Hablar sobre tecnología RFID 2018-06-21
Introducción RFID

Las etiquetas de radiofrecuencia son portadoras físicas de códigos electrónicos de productos (EPC) adjuntos a elementos trazables que pueden circular por todo el mundo y reconocerse, leerse y escribirse. Como tecnología clave para la construcción de "Internet de las cosas", la tecnología RFID (identificación por radiofrecuencia) ha atraído la atención de la gente en los últimos años.

La identificación por radiofrecuencia (RFID) es una tecnología de comunicación inalámbrica que puede identificar objetivos específicos y leer y escribir datos relacionados a través de señales de radio sin identificar el contacto mecánico u óptico entre el sistema y un objetivo específico. La tecnología RFID se basa en el modelo de acoplamiento de transformador (transferencia de energía y transmisión de señal entre primario y secundario) en el rango de baja frecuencia, y se basa en el modelo de acoplamiento espacial del objetivo de detección de radar en el rango de alta frecuencia. (El radar emite una señal de onda electromagnética y luego transporta el radar de retorno de la información del objetivo después de golpear el objetivo. Receptor).

La señal de radio se transmite a través de un campo electromagnético de frecuencia de radio y se transmite desde una etiqueta unida al elemento para identificar y rastrear automáticamente el artículo. Algunas etiquetas reciben energía del campo electromagnético emitido por el reconocedor cuando se identifican y no requieren batería. Además, la etiqueta en sí tiene una fuente de alimentación y puede emitir activamente ondas de radio (campos electromagnéticos sintonizados a una frecuencia de radio). La etiqueta contiene información almacenada electrónicamente que se puede identificar a pocos metros. A diferencia del código de barras, la etiqueta de radiofrecuencia no necesita estar dentro de la línea de visión del identificador, pero también puede incrustarse dentro del objeto que se está rastreando.

El lector de la etiqueta electrónica RFID se comunica de forma inalámbrica a través de la antena y la etiqueta electrónica RFID, y puede leer o escribir el código de identificación de la etiqueta y los datos de la memoria. La tecnología RFID puede identificar objetos en movimiento de alta velocidad y puede identificar múltiples etiquetas al mismo tiempo. La operación es rápida y fácil.

Etiqueta: consiste en un elemento de acoplamiento y un chip. Cada etiqueta tiene un código electrónico único y se adjunta al objeto para identificar el objeto de destino.

Lector: un dispositivo que lee (a veces escribe) información de la etiqueta y puede diseñarse para ser portátil o estacionaria;

Antena: pasa señales de RF entre etiquetas y lectores.

Figura 1: esquema del sistema RFID

El desarrollo de productos RFID pasivos es el más antiguo, y también es el producto con el desarrollo más maduro y el mercado más utilizado. Por ejemplo, tarjetas de autobús, tarjetas de comida de la cafetería, tarjetas bancarias, tarjetas de acceso a hoteles, tarjetas de identificación de segunda generación, etc., que se pueden ver en todas partes en nuestra vida cotidiana, son reconocimiento de tipo de contacto cercano. La frecuencia operativa principal de sus productos es baja frecuencia 125KHZ, frecuencia alta 13.56MHZ, UHF 433MHZ, UHF 915MHZ.

Los productos activos de RFID se han desarrollado gradualmente en los últimos años. Sus características de identificación automática a larga distancia determinan su enorme espacio de aplicación y potencial de mercado. En el campo de la identificación automática a larga distancia, como las prisiones inteligentes, los hospitales inteligentes, el estacionamiento inteligente, el transporte inteligente, las ciudades inteligentes, el mundo inteligente y el Internet de las cosas, existen aplicaciones importantes. La RFID activa ha surgido en este campo y pertenece a la categoría de identificación automática a larga distancia. La frecuencia operativa principal del producto es UHF 433MHZ, microondas 2.4GHZ y 5.8GHZ.

El protocolo de comunicación de interfaz aérea regula el intercambio de información entre el lector y la etiqueta electrónica, con el objetivo de la interconexión e interoperabilidad entre los equipos de producción de diferentes fabricantes. ISO / IEC ha desarrollado cinco tipos de protocolos de interfaz aérea.

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Estuche de diseño pasivo RFID

En aplicaciones tecnológicas actuales, los productos pasivos de RFID son los productos más ampliamente utilizados. En muchos diseños de circuitos aplicados a la RFID pasiva, el módulo RC522 con 13.56 MHz se usa en muchos casos. Este es un módulo RFID pasivo ampliamente utilizado. Para el circuito de aplicación de RC522, es utilizar una fuente de alimentación CC 3V3, y luego recibir la información a través de la interfaz SPI para comunicarse. El esquema de la aplicación se muestra en la Figura 2 a continuación:

Ciencia dura | Hablar sobre tecnología RFID
Figura II: Esquema de la aplicación RC522

El circuito de antena de 13.56 MHz incluye un circuito de recepción de señal y un circuito de transmisión de señal. El circuito de transmisión de señal se divide en una sección de filtrado EMC, una sección de circuito de adaptación y una sección de circuito de bobina.

Circuito de transmisión: la parte de transmisión de señal se puede subdividir en circuito de filtro EMC, circuito de adaptación de resonancia e impedancia y bobina. entre ellos:

Circuito de filtro EMC: compuesto principalmente por filtro paso bajo de filtro de paso bajo LC, el chip de lector enviado a través de la señal de antena TX1 y TX2 es principalmente de 13.56Mhz, pero es inevitable que haya armónicos más altos. Por lo tanto, la función principal de esta parte del filtro de paso bajo es filtrar las señales no deseadas por encima de 13.56 Mhz. Esto facilita la comunicación normal entre el lector de tarjetas y la tarjeta, y también reduce la interferencia electromagnética de la sección de la antena al espacio o los circuitos cercanos.

Circuito coincidente: esta sección ajusta principalmente la frecuencia de resonancia de toda la sección de transmisión de la antena a alrededor de 13.56 Mhz. Esto puede aumentar la amplitud de la señal en la bobina para facilitar la radiación del campo magnético. Además, el circuito de adaptación debe coincidir con la resistencia del circuito del transmisor a la resistencia de salida del chip lector, típicamente 50 ohmios (diferente del chip). Esto puede hacer que la parte de la antena obtenga la potencia máxima, lo que conduce a la mejora de la distancia de lectura.

Bobina: la bobina puede ser una bobina de PCB o una bobina de alambre de cobre.

Circuito receptor: el circuito receptor de señal es relativamente simple y consta de cuatro componentes. El condensador Cmin puede leer de forma estable la tensión de referencia fija Vmin proporcionada internamente por el chip, y R1 introduce esta tensión de referencia en el pin RX para añadir una señal fija al chip. Nivel de CC, CRx del circuito de generación para introducir la señal de realimentación y Vmin superpuestos en el chip. Ajustando la relación de R2 y R1, la amplitud de la señal del pin Rx se puede ajustar de modo que se optimice la distancia de lectura del chip.

También tenga en cuenta los siguientes puntos en el diseño de PCB:

Todo el circuito del transmisor debe prestar atención al diseño simétrico. Las longitudes de seguimiento de las dos señales de Tx1 y Tx2 deben ser lo más consistentes posible.

Los dos inductores deben estar empacados con más de 0805, para asegurar que haya suficiente corriente a través de (680nH / 0805), de lo contrario no es propicio para la lectura de tarjetas de larga distancia.

La longitud y el ancho de la bobina de PCB depende de la situación específica. Si la placa de circuito no está limitada por el molde, puede diseñarse para ser consistente con la longitud y el ancho de la tarjeta común. Si el tamaño de la bobina es limitado, también se puede reducir el área de la bobina. El principio general es diseñar la tarjeta para que sea igual al tamaño de la tarjeta que se lee. El número de vueltas de la bobina y la longitud y la anchura de 4x sobre 3x3 cm pueden ser demasiado para ajustar los parámetros. Si está por debajo de 3x3 cm, el número de vueltas puede aumentarse a 6 círculos o más; el ancho de traza de la bobina de PCB está entre 0.5 mm y 1 mm, y el espaciado y el ancho de línea pueden ser los mismos. Además, la transición de esquina de la bobina es mejor con un arco circular.

Parte de la bobina, no una gran área de cobre, de lo contrario causará una grave pérdida de campo magnético efecto de la corriente de Foucault debe prestar atención al alcance de la bobina (todo el espacio alrededor de la bobina) no puede tener una gran superficie de componentes de metal, objetos de metal, revestimiento de metal, etc.

El suelo de todos los dispositivos de todo el circuito de transmisión debe estar conectado a la misma línea de tierra y regresar al pin TVSS del chip, y una gran área de cobre no se puede recubrir cerca del dispositivo del circuito de antena, y los dispositivos están conectados por alambres

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para resumir

En la era del desarrollo continuo de la tecnología de Internet of Things, RFID como tecnología de capa de detección utilizada en Internet of Things tiene una estrecha relación con Internet of Things. En los últimos años, la tecnología RFID ha aumentado enormemente la función de Internet of Things y ha enriquecido el contenido de Internet of Things. El desarrollo de Internet of Things también ha promovido el desarrollo y la aplicación de la tecnología RFID, como el "Internet de las cosas" y las drogas. Los requisitos especiales, las etiquetas RFID no solo pueden proporcionar información estática sobre los productos, sino también proporcionar información sobre la ubicación de los productos y la temperatura, humedad y otra información dinámica circundante, mejorando en gran medida el grado de inteligencia de las etiquetas RFID. En la actualidad, el Internet of Things que utiliza la capa de detección RFID ha logrado comunicación "humano a humano" y comunicación "humana y material", pero para lograr comunicación e interacción "de objeto a elemento" en el futuro Internet de las Cosas, debe actualizarse para incluir "El nivel de inteligencia que hace que las etiquetas inteligentes RFID". Además, la estandarización, la interoperabilidad, los acuerdos, las normativas y las tecnologías de conexión aún deben mejorarse y mejorarse.



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