Ёмкостный сканер отпечатков пальцев

Привыкли разблокировать смартфон отпечатками пальцев? Как насчёт того, чтобы подружить похожий дактилоскопический датчик с Arduino? Воспользуйтесь ёмкостным сканером отпечатков пальцев, чтобы управлять электронными замками, или же сделать биометрическую систему учёта рабочего времени.

Принцип действия

Сканер содержит чувствительный элемент, который измеряет разницу в электрической ёмкости между гребнем и канавкой на пальце и составляет детальный снимок папиллярного узора. Высокоточный алгоритм сравнивает полученный скан разрешением 508 точек на дюйм с эталонной записью пользователя. Устройство подтверждает или отклоняет доступ за 1 секунду.

Возможности сканера

• Чтобы приступить к работе, нужно записать в устройство отпечатки всех доверенных пользователей. В процессе записи юзеру нужно трижды сканировать палец, чтобы создать точный эталон.
• Каждому пользователю присваивается уровень доступа от 0 до 10 (5 по умолчанию).
• В дальнейшем можно добавить в базу пользователя, удалить неактуальные записи или очистить память устройства.
• По команде сравнения устройство считывает отпечаток и ищет его в своей базе данных. При положительном результате по UART выдаётся подтверждение вашего доступа или, в случае системы с несколькими юзерами, порядковый номер пользователя и его уровень доступа.

На основе выдаваемых сканером данных можно запрограммировать дальнейшую работу системы: разграничить уровни доступа, чтобы открывать отдельные замки доверенным пользователям и т. д.

Также устройство позволяет экспортировать сканированные отпечатки пальцев в формате изображения BMP или в собственном формате данных, который хранит и скан, и просчитанные биометрические черты пользователя. Это пригодится, чтобы делать бэкап базы пользователей.

Особенности ёмкостного датчика

Ёмкостный датчик отличается от оптического компактными габаритами и повышенной точностью работы, которая не зависит от условий освещения. Он оптимально подходит для систем, где не нужно слишком частое считывание, но важна максимальная точность — например, для управления замком или сейфом.

Тем не менее, у ёмкостного датчика есть свои слабости: например, он плохо считывает мокрые пальцы и боится статического электричества. А ещё не стоит использовать его в помещениях с горячим или холодным воздухом, повышенной влажностью и пылью.

Подключение и настройка

Сканер отпечатков пальцев состоит из двух элементов: ёмкостного считывателя и платы управления, которые соединяются между собой шлейфом. Модуль подключается к контроллерам через интерфейс UART. В случае с Arduino советуем взять Troyka Shield, а для Raspberry Pi предусмотрен Troyka HAT. Для работы со сканером существуют готовые библиотеки и примеры кода для Arduino, Raspberry Pi и STM32.

Кроме того, ёмкостный сенсор отпечатков можно подключить напрямую к компьютеру через порт USB или с помощью преобразователя USB-UART. Программное обеспечение позволяет работать со всеми функциями сканера под Windows, а также отображать сканируемые отпечатки на экране компьютера.

Распиновка

• VCC — контакт питания 3,3–5 В.
• GND — контакт земли.
• RXD — цифровой вход для приёма данных с пина контроллера TX.
• TXD — цифровой выход для передачи данных на пин контроллера RX.
• WAKE — сигнал выхода сенсора из спящего режима при прикосновении.
• RST — управление сбросом устройства.

Комплектация

• 1× Сканер отпечатков пальцев
• 1× Управляющий модуль
• 1× Соединительный шлейф

Характеристики

• Микроконтроллер: STM32F205
• Сенсор: ёмкостный
• Разрешение отпечатка: 192×256
• Плотность сканирования: 508 точек на дюйм
• Кол-во сохранённых отпечатков: 1000 (с возможностью расширения до 4000)
• Кол-во уровней доступа пользователей: 10
• Ложные положительные срабатывания: 0,0001%
• Ложные отрицательные срабатывания: 0,01%
• Время сравнения отпечатка: 1 с
• Устойчивость к электростатическому разряду: 15 кВ (воздух), 8 кВ (контакт)
• Интерфейсы: UART, USB
• Напряжение питания: 3,3–5 В
• Ток потребления: <40 мА
• Габариты модуля управления: 45×30 мм
• Габариты считывателя: 33×20 мм