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Chiave elettronica professionale ad autoapprendimento [IperKEY]

Chiave elettronica professionale ad autoapprendimento [IperKEY]

Chiave elettronica (antifurto) ad autoapprendimento. Il codice viene autogenerato tra milioni di combinazioni e memorizzato nella memoria non volatile (eeprom) sia della scheda madre che della chiavetta.Il progetto di questa chiave hardware è Open Source, quindi vengono forniti sia gli schemi che il software (firmware) in assembler.

Chiave elettronica antifurto a Microcontrollore

La chiave elettronica IperKEY è un sofisticato sistema di sicurezza che nasce stabilendo il giusto compromesso tra facilità di installazione e garanzia di sicurezza per l'utente finale.I codici di accesso sono autogenerati tramite un algoritmo che rende impossibile qualsiasi tipo di intromissione. IperKEY trova la sua naturale applicazione nei sistemi di sicurezza , quindi per attivare e disattivare centrali antifurto , nelle porte automatiche, nel controllo degli accessi ecc. Con una sola chiave elettronica si possono gestire fino a 8 impianti e con la versione multizona si possono parzializzare le zone dell'impianto direttamente dall'inseritore! Prestazioni come la possibilità di cambiare codice e riprogrammare tutte le chiavi dall'inseritore grazie alla chiave MASTER la rendono professionalmente all'avanguardia. IperKEY è stata progettata seguendo le normative CEI 79/2 e le direttive sulla compatibilità elettromagnetica (EMC).

Schema elettrico chiave elettronica

iperkey_sch1.png

La pagina principale è composta dalla CPU (PIC16C57), un Analog Switch (4051) nel quale arrivano i segnali dello switch per la programmazione delle KEY, del DIP-SWITCH di configurazione (a matrice) e dell'inseritore locale.

Poi le uscite CF (chiave falsa) e CO (coercizione) ed i 3 ingressi CL di NON pronto all'inserimento. Infine è stato previsto un collegamento al PC per eventuali usi futuri, oppure, per scaricare i dati di accesso su una stampante termica RS232, in modo tale da avere il resoconto di tutte le operazioni di accesso!

chiave elettronica a microcontrollore

La seconda pagina presenta uno Shift Register, che controlla le uscite a LED ed i RELE', poi abbiamo il bus I2C al quale sono connessi i TP per il collegamento dell'inseritore interno, gli operazionali come buffer per l'inseritore esterno e la memoria EEPROM 24C01 per la memorizzazione dei codici. Il buffer per la gestione dell'inseritore remoto, si è reso necessario perché la distanza tra inseritore e scheda può essere anche di 100 metri. Durante i TEST, è stato verificato il funzionamento con cavo standard antifurto (0.22 per i segnali e 0.5 per le alimentazioni) per una distanza di 100 metri sia con cavo arrotolato che con cavo sciolto. I transistor PNP Q7 e Q8 servono a rilevare la presenza della chiave nell'inseritore. Infine si può notare l'alimentatore con regolatore separato per l'elettronica locale e quella remota, che viene alimentata con 0.6V in piu proprio per compensare la caduta di tensione sul cavo.

Lista parti chiave elettronica

Item Qty Reference Part
1 12 C7,C8,C9,C10,C11,C15 C16,C17,C18,C19,C20,C21 100nF
2 2 C5,C6 15pF
3 1 C12 100uF
4 1 C13 1uF
5 1 C14 100pF
6 1 DL1 LED RED 5mm
7 1 DP1 DIP SWITCH 12
8 3 DZ1,DZ2,DZ3 5V1 ZENER
9 1 D1 1N4001
10 13 D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10,D11,D12,D13,D14 1N4148
11 1 EF4 EMI FILTER
12 1 IC1 LM7805
13 1 IC2 LM78L05
14 1 JP1 HEADER 6 ESTR.
15 1 JP2 HEADER 8 ESTR.
16 1 JP3 HEADER 12 ESTR.
17 1 JP5 HEADER 2 ESTR.
18 4 K1,K2,K3,K4 TRK12
19 4 Q3,Q4,Q5,Q6 BC547
20 2 Q7,Q8 BC557
21 9 R1,R3,R4,R5,R8,R16,R17,R21,R22 10K
22 3 R2,R15,R27 2K2
23 2 R6,R25 4K7
24 8 R7,R9,R10,R11,R12,R14,R20,R28 1K
25 2 R13,R29 18
26 2 R18,R19 100
27 1 R24 1M
28 1 R26 1K2
29 1 R23 22K
30 1 S1 PULSANTE SWITCH
31 4 TP1,TP2,TP3,TP4 SPINE MASCHI0 9mm
32 1 U1 PIC16C57
33 1 U2 4051
34 1 U4 ULN2003
35 1 U5 4094
36 1 U6 24C01 - 24C02
37 1 U7 LM339
38 1 Y1 Crystal 4 MHz
39 1 CIRCUITO STAMPATO IPERKEY
40 1 PLASTICA NERA PER PROGRAMMARE

PCB della chiave elettronica

Il Circuito Stampato è stato realizzato con componenti tradizionali per un migliore uso didattico.
Di seguito la serigrafia componenti e poi i lati rame.
Da notare in altro a sinistra, nella parte tratteggiata, lo spazio per una Plastica di contorno ai contatti per programmare in locale le chiavi.
Inoltre le piste dei segnali, sulle linee di collegamento con l'inseritore remoto (quindi anche a distanza si 100 metri), sono state realizzate con delle punte verso massa per "scaricare" eventuali disturbi ad alta tensione seguite ovviamente da delle linee di ritardo realizzate sempre con le piste (Ultima immagine in basso a destra)

pcb_sst.gifpcb_top.gifpcb_bot.gif

FIRMWARE chiave elettronica a microcontrollore

;******** MAIN PROGRAM ******************
;
;***************************************************************
; ROUTINE LETTURA DIP SWITCH, INIZIO MAIN PROGRAMM
;***************************************************************
;
;in MEMA c'è lo stato dei dipswitch i bit 0 1 2 sono per la programmazione
;delle chiavi ,il 4 è¨ per il funzionamento del generale (MEMA,4=1 funz passo-p
;il 5 è per la zona 1,il 6 è per la zona 2,il 7 è  per la zona 3
;MEMA,3 indica se i CL sono attivi a positivo o pos mancante
;MEMA,3= H attivi con positivo presente
;
;end lettura dip swicth
;
;aggiorna registro SV1 che serve nella scansione
;
;controlla tasto generazione codice
;
;controlla tasto inseritore esterno
;
;controlla inser. interno
;
;controllo ingressi CL
;
;ora in AUX c'è lo stato dei CL , adesso controllo come sono attivi
;
;i CL sono attivi con pos presente
;i cl sono attivi con pos mancante
;prepara aux per la serializzazione
;cl attivi accesi
;
;ora deve fare un ritardo per il lampeggio dei cl
;
;led accesi secondo lo stato effettivo
;
;*forse c'è bisogno di una pausa* quindi per rendere più frequente
;la verifica dell'inseritore esterno ho inserito questa parte
;
;************ FINE MAIN PROGRAM **************************
;

Ho inserito solo i commenti del MAIN per dare un'idea della gestione del sistema, comunque il firmware è open source

ISTRUZIONI: le istruzioni sono presenti in forma completa nella documentazione

INSTALLAZIONE

Installare l'organo di comando IPERkey in un luogo protetto da antimanomissione 24h possibilmente all'interno della centrale antifurto. Installare l'inseritore nei pressi della via di accesso alle zone protette trovando il giusto compromesso tra sicurezza antivandalo e facilità di operatività da parte dell'utente finale. Si consiglia comunque l'installazione dell'inseritore all'interno dell'area protetta.

PRESTAZIONI Chiave elettronica IPERKEY

  1. 4 RELE' 1A 1FORM C

  2. PASSO-PASSO IMPULSIVO PROGRAMMABILE PER OGNI RELE'
  3. INSERITORI A 4 LED
  4. INSERITORI COMPONIBILI LIVING/MAGIC
  5. USCITA CHIAVE FALSA
  6. INIBIZIONE SISTEMA IN CASO DI CHIAVE FALSA
  7. USCITA ANTIRAPINA (COERCIZIONE)
  8. CODICE AUTOGENERATO
  9. CHIAVE MASTER PER CAMBIARE CODICE E RIPROGRAMMARE LE CHIAVI DIRETTAMENTE DALL'INSERITORE REMOTO
  10. DESIGN DELLA CHIAVE ACCATTIVANTE
  11. CONTATTI AUTOPULENTI E PROTETTI
  12. PULSANTE SU SCHEDA MADRE PER GENERAZIONE CODICE
  13. LED SEGNALAZIONE CODICE GENERATO O CHIAVE PROGRAMMATA O PROBLEMA
  14. MIROCOMPUTER RISC PER LA GESTIONE DEL SISTEMA
  15. MEMORIA NON VOLATILE EEPROM PER LO STATUS DELL'IMPIANTO
  16. PREDISPOSIZIONE AL FUNZIONAMENTO IN SICUREZZA POSITIVA
  17. FACILITA' DI COLLEGAMENTO CON QUALSIASI TIPO DI CENTRALE
  18. RICONOSCIMENTO DELLA CHIAVE TRAMITE CODICE GENERALE , CODICE PROGRESSIVO E CODICE IMPIANTO
  19. USCITA SERIALE RS-232 PER IL COLLEGAMENTO DI UNA STAMPANTE (OPTIONAL)
  20. POSSIBILITA' DI FUNZIONAMENTO COME CONTROLLO ACCESSI
  21. CONTATTI DELL'INSERITORE PROTETTI CONTRO I CORTOCIRCUITI
  22. EMI FILTER E PROTEZIONI PASSIVE SUGLI INGRESSI
  23. DIP-SWITCH DI PROGRAMMAZIONE
  24. NON PRONTO ALL'INSERIMENTO PROGRAMMABILE
  25. POSSIBILITA' DI PARZIALIZZARE L'IMPIANTO DIRETTAMENTE DALL'INSERITORE

CHIAVE per IperKEY

La chiave puo essere inserita sia in locale (per essere programmata) che in remoto, tramite l'inseritore.

Schema elettrico della chiave

key_sch.png

Lo schema comprende la memoria NON volatile 24C01 sulla quale è stato memorizzato il codice durante la programmazione ed il tasto per segnalare la presenza della chiave ed iniziare le operazioni di lettura o scrittura codice

PCB della chiave

key.png

Il circuito della chiave è molto compatto, ben si presta quindi a personalizzazioni

INSERITORE per la scheda IperKEY

L'inseritore può essere collegato ad una distanza massima di 100 metri ed il funzionamento è con 8 fili di cui solo 5 indispensabili, gli altri 3 sono LED.

Schema elettrico dell'inseritore

inseritore_sch.png

Lo schema è molto semplice, i TP sono i contatti nei quali andrà inserita la chiave, mentre JP2 e JP3 sono le morsettiere di collegamento alla scheda madre IperKEY. Il resto sono LED

Lista parti inseritore

Item Quantity Reference Part
1 1 DL1 LED RED RETT
2 3 DL2,DL3,DL4 LED GREEN RETT
3 1 JP2 HEADER 5
4 1 JP3 HEADER 3
5 4 R1,R2,R3,R4 680 SMD
6 4 TP1,TP2,TP3,TP4 TP

PCB

Questo è il lato della serigrafia dell'inseritore con le morsettiere ai lati, i led in alto e i 4 "++++" i contatti dell'inseritore

inserito.png

APPLICAZIONI

Sistemi di Sicurezza Antifurto, Sistemi di Controllo Accessi

Il progetto IPERKEY è disponibile per il download a soli 9 euro. Potete realizzarlo da soli (fai-da-te) scaricando tutti i codici sorgenti (schema elettrico, lista parti, piano di montaggio, file gerber).Download IPERKEY

 

 

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ritratto di SbAlLo3

Progetto

Ciao, ho mandato un email, ma per sicurezza posto anche qui, si potrebbero avere i file del progetto per orcad? grazie mille SbAlLo3

ritratto di Emanuele

Open Source

Tutto il progetto è disponibile open source come indicato sopra

ritratto di Sighi

chiave elettronica un po' datata

É un bel progetto peccato che questo tipo di chiavi non si fanno da più da svariati anni. L'ultimo mio progetto risale al '95. Il motivo é semplice. Da quello che si riesce a capire dagli schemi la chiave é una EEPROM quindi se qualcuno con delle "Buome intenzioni" ne viene in possesso anche per qualche minuto la duplicazione é assicurata. Secondo motivo: non mi é mai capitato che una chiave di questo tipo funzioni per 'parecchio' tempo senza avere dei problemi di contatti. Adesso le chiavi si fanno con i trasponder (RFID per intendeci) e sempre con un codice di accesso alla combinazione. Un'altra osservazione é che tutti i segnali che vanno ad un inseritore, anche in luogo protetto, devono essere optoisolati e con alimentazione separata. Mi é capitato che un inseritore di questo tipo veniva attivato da un accendino pizoelettrico opportunamente modificato.
Comunque é un progetto molto istruttivo per i neofiti ma ne sconsiglio vivamente l'utilizzo sul campo.

ritratto di Emanuele

si fanno si fanno.....

Hai ragione, infatti il progetto risale proprio al '95. Concordo sul fatto che la chiave è duplicabile, ma non è cosi banale farlo, in quanto bisognerebbe impossessarsene per un periodo e duplicare la eeprom con un lettore/scrittore.
E' sicuramente un sistema piu sicuro delle comuni chiavi metalliche (forse a anche di quelle a "cilindro europeo") e poi, come dicevo nell'oggetto del commento, si fanno, si fanno ancora (o comunque si vendono), anzi, in giro se ne vedono addirittura resistive!

Riguardo alle chiavi a trasponder rfid, il punto è sempre lo stesso, se il codice è fisso, allora è comunque duplicabile.
La soluzione è sempre il rolling code

Per quanto riguarda l'inseritore, con il buffer progettato appositamente, siamo riusciti a fare circa 100 metri di distanza su cavo antifurto classico (2+2) e, da buon tecnico, ho anche sperimentato l'attacco piezoelettrico (di gran moda in quegli anni) ma ti assicuro che il relè non scatta.
Forse la chiave elettronica che hai provato non lavorava in sicurezza positiva??

ritratto di Silver2

Inseritori per chiavi elettroniche

Ciao a tutti
Scusate la mia domanda da profano, ma tutte queste chiavi elettroniche controllate da 1 o più inseritori collegati tra di loro con a 4 fili 2 di alimentazione + 2 di bus, non è possibile che il mal intenzionato in possesso di un survoltore, o di qualche altro aggeggio nefasto possa alimentare l'inseritore con alte tensioni e distrugga irrimediabilmente oltre che la chiave elettronica anche la centralina di allarme, nel caso in cui la chiave non sia isolata galvanica-mente mediante contatti di un relais, ma i 12 volt di alimentazione per il funzionamento della chiave li deve pur prendere dalla centrale oppure si deve disporre di un alimentatore a parte. Senza contare che se distrugge la centrale di allarme potra entrare liberamente senza alcun rischio. Non sarebbero da preferire quelle chiavi elettroniche a sfioramento, oppure sono meno sicure e anch'esse affette da tutti i problemi dei radiocomandi? Grazie

ritratto di Emanuele

Inseritori delle chiavi elettroniche

Ciao Silver2,
tutto è possibile, anche che il malintenzionato cosparga di colla l'inseritore della chiave elettronica.....

Ci sono comunque varie soluzioni:

-gli inseritori dovrebbero essere protetti dal tamper antimanomissione
-i contatti dovrebbero essere protetti dalle scariche elettrostatiche
-la centrale di allarme dovrebbe lavorare in sicurezza positiva, quindi in caso di 'rottura' l'allarme dovrebbe scattare.
- i cavi di allarme antifurto dovrebbero essere schermati.

Inoltre si potrebbe pensare ad un isolamento galvanico anche delle alimentazioni ma non ne ho viste di chiavi elettroniche antifurto che adottino questa tecnica.

Infine una possibile soluzione potrebbero essere i 'bottoni' della Dallas (ora Maxim)
http://www.maxim-ic.com/products/ibutton/ibuttons/

(ma nulla si può contro il cianoacrilato....)

Se hai altre info, sei il benvenuto ;)

ritratto di Silver2

Inseritori delle chiavi elettroniche

Grazie per l'ospitalità, in modo particolare ad Emanuele per la simpatica accoglienza.
Devo chiedere scusa per non essermi presentato, e forse anche per aver postato il mio commento all'indirizzo sbagliato,alla mia età over 70 talvolta involontariamente commetto degli errori. Ok per il commento sugli inseritori, Per ciò che riguarda il Rolling code, non fa al caso mio in quanto il pulsante di inserimento premuto involontariamente dal sottoscritto o da altri lontano dal ricevitore, costringerebbe frequenti operazioni di riallineamento. Sono alla ricerca di una chiave interfacciabile con la centralina mediante contatti puliti di un relais, e azionabile con una chiave a sfioramento con una codifica affidabile, magari modificabile di tanto in tanto.Ricordo che circa una ventina d'anni fa, di aver costruito per un mio ex-collega di lavoro un kit costituito da un microprocessore preprogrammato a 12 piedini da 1 solo pulsante e altri componenti elettronici relais compreso che inviando un treno di impulsi lunghi e brevi con frequenza prestabilita azionavano il relais di interfaccia.(qualche volta subentrava il problema di rimbalzo contatti pulsante, ma sostanzialmente funzionava abbastanza bene. Ho fatto approfondite ricerche sul web ma non ho più trovato nulla del genere.Per ciò che riguarda le chiavi a sfioramento per quello che ne so potrebbero essere dei semplici reed azionati da semplici calamite. Qualcuno di Voi addetti ai lavori, potrebbe suggerirmi dove posso orientare le mie ricerche?
1000 Grazie

ritratto di Sighi

Una chiave ad infrarossi

Potresti usare una chiave ad infrarossi. Vendono giá dei contenitori portatili con alloggiamento per batteria. Dentro ci metti un PIC della serie 12 o 16 con un dip switch ed un pulsantino. Esci dalla seriale direttamente sul led ir. Dall'altra parte metti un ricevitore della sharp e lo stesso chip con la stessa codifica. É la cosa migliore perche ti permette di montare il ricevitore in un punto difficelmente raggiungibile (anche sul soffitto e nascosto) ed evitare tutti gli accorgimenti relativi agli isolamenti ai vandalismi ecc. L'avviso che é avvenuto il blocco o lo sblocco lo metti da una altra parte con un segnale acustico. Tutti i componenti sono di tipo tradizionale e puoi usare una millefori. Il costo é contenuto. Il sistema di sviluppo lo scarichi da rete (MPLAB). Devi avere a parte il programmatore PIKIT.
Se fai tutto da solo e devi comprare anche il programmatore spendi meno di 100€. Per quanto riguarda il FW sul ricevitore devi usare il solito accorgimento. Dopo tre codici errati non accettare piú codici per 3 minuti e via cosí aumentando il tempo. Ti consiglio di codificare i bit del dip switch con due o quattro bit in modo che il treno di impulsi sia piuttosto lungo per ovvie ragioni.
Io lo ho realizzato e funziona egregiamente da molto tempo.

ritratto di Silver2

Chiave elettronica

Ciao Sighi
A mio modesto avviso la tua proposta completata con gli accorgimenti suggeriti da Emanuele centrano perfettamente il mio obiettivo. Mi attiverò, sperando di riuscirci, in questa direzione. Cercherò di limitare al minimo indispensabile la potenza della trasmissione IR (talvolta all'aperto ho visto alcuni telecomandi che coprono distanze di una decina di metri) in ogni caso sempre più controllabili della RF, cosi oltre che risparmiare batterie eviterò che il codice sia ricevuto ed elaborato dalle persone sbagliate. Senza contare che esiste pur sempre la possibilità di cambiare ogni tanto questo codice come ogni tanto si dovrebbe fare con le PSW a cui ci si tiene particolarmente. Ok per il Rolling code, pero ho l'impressione che non faccia completamente al caso mio. Grazie 1000

ritratto di Emanuele

Rolling Code o 16 milioni di combinazioni

Non usare il rolling code significa dare la possibilità al malintenzionato di copiare facilmente la chiave... basta che si ha accesso, anche per pochi minuti alla chiave, e con l'adeguato ricevitore, si duplica la chiave.

Ovviamente dipende sempre da COSA dobbiamo proteggere :)

Inoltre i sistemi rolling code sono 'protetti' contro le pressioni accidentali del tasto, con delle finestre che vanno da 16 a 256, quindi @Silver2 dovresti premere 256 volte il pulsante del telecomando lontano dal ricevitore.... poi basta che una volta il sistema lo riconosce, si riallinea.

@Sighi il sistema ad infrarossi è sicuramente antivandalo, la definirei una soluzione 'pulita'.
Quella che andrebbe migliorata è la sicurezza del codice, magari portandolo a 16 milioni di combinazioni con una parte fissa ed una variabile tramite dip-switch e con interruzioni (apparentemente random) della trasmissione ;)

ritratto di Sighi

rolling code per chiave ad infrarossi

Ha ragione Emanuele quando dice di usare il rolling code. In questo caso va usato un algoritmo semplice da implementare perché nella fascia bassa dei microcontrollori lo spazio a disposizione del FW é limitato. Voglio riassumere quí per tutti gli amici che me lo hanno chiesto che cosa é un rolling code anche perché ritengo che il know how va diffuso. In passato ho usato degli algoritmi pseudo random per la generazione di codici per le tessere magnetiche per l'apertura delle porte degli alberghi. Sul WEB se ne trovano diversi ti consiglio di guardare il sito http://it.wikipedia.org/wiki/Numeri_pseudo-casuali dove c'é un algoritmo che secondo me é facilmente implementabile su dispositivi limitati. Usa un bit del dip Switch per presettare il generatore ad un seme a piacere che é lo stesso sia sul trasmettitore che sul ricevitore. Ovviamente il numero generato che serve da seme per la volta successiva va memorizzato nella EEPROM. Per superare il disallineamento dei codici il ricevitore deve calcolare e fare il confronto per una sequenza di n codici a partire da quello memorizzato. Ovviamente n si puó scegliere a piacere. Per avere un numero sufficiente di bit da trasmettere si puó usare il generatore con due semi per cui se l'algoritmo come nel caso di wikipedia genera 16 bit avró 32 bit che é piu che sufficiente. Per aumentare la sicurezza i bit dei due codici potrebbero essere anche mischiati. Per quanto riguarda il riflesso di una superfice all'infrarosso e la possibilitá di intercettare i codici é sufficiente limitare l'intensitá emittente e scegliere una posto con una tinta poco riflettente all'infrarosso. In piú per la trasmissione usare una frequenza che non sia una standard, da 3Khz a 6KHz vanno bene ma non usate la 4.8Khz. Ci sono tanti altri accorgimenti che si possono usare ma gia cosí va bene. Secondo me craccare una chiave cosí non é per niente facile!

ritratto di Silver2

Chiave elettronica

Ciao Sighi
A mio modesto avviso la tua proposta di trasmissione IR centra perfettamente il mio obiettivo. Considerando poi la possibilità di modulare i codici Rolling in IR anziche in RF si dovrebbe rendere oltremodo sicuro il tutto. Si dovra cercare di limitare al minimo indispensabile la potenza della trasmissione IR (talvolta all'aperto ho visto alcuni telecomandi che coprono distanze di una decina di metri) tanto piu che nel mio caso potrei avvicinare il trasmettitore al diodo ricevente montato sulla piastra del campanello, vicino a quello bicolore che mi da lo stato della chiave,collegandolo poi con mezzo metro di cavetto schermato al ricevitore; Inizialmente ero contrario al Rolling code soltanto perché non avevo considerato la possibilità di trasmissione dello stesso in IR, Esiste soltanto un piccolo particolare, io non sono in grado di fare tutto questo, sapresti dirmi se e dove sul mercato una chiave e rispettivo ricevitore cosi concepito sarebbe reperibile?
Grazie 1000

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