Arduinoで作るセキュアなRFIDロック – ステップバイステップガイド
必要な部品と材料
| 部品 | 数量 | 備考 |
|---|---|---|
| Arduino UNO | 1 | メインマイコンボード |
| RFIDリーダー (RC522) | 1 | 13.56MHz対応 |
| OLEDディスプレイ (128×64, I2C) | 1 | SSD1306コントローラー搭載 |
| ブレッドボード (小) | 1 | |
| ジャンパーワイヤー | 多数 | |
| RFIDタグ/カード | 2 | キーチェーン型含む |
| モバイルバッテリー (任意) | 1 | 携帯用電源として |
使用するソフトウェアとオンラインサービス
- Arduino IDE
- MFRC522ライブラリ (RFID用)
- Adafruit SSD1306ライブラリ (OLED用)
- Adafruit GFXライブラリ (グラフィック用)
プロジェクト概要
このチュートリアルでは、ArduinoとRC522 RFIDリーダーを使用して、シンプルなロックシステムを構築します。RFIDタグをリーダーにかざすと、その固有ID (UID) を読み取り、OLEDディスプレイに表示します。事前に登録されたUIDと一致する場合のみ「Unlocked (解錠)」のメッセージを表示し、それ以外は拒否します。総費用は約1,500円程度で実現可能です。
ステップ1: 部品の準備
上記の部品をすべて揃えてください。RFIDリーダーとタグ2枚のセットは約500円、OLEDディスプレイは約300円で入手可能です。
ステップ2: RC522 RFIDリーダーの理解
RFIDタグ内部には小さなチップとコイルがあり、バッテリーは不要です。リーダーから発せられる電磁界によって誘導電流でチップが駆動され、UIDを無線で送信します。読み取り距離は最大約20mmです。各タグは固有のUIDを持ち、最大1KBのデータを格納できます (今回はUIDのみ使用)。
ステップ3: OLEDディスプレイの特徴
128×64ピクセルの小型OLEDで、消費電流は10〜20mAと省電力。I2Cインターフェースのため配線はVCC、GND、SCL、SDAの4線のみ。Adafruitライブラリが充実しており、初心者にも扱いやすいディスプレイです。黄色と青色の2色表示タイプもあります。
ステップ4: 配線方法
⚠️ 重要: RFIDリーダーは必ず3.3Vで動作させてください。5Vに接続すると破損します。
RFIDリーダー (RC522) – Arduino UNO 接続 (SPI接続)
| RC522ピン | Arduinoピン |
|---|---|
| VCC | 3.3V |
| GND | GND |
| RST | デジタルピン 9 |
| IRQ | 未接続 |
| MISO | デジタルピン 12 |
| MOSI | デジタルピン 11 |
| SCK | デジタルピン 13 |
| SDA (SS) | デジタルピン 10 |
OLEDディスプレイ (SSD1306) – Arduino UNO 接続 (I2C接続)
| OLEDピン | Arduinoピン |
|---|---|
| VCC | 3.3V |
| GND | GND |
| SCL | アナログピン 5 (A5) |
| SDA | アナログピン 4 (A4) |
ブレッドボードのプラスレールを3.3Vに、マイナスレールをGNDに接続し、両モジュールの電源を共有させると配線がスッキリします。
ステップ5: プログラムコード
必要なライブラリのインストール
- Arduino IDEで「スケッチ」→「ライブラリをインクルード」→「ライブラリを管理」を開く
- 「MFRC522」で検索しインストール
- 「Adafruit SSD1306」と「Adafruit GFX」をインストール
Adafruit SSD1306ライブラリの設定変更
Adafruit_SSD1306.h ファイルを開き、以下を修正:
// 69行目を有効化 (128x64用)
#define SSD1306_128_64
// 70行目をコメントアウト
// #define SSD1306_128_32
メインコードのポイント
// 許可するUIDを登録 (実際のタグのUIDに変更してください)
int code[] = {69, 141, 8, 136}; // ここに登録したいタグのUIDを入力
void setup() {
rfid.PCD_Init(); // RFIDリーダー初期化
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // OLED初期化 (I2Cアドレス0x3C)
}
void loop() {
// 100msごとにタグをチェック
if (rfid.PICC_IsNewCardPresent() && rfid.PICC_ReadCardSerial()) {
// UIDを表示
printUID();
// UIDを比較
bool match = true;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
if (rfid.uid.uidByte[i] != code[i]) match = false;
}
if (match) {
Serial.println("\nI know this card!");
printUnlockMessage(); // 「Unlocked」表示
} else {
Serial.println("\nUnknown Card");
}
rfid.PICC_HaltA();
}
delay(100);
}
複数のタグを登録する場合は、code を2次元配列にしてループで比較するように拡張できます。完全なコードはチュートリアルに添付の RFID.ino を参照してください。
ステップ6: まとめと発展アイデア
低コストでRFID認証システムが構築できました。これを発展させて、以下のような応用が可能です:
- ドアロックやボックスロックへの実装 (サーボモーターやソレノイド連動)
- 複数ユーザー管理 (UIDリストをEEPROMに保存)
- 入退室ログの記録 (SDカードやRTCモジュール追加)
- RFIDタグへのデータ書き込み/読み出し (次回チュートリアルで解説予定)
- キッズ向けインタラクティブゲーム (複数のタグでストーリー分岐など)
ご質問やアイデアがあれば、コメント欄でお気軽にシェアしてください！
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