации (пожар, наводнение), система управления умным домом сможет самостоятельно открыть ригель замка, если что-то случится со сканером.

Как выбрать биометрический замок

Выбирая замок, ориентируйтесь на возможность его ремонта или замены. Биометрический замок – сложное электромеханическое устройство, которое по каким-то причинам может неправильно работать. В этом случае вы сможете обратиться к продавцу для проведения сервисного обслуживания, ремонта или замены. Поэтому нежелательно покупать на eBay.com, alibaba.com и других аналогичных площадках. Средняя стоимость недорогих моделей замков составляет 12 тысяч рублей
. За эти деньги вы получите неплохой сканер и средней надежности исполнительное устройство. При выборе замка учитывайте способ его установки на дверь, ведь запорное устройство изготавливают как врезным, так и накладным. Врезное устройство вставляют внутрь двери, накладное монтируют с обратной стороны двери.

Установка биометрического замка

Установка биометрических замков не вызывает затруднений. Запорное устройство в большинстве случаев устанавливают с обратной стороны двери, реже врезают внутрь. Сканер крепят на саморезах к наружной поверхности двери и соединяют с запорным устройством с помощью проводов, входящих в комплект поставки. Врезное запорное устройство устанавливают вместо штатного замка (если подходит по размерам) или в прорезанный для него паз. В этом случае сканер и внутреннюю часть замка устанавливают так, чтобы их ручки приводили в действие защелку запорного устройства. Батарейки питания вставляют либо в запорное устройство, либо в сканер, это зависит от модели замка. К каждому биометрическому замку, который легально собирают в России или поставляют из-за границы, приложена подробная инструкция по установке на русском языке. Исключение составляют замки, которые покупают на Алиэкспресс и других аналогичных площадках.

Интерграция биометрического замка в управляющую систему умного дома

Для интеграции потребуется модуль радиоканальной связи. Передатчик подключают к управляющей системе, а приемник к запорному устройству. После этого обновляют программное обеспечение управляющей системы, чтобы добавить ей функцию управления запорным устройством. В этом случае запорное устройство получает сигналы, как от сканера, так и от умного дома, благодаря чему вы сможете управлять замком как с помощью отпечатка пальца так и через мобильный телефон или смартфон.

За много веков своего существования дверные замки претерпели множество изменений. Сначала единственным инструментом открывающим замок был конкретный ключ. Затем появились механические замки с цифровым кодом, которые открывались при наборе цифрового кода. С появлением электрических систем появились электронные замки, открывающиеся ключом
«Tou
c
h Memory
» или картой с магнитной полоской. Самые инновационные достижения электроники включает в себя замок с отпечатком пальца на входную дверь.

Используемые технологии сканирования

Замки такого типа называются биометрическими. В них используется сканер, который считывает уникальные параметры конкретного человека. Для аутентификации личности
может использоваться рисунок сетчатки глаза или папиллярный узор на пальце. Папиллярные линии создают уникальный рисунок, который может принадлежать только одному человеку, поэтому биометрический замок отличается высокой надёжностью.

Для считывания отпечатка пальца используются несколько разных технологий. Пальцевые сканеры могут быть следующих типов:

• C использованием видеокамеры
• Термочувствительные
• Ёмкостные

Сканер с камерой

Сканер, в котором используется видеокамера, работает следующим образом. Человек прикладывает палец к специальной пластинке
, которая подсвечивается светодиодами. Поскольку папиллярные линии образуют выпуклый рисунок, свет преломляется неоднородно. Световой узор, повторяющий папиллярный рисунок попадает на видеокамеру, где формируется цифровое изображение отпечатка пальца. Контроллер сравнивает отпечаток с базой данных, находящейся в памяти и при совпадении пальцевых рисунков даёт команду исполнительному устройству на открытие замка.

Термочувствительный

В температурном сканере
используется матрица из специальных полупроводниковых элементов. При контакте пальца с матрицей происходит неравномерный нагрев термочувствительных элементов. В результате так же формируется цифровой код. Он сравнивается с кодами, записанными в память устройства. Совпадение кодов вызывает срабатывание электронного замка и открытие двери.

Емкостный

Емкостной сканер использует ёмкость полупроводниковых переходов. В точках соприкосновения с папиллярными линиями, емкость переходов изменяется. Специальный чип формирует цифровую картину отпечатка пальца, которая, как и в других моделях сканеров сравнивается с эталонными отпечатками, которые записаны в память замка. Такой сканер можно обмануть, используя искусственный палец, на котором смоделирован отпечаток нужного пальца.

Разработана и проходит тестирование технология лазерного сканирования. В этом случае лазерный луч сканирует отпечаток пальца, как дорожку на оптическом диске. Эта технология отличается очень высокой надёжностью и по утверждению разработчиков обмануть её практически невозможно.

Конструкция биометрических замков

Замок, в котором вместо ключа используется отпечаток пальца, состоит из следующих узлов:

• Сканер папиллярных линий
• Плата электроники
• Устройство запирания двери
• Источник питания

При совпадении считанного отпечатка пальца и изображения, хранящегося в памяти устройства, с платы электроники поступает сигнал на устройство запирания двери. Это может быть электромагнитный или электромеханический замок. Электромеханический замок с отпечатком пальца надёжнее электромагнитного, но и стоимость его несколько выше. Ригель замка может перемещаться с помощью электромагнита, но в самых надёжных и дорогих устройствах, ригели замка двигают миниатюрные электродвигатели.

Биометрический замок
может питаться от стационарного блока питания, комплекта батарей или аккумулятора.

По конструкции, биометрические замки могут быть следующих типов:

• Врезные
• Накладные
• Сканер-дверная ручка

Первый тип врезается непосредственно в дверное полотно. На внешней стороне двери находится только пластина сканера. Изнутри замок открывается обычной дверной ручкой. Накладные замки состоят из двух частей, которые с помощью саморезов устанавливаются на дверь. Ручка с внутренней стороны отсутствует, а открыть дверь можно с помощью кнопки. Третий вариант предполагает сканер встроенный непосредственно в дверную ручку. В этом случае нет необходимости прикладывать палец к пластине сканера, так как считывание отпечатка пальца происходит автоматически, в момент касания.

Большинство биометрических сканеров допускает их инсталляцию в уже установленные электронные замки. Дверной замок с отпечатком папиллярных линий легко интегрируется в систему «Умный дом» (что это такое читайте в статье — http://videokontroldoma.ru/sistema-umnyj-dom/).

Достоинства и недостатки биометрических замков

Основным достоинством таких замков является отсутствие физического предмета для открывания замка. Ключ, открывающий такой замок, всегда с собой и его невозможно потерять. Украсть его тоже невозможно. Замок, оснащённый сканером отпечатка пальца, нельзя открыть с помощью отмычки, так как никаких отверстий на нём нет.

Биометрическая система имеет следующие преимущества:

• Возможность ограничения числа пользователей
• Универсальное питание
• Интеграция в другие системы
• Защита от внешних воздействий
• Возможность программирования
• Элегантный внешний вид

Число возможных пользователей биометрической системы зависит от конкретной модели. Обычно в память устройства заносится не более 100 отпечатков пальцев. Причём, человек, которому известен код перепрограммирования замка, всегда может исключить нежелательных посетителей из списка и ограничить доступ в помещение.

Современные сканирующие дверные замки питаются от встроенного аккумулятора, но имеют разъём для подключения сетевого адаптера. Биометрический замок может подавать предупреждающие звуковые сигналы в случае незакрытой двери и при снижении напряжения питания до критического уровня.

Несмотря на положительные качества, такие системы не лишены недостатков:

• Зависимость от температуры
• Высокая чувствительность
• Возможность открытия с помощью муляжа

Биометрический сканер не пригоден для эксплуатации в условиях низких или высоких температур, что накладывает ограничение на область их применения. Высокая чувствительность считается самым слабым местом пальцевых сканеров. Если палец загрязнён, на нем появился ожог, порез или другое повреждение, сканер откажет в доступе, поэтому рекомендуется заносить в память устройства отпечатки нескольких пальцев. Оптические и ёмкостные сканеры допускают возможность открытия замка, используя искусственный отпечаток, но вероятность этого ничтожно мала и у недорогих моделей составляет 0,001%, а у престижных брендовых моделей возможность открытия с помощью копии составляет 0,0000015%.

Заключение

Несмотря на высокую надёжность таких систем, могут возникнуть непредвиденные ситуации, когда в самый нужный момент замок перестанет открываться. Поэтому большинство моделей биометрических замков, оборудованы дублирующей системой управления. Это может быть магнитная карта или обычный ключ. Многие сканирующие замки имеют цифровую панель и могут открыть дверь после набора соответствующего кода.

Биометрические замки сканирующие отпечаток пальца, пока не получили широкого распространения. Это связано с достаточно высокой ценой и консерватизмом восприятия любой новой техники. Тем не менее, за такими системами большое будущее, а в концепцию «Умный дом» такие замки вписываются идеально.