Схема rfid метки – RFID-метка на простой логике / Habr

Содержание

РадиоКот :: RFID считыватель транспондеров TIRIS

РадиоКот >Статьи >

RFID считыватель транспондеров TIRIS

Технологии RFID набирают популярность и с каждым днем все больше входят в нашу жизнь: в транспорте, в офисе, на работе в складе и тп. Тема обширная как и каталог продукции предлагаемый в рамках технологии различными производителями транспондеров и считывающих устройств. Сегодня я продолжу свою серию статей по реализации устройств использующих технологию RFID. Если в прошлый раз мы рассмотрели особенности стандарта EMMarine4100 и реализацию собственного транспондера этого протокола https://radiokot.ru/articles/57 то сегодня мы рассмотрим технологию RFID от компании Texas Instruments (TI) под названием TIRIS (134.2K) протокол передачи соответствует ISO 11784/11785. Это также как и EMMarine технология RFID в рамках низких частот (LF), однако имеет существенные различия в передаче данных, например полудуплексный режим (HDX) и модуляцию FSK.

Для начала немного информации о том, какие стандарты и протоколы используются для обмена транспондерами TIRIS. Данные транспондеры работают в режиме HDX – транспондер имеет несколько циклов: цикл зарядки, активация, передача пакета, разрядка. Транспондер передает пакет только после того, как перестает работать генератор считывателя, который заряжает транспондер. Поэтому собственно и передача получается полудуплексная. Стандарт передачи имеет маркировку ISO 11784 & 11785 (HDX). Считыватель, сгенерировав цикл зарядки для транспондера порядка 50 мс, отключает генератор и ожидает передачи пакета транспондером (примерно 3 мс). Модуляция сигнала транспондера — FSK частоты 123.2Кгц, 134.2 Кгц. Частота, генерируемая считывателем для зарядки транспондера – 134.2Кгц. В моем случае транспондер маркировался как RI-TRP-WR2B.

Существует множество форм-факторов для транспондеров TIRIS данного стандарта – брелки, карты, метки идентификации животных. Рассмотрим на картинке, как работает транспондер в режиме HDX. Видно, что после цикла зарядки 50 мс транспондер активируется и передает данные. Для передачи логического ‘0’ в пакете транспондер передает 16 циклов частоты 134.2КГц, для передачи логической ‘1’ передает 16 циклов частоты 123.2Кгц.

Ниже представлены данные транспондера, который был получен для экспериментов (образец RI-TRP-WR2B от Texas Instuments) На картинке видно как выглядит транспондер, описаны основные параметры изделия и область применения. Основные данные взяты из даташита TI.

Для нас наиболее интересными параметрами будут временные диаграммы пакета транспондера и структура пакета. Получается, сам полезный пакет имеет длину 80 бит – 64 бита данных и 16 бит контрольной суммы CRC 16 CCITT. Пакет начинается с 16 битов заполненных ‘0’ заголовка, затем идет стартовый байт пакета 7E (для транспондеров Read Only, для перезаписываемых может быть FE стартовым), 64 бита пакета, 16 бит контрольной суммы. Далее могут идти дополнительные биты адресного пространства. В некоторых сериях транспондеров данного формата после битов пакета данных и контрольной суммы идет стоповый байт, который равняется стартовому байту. Стоповый (он же стартовый) байт может быть 7E или FE.

По временной диаграмме получается следующее. Весь цикл занимает около 70мс. Для считывания данных пакета транспондера (полный пакет) достаточно примерно 20 мс.

Логическая структура данных транспондера стандарта ISO 11784 & 11785. Таблица с данными взята из описания ISO 11784 & 11785. Взято из документации стандарта. Надеюсь, названия на английском параметров будут очевидны без перевода.

msb Lsb
0 1 1 1 1 1 1 0 Header pattern. 8 bits.
1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 1 38 bit (12 digit) National code.
0 0 0 0 0 0 0 0 eg. 000000001008 (decimal).
0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 10 bit (3 digit) Country code.

1 1 1 1 1 0 0 1 eg. 999 (decimal).
— — — — — — — 1 1 bit data block status flag.
1 — — — — — — — 1 bit animal application indicator.
1 1 0 1 0 1 1 0 16 bit checksum.
0 1 0 1 1 1 0 1
0 1 0 1 0 1 1 0 24 bits of extra data if present.
0 0 1 1 0 1 0 0 eg. $123456.
0 0 0 1 0 0 1 0

Принципиальная схема считывателя RFID транспондеров Tiris.
Первая версия схемы аналоговой части считывателя была построена на основе схемы опубликованной в журнале Elektor (2005-10) Ниже представлена оригинальная схема на основе статьи из данного журнала. Схема простейшая, особо подробные комментарии излишни при просмотре данной схемы. Используется усилитель на двух транзисторах mosfet (P и N канальный) для последовательного резонансного контура генератора. Можно сделать токовый усилитель на NPN и PNP транзисторах, но лучше конечно на MOSFET. Далее идет непосредственно сам контур. Контур настраивается на резонанс в середине диапазона принимаемых сигналов (129-130 Khz) поскольку у нас частоты сигналов 123.2КГц и 134.2 КГц. Далее стоят защитные диоды, поскольку пики колебаний могут достигать 100V. Затем стоят 2 каскада усиления на операционном усилителе NE5532 и выходной сигнал попадает на компаратор микроконтроллера. Для нормальной работы устройства потребуется настроить в резонанс контур генератора (катушка и конденсатор) иначе сигнал будет слишком слабый, будут большие потери по мощности, излучаемой генератором. В моем случае элементы побирались по прибору измерения LC достаточно точно, затем по осциллографу (по пикам амплитуды генератора) корректировалась катушка индуктивности для попадания в резонанс.

Оригинальная схема устройства из журнала Elektor (2005-10)

Поскольку в схеме используется контроллер АТ90S1200, давно снятый с производства было решено реализовать проект на контроллере АТTiny2313. На портале проектов журнала также есть ассемблерный код для АТ90S1200. Соответственно кому он интересен, может попробовать разбираться в данном коде и реализовать при желании на других контроллерах. Поскольку у меня такого желания не было разбираться с АТ90S1200 и ассемблерной реализацией решил сделать на языке С проект (CV Avr, WinAvr), кроме того решил изменить алгоритм работы устройства, отвязаться от аналогового компаратора и завести сигнал на вход тактирования внешним сигналом таймера. Таймер настраиваю на счет 16 импульсов сигнала и делаю прерывания для проверок частоты сигнала (по периоду прерываний). Во время прерывания проверяется состояние счетчика второго таймера, значение которого известно на основе основной частоты тактирования контроллера. Данный метод широко используется для измерения частоты и периода внешнего сигнала. Разумеется, для упрощения программы контроллера можно усовершенствовать схему, реализовать внешний делитель сигнала на счетчиках и получать уже по фронтам прерывания сигнал кратный периоду 16 импульсов. В следующих версиях схемы устройства данная идея будет реализовываться. Это позволит собрать устройство даже на контроллере типа Tiny13.

Ниже представлена первая версия считывателя Tiris транспондеров. Генератор и приемник сигнала в данном случае размещены в одной схеме. Схема практически повторяет оригинальную схему от Elektor. За отсутствием под рукой мосфетов собиралось из того, что было под рукой. Детали самые распространенные и дешевые. Каскад усилителя сделан на NPN транзисторе bc547 и PNP транзисторе bc557. Операционный усилитель поставлен LM358N. По-хорошему нужно ставить что-то лучше, типа быстродействующего rail-to-rail (размах выходного сигнала до напряжения питания) операционного усилителя. На выходе каскада стоит пара буферных элементов (инверторов Шмитта) с гистерезисом для лучшей крутизны фронтов. Выход данных транспондера (приемная часть) подключен на вход 9 (T1) контроллера. Это вход внешнего источника тактового сигнала Timer1. Вход генератора подключается к 14 ножке. Импульсы для активации транспондера 132.2 Кгц генерируются в течение времени порядка 50ms, затем генератор отключается и таймер переключается в счетный режим. Данные считывателя передаются на ПК посредством интерфейса RS232.

Поскольку уровни контроллера TTL для передачи на порт ПК потребуется поставить преобразователь TTL-RS232. На схеме указан разъем D-SUB9, в реальности предполагается подключение преобразователя TTL-RS232 для подключения к порту ПК. Простейший преобразователь TTL-RS232 можно сделать на 1 транзисторе. Схема собиралась на макете, выход подключался к плате готового преобразователя COM-USB на чипе TUSB3410, который имеет вход TTL. Собственно поэтому преобразователя TTL-RS232 не потребовалось в моем случае.

Во второй версии устройства используется отдельно приемная часть. Для передающей части оставляем только усилитель на 2-х транзисторах и резонансный последовательный LC контур. Все остальное переносится в часть приемника сигнала с отдельной антенной. Это удобно при компоновке в виде двух модулей с рамочными антеннами, между которыми считываются данные транспондера. На входе схемы стоят защитные диоды. Схема имеет 2 каскада усиления на операционных усилителях LF353 и MCP602. MCP602 как раз и есть rail –to-rail операционный усилитель (с амплитудой выхода равной амплитуде напряжения питания при однополярном питании) о чем было сказано ранее по замечаниям предыдущей схемы. Общее усиление схемы порядка 1000. Между каскадами установлен фильтр, который настраивается на 129-130Кгц (середина диапазона). Полоса пропускания фильтра будет порядка 20Кгц что с запасом покрывает наш диапазон. Оконечные усилители первого каскада установлены в параллель, поскольку используется пассивный параллельный LC фильтр после каскада. Выход схемы приемника подключаем к ножке тактирования таймера внешним сигналом T1 (9 ножка). Как можно видеть на схеме предусмотрена развязка между каскадами по постоянному току — установлен разделительный конденсатор. Индикатор чтения транспондера (светодиод) подключается к ножке PORTD.0 (2 ножка) контроллера (на схеме не указан). Включение светодиода аналогично оригинальной схеме из журнала Elector (анодом к +5 питания через сопротивление 330-470 Ом).

Версия 2 устройства приемной части. Отдельно используется приемник сигнала транспондера.

Проект собирался на макетной плате, поэтому печатной платы на данный момент нет. Выход схемы подключался посредством преобразователя на TUSB3410 к USB порту ноутбука. Для подключения к RS232 порту стационарного ПК ставится преобразователь TTL-COM на выход 3 (TX) контроллера. Данные приема пакетов тестировались через стандартную утилиту HyperTerminal. Данные подключения COM порта : скорость 9600bps, 8 бит пакет, 1 бит четности, без управления потоком. Данные в пакете далее контрольной суммы никак не проверяются в программе. Для корректной проверки пакета достаточно приема заготовка, тела пакета и CRC. Ограничение по приему данных пакета установлено 128 бит. Пакет транспондера при наличии информации читается до данного ограничения. Такой алгоритм установлен, поскольку длина пакета разных моделей транспондеров Tiris может отличаться. В нашем случае считаем, что данные прочитаны корректно, если получили пакет основных данных и проверили его CRC.

Немного информации по прошивке контроллера. Фьюзы устанавливаются для работы от кварцевого резонатора 12МГц. Поскольку в контроллере Tiny2313 по умолчанию установлен фьюз делителя частоты на 8, его потребуется убрать. Хороший ресурс для расчета настроек контроллера https://www.engbedded.com/fusecalc. Например, в данном случае устанавливаем настройки таким образом.

К статье прилагается архив с проектом на CVAvr. С транспондерами TRP-WR2B дальность считывания получилась в образце порядка 10-15см (зависит от положения транспондера). Разумеется, можно существенно умощнить усилитель (в первую очередь) для генератора и переработать приемную часть, чтобы получить расстояние больше данных значений. Кроме того расстояние будет зависеть от настройки контура генератора в резонанс.

Ниже приложено фото макета устройства ридера (собрано на макетной плате). На фото плата программатора, макет считывателя и плата преобразователя на TUSB3410 для вывода данных в виртуальный COM порт (терминалка)


Файлы:
Анимация
Анимация
Документ PDF
Документ PDF
Документ PDF
сборка тестового макета устройства
Фотография
Фотография
Изображение


Архив RAR

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?


Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

www.radiokot.ru

метки для всех №1 — «Хакер»

RFID (Radio frequency identification, радиочастотная идентификация) — метод удалённого хранения и получения данных с помощью устройств, называемых RFID-метками.
RFID-метка – это небольшой объект, который может быть связан или объединен с продуктом, человеком, животным.
RFID-метки содержат антенны, позволяющие им получать и отправлять сигнал радиочастотной идентификации, запрашиваемый из RFID-трансивера. Пассивные метки не нуждаются во внутреннем источнике питания, тогда как в активных метках он необходим. 

История

Полагается, что первое известное устройство было инструментом для
шпионажа и было изобретено Львом Тереминым для Советского правительства в 1945 году. Устройство Теремина было подслушивающим устройством, а не идентификационной меткой. Технология, используемая в RFID, была в ходу еще в начале 1920-х
(по сведениям одного источника, хотя тот же источник заявляет, что RFID-системы появились только в конце 60-х.).
Похожая технология, импульсный приемопередатчик IFF, была изобретена англичанами в 1939 году и
обычно использовалась союзниками во Второй Мировой Войне чтобы идентифицировать
самолеты в системе «свой-чужой». Другая ранняя работа по исследованию RFID
— значительный труд Гарри Стокмана, озаглавленный «Communication by Means of Reflected Power» (октябрь 1948).
Однако потребовалось еще 13 лет
значительного прогресса во многих областях,
прежде чем RFID технология не стала реальностью.

Типы RFID-меток

Как уже мы говорили, RFID-метки могут быть активными или пассивными. 

У пассивных RFID-меток нет внутреннего источника питания.
Электрический заряд получается со входящим
радиосигналом, он обеспечивает достаточную мощность для
передачи ответ. Ожидаемый ответ пассивной RFID-метки (сигнал ограниченной мощности) представляет собой резюме – обычно ID number (GUID). Отсутствие
питания означает, что устройство может быть достаточно маленьким: существует коммерчески доступный продукт, который может быть внедрен под кожу. На 2005 год, самые маленькие коммерчески доступные устройства
0.4х0.4 мм, что тоньше листа бумаги, такие устройства практически невидимы. Пассивные метки на практике читаются с расстояния примерно от 10 миллиметров до 6 метров.

Активные RFID-метки, с другой стороны, имеют внутренний источник питания и могут иметь более дальний диапазон и больший объем памяти чем пассивные метки, так как есть возможность запоминать информацию, посланную через трансивер. Сейчас самые маленькие активные метки имеют размер с монету. Многие активные метки имеют диапазон в десятки метров, а батарейка работает до 10 лет.

Так как пассивные метки дешевле для производства и у них нет батареи, большая часть RFID-меток относится к пассивной разновидности. На 2004 год эти метки стоили от
40 центов. Пока это достаточно дорого для
массового применения, однако при
значительных объемах производства (10 биллионов единиц в год)
стоимость одной метки может упасть до 5
центов. Пока это самый оптимистический
прогноз, аналитики из Gartner и Forrester Research согласны, что цена меньше
10 центов (объема продукции в 1 биллион единиц) достижима через 6-8 лет,
остальные аналитики верят, что такие цены достижимы в пределах 10-15 лет.

В то время как ценовые преимущества пассивных меток над активными значительны, остальные факторы, включая точность
надежность работы в определенных средах, например, в воде и металле, и надежность делают использование активных меток довольно обычным на сегодняшний день.

Есть 4 различных типа меток, которые обычно используются. Они разделены на категории по их радиочастотности: метки низкой частотности (125
или 134.2 кГц), метки высокой частотности (13.56 МГц), метки ультравысокой частотности (UHF марки,
868-956 МГц), и микроволновые марки (2.45 ГГц). UHF марки не могут быть использованы повсеместно, так как нет никаких всеобщих правил по их использованию.

Существуют так же некоторые устройства-приемоответчики и карты с бесконтактными чипами, которые выполняют схожие функции.

Система RFID

Система RFID может состоять из нескольких компонентов: tags, tag readers, edge servers,
middleware и application software.

Цель системы RFID в том, чтобы запускать передачу информации мобильным устройством, которое называется марка. Информация читается RFID-считывателем и перерабатывается согласно нуждам специфических приложений. Информация, передаваемая маркой, может обеспечивать идентификацию и информацию о местоположении, или специфику маркированного продукта, такую как цена, цвет, дата покупки и др. Использование RFID в слежении и приложениях доступа впервые появилось в 1980-х. RFID быстро привлек внимание из-за его способности отслеживать движущиеся объекты. Так как технология была усовершенствована, начинается ее распространение и у RFID-меток появляется все больше активных пользователей.

В типичной RFID-системе индивидуальные объекты оборудованы маленькими недорогими марками. Марка содержит транспондер с цифровым чипом памяти, который дает уникальный электронный код продукта. Запрашивающее устройство, антенна,
совмещенная с трансивером и декодером, излучает сигнал, активирующий RFID-метку, так что она может читать и записывать информацию
в себя. Когда RFID-метка проходит через электромагнитную зону, она обнаруживает активизирующий сигнал читающего устройства. Читающее устройство расшифровывает информацию, закодированную в 
чипе и информация посылается серверу для обработки.

Возьмем, как пример, книги в библиотеке. Охранная арка может обнаружить была ли книга соответствующим образом оформлена на получение. Когда пользователи возвращают предметы, часть работы охраны – заново установить метку, и запись предмета в интегрированной системе библиотеки автоматически обновляется. В некоторых RFID возвратная квитанция может быть сгенерирована,
а  сама книга может быть размещена в
стеллаже возвратным оборудованием. 

Текущее использование

Пример: метки в 13.56 МГц размещены в рецептах для ветеранов с плохим зрением. Лекарства
Департамента по делам ветеранов сейчас
поставляются с активными метками. Эти 
устройства хранят такую информацию как: название лекарства,
инструкция, меры предосторожности и др. RFID-метки с низкой частотностью обычно используются для идентификации животных. Домашним животным можно имплантировать небольшие чипы, которые позволят им быстрее вернуться к хозяину в случае если они потеряются.
Кстати и пивные бочонки так же отслеживаются с помощью низкочастотных RFID-меток. В Америке используется два типа RFID-меток: 125 кГц (первоначальный стандарт) и 134.2 кГц (международный стандарт).

Высокочастотные RFID-метки используются в библиотечных книгах и в книжных магазинах, спутниковом слежении,
осуществлении контроля доступа,
отслеживании авиагрузоперевозок,
отслеживании предметов снаряжения. Высокочастотные метки широко используются в идентифицирующих бейджах, заняв место более ранних карт с магнитной полоской. Эти бейджи
для подтверждения подлинности носителя не
надо прикладывать к считывающему
устройству, а достаточно лишь пройти рядом
с ним. Кредитная карта American Express Blue включает в себя высокочастотную RFID-метку,
для функции ExpressPay. 

UHF RFID-метки обычно используются в спутниковом и контейнерном слежении, а так же для
наблюдения за грузовиками и трейлерами при грузоперевозках.

Зачастую предполагается, что RFID-метки — это замена
штрихкодов. Возможно, они никогда не
заменят штрихкоды целиком, что частично объясняется их более высокой ценой.
Для отдельных дешевых товаров большая
стоимость метки неприемлема, несмотря на
все преимущества, которые предоставляет
метка (представьте себе хотя бы
инвентаризацию в магазине). Так же можно принять во внимание, что хранение информации
по отдельным товарам занимает довольно
иного места, так что наиболее вероятная
ситуация — слежение за партиями товара
начиная с паллетов или за дорогими,
штучными изделиями.

Микроволновые RFID-метки используются при долгосрочном контроле доступа для транспортных средств.
Так, например, RFID-метки используются для электронного
взимания пошлины в междугородных и международных
пунктах сбора на дорогах. Метки читаются удаленно, когда
автомобили проезжают через кабины, и информация метки используется чтобы
списать пошлину с уже готового счета. Система помогает ускорить движение транспорта через пункты сбора пошлин.
Сенсоры, такие как сейсмические датчики, могут быть прочитаны с использованием RFID трансивера, что здорово упрощает сбор удаленной информации.

В январе 2003 компания Michelin начала тестирование RFID транспондеров, вмонтированных в шины.
Сейчас уже производитель предлагает шины с RFID-метками.
Начинающаяся с 2004 года, опция Smart Key доступна для Toyota Prius и некоторых моделей Lexus. Ключ-брелок использует активную RFID-схему, которая позволяет машине подтверждать наличие ключа в пределах 3 футов от сенсора. Водитель может открыть двери и завести машину в то время как ключ остается в кошельке или кармане.

Имплантаты для людей

Имплантируемые RFID чипы, разработанные для маркировки животных, сейчас так же используются людьми. Ранний эксперимент с RFID имплантатом был проведен английским ученым-кибернетиком Кевином Варвиком, который имплантировал чип в свою руку в 1988 году. Благодаря использованному цифровому решению
Кевин решил проблему обеспечения доступа в
дом, компьютерного доступа, хранения медицинских записей,
работы с различными правоохранительными приложениями. Baja Beach Club в Барселоне использует имплантируемый чип для идентификации VIP клиентов, которые в свою очередь используют его для оплаты напитков.
Отделение полиции в Мехико имплантировало приблизительно 170 своим офицерам чип, чтобы разрешить доступ к полицейским базам данных и иметь возможность отследить их в случае похищения.
Амал Граафстра, уроженец штата Вашингтон, бизнесмен, имплантировал RFID чип в свою левую руку в начале 2005 года. Размер чипа составлял 12мм в длину и 2 мм в ширину. 

(Продолжение следует)

xakep.ru

Радиочастотный датчик или RFID считыватель меток своими руками

Много разговоров в последнее время ведется вокруг использования радиочастотных меток, причем в обсуждениях высказываются даже предположения, что при желании люди с определенными навыками владения компьютером могут взломать вашу домашнюю систему и получить полную информацию о ваших вещах.

Я решил сам разобраться в этой технологии. Для этого я заказал нужные компоненты и собрал RFID считыватель своими руками.

В данной статье я расскажу, как собрать работающий считыватель RFID-меток.

Шаг 1

В одной из прочитанных мною статей автор говорил, что его мобильный RFID считыватель работал только на частоте 13,56 МГц (короткая волна), но на частоте 1,25 кГц (длина волны ниже границы АМ-диапазона) не работал. Я же сделал считыватель, работающий на стандартной для всей этой отрасли частоте 125 кГц. Это значит, что для моего считывателя нужна другая комбинация антенны и конденсатора. Это иллюстрируют базовая схема и базовая формула. Чтобы получить нужное значение, выберите соответствующую формулу, подставьте ваши значения и с помощью калькулятора получите результат.

Список компонентов:

  • Около 12 м тонкой проволоки, от 22 до 30 калибра (я использовал 30 калибр).
  • Любой диод (я использовал красный).
  • Один 0,005 мкФ конденсатор или два дисковых конденсатора 0,01 мкФ, соединенных последовательно.
  • 2-5 дисковых конденсатора 100 пФ.
  • Основание для катушки (любое основание, диаметр катушки должен быть 10 см).
  • Печатная плата для прототипирования, для пробных сборок.
  • Печатная плата для аккуратной и точной сборки.
  • Возможность доступа к считывателю, чтобы снимать показания приемника.
  • Элементы питания не потребуются, так как приемник питается беспроводным способом от считывателя.

Шаг 2

Сначала я намотал проволоку на основу примерно 10 см в диаметре (я больше чем уверен, что пара сантиметров плюс-минус роли не сыграют).

Когда проволока была намотана на основание, я сравнил катушку с другими катушками, которые у меня уже были. Так я примерно оценил индуктивность новой катушки – у меня вышло около 330 мкгн.

Я подставил значение 330 мкгн в формулу и полученный результат значил, что для этой катушки нужен 0,005 мкФ конденсатор, чтобы пара катушка-конденсатор «резонировала» на частоте 125 кГц, а тока было достаточно для питания диода.

Прежде чем приступить к пайке, я сделал предварительную сборку на макетной плате.

Шаг 3

На макетной плате сначала соединяем катушку, диод и два дисковых 0,01 мкФ конденсатора (соединены последовательно друг с другом, а затем параллельно с диодом, что дает общую емкость 0,005 мкФ (5000 пФ)), затем включаем считыватель радиометок. При положении считывателя на расстоянии около 10 см от катушки горит диод. Диод горит очень ярко на расстоянии примерно 1,5 см.

Затем я добавил 100 пФ (0,0001 мкФ) конденсатор параллельно электросхеме, это увеличило радиус действия считывателя. Затем я выяснил, что добавив второй такой же конденсатор параллельно всей схеме я еще больше увеличу радиус действия считывателя. А добавление третьего конденсатора, напротив, уменьшило этот радиус. Таким образом, я установил, что емкость 5200 пФ является оптимальной для моей катушки (иллюстрация третьей попытки).

Мой приемник срабатывал бы на 10 см при использовании 0,005 мкФ конденсатора в параллельном соединении с катушкой и диодом, но макетная плата позволила использовать дополнительные конденсаторы и, тем самым, увеличила расстояние до 12,5 см.

Шаг 4

Фотографии наглядно показывают, как увеличивается яркость свечения диода по мере приближения катушки к считывателю.
Это маленькое устройство работает на частоте 125 кГц. Его достаточно просто собрать, используя более-менее подходящие материалы.

Шаг 5

Все компоненты, использованные в пробной сборке на макетной плате, я собрал на печатной плате и спаял их. Потом я приклеил схему к катушке, чтобы все устройство можно было перемещать с места на место просто в руке, без лишних проводов или соединений. Устройство работает нормально. Я ожидал, что оно будет реагировать на все считыватели радиометок в пределах 7-12 см и работающие на частоте 125 кГц.

Шаг 6

Так как я знаю, что максимальное свечение диода на заданном расстоянии достигается при емкости 0, 0052 мкФ, я вставил это значение вместе с длиной волны 125 кГц в соответствующую формулу и получил значение индуктивности 312 мкгн, вместо 330 мкгн, на которые я рассчитывал.

Математические расчёты здесь не играют огромной роли, хотя именно благодаря им я вычислил емкость конденсаторов, подходящих к моей катушке. Это, конечно, можно было выяснить методом проб и ошибок, но на это ушло бы много времени.

masterclub.online

Как записать и считать RFID-метку?

Источник: honeywellaidc.com

Любая радиочастотная метка содержит в себе чип, антенну, приемник, передатчик, и объем памяти для хранения данных. Если чип пассивный, то для его активации необходим исходящий радиосигнал антенны считывателя или сигнал от собственного источника питания, если чип активный. Антенна нужна для улавливания электромагнитных волн считывателя. После того как внешний сигнал получен, радиочип отвечает обратным импульсом, который передает ID.

Многие предполагают, что на метку записывается информация, например, как на флэшку. Но это в корне не так. т.к. объемы памяти метки не такие же как у повсеместно используемых накопителей и составлет в зависимости от стандарта и используемого протокола около 256 кБ. Поэтому как правило каждой метке присваивается свой уникальный идентификатор, который фиксируется в системе учета или другом программном обеспечении, предназначенного для работы по технологии RFID. Далее после получения ID, присвоенного метке, определяется соответствующая информация для загрузки и отображения в интерфейсе программного обеспечения.

Все компании, располагая каким-либо видом активов сталкиваются с определенными проблемами в повседневной оперативной рутине складских операций. Эти проблемы требуют решения обширного круга складских задач, связанных с поступлением, отгрузкой, перемещением, подбором, адресным хранением или инвентаризацией основных средств предприятия.

Мобильное приложение на RFID планшете

Существует 2 способа записи и считывания RFID-метки.

Мобильное приложение.

Специализированное программное обеспечение по автоматизации и оптимизации бизнес-процессов складского учета и логистики для мобильных устройств. Отвечает за маркировку, обработку данных и идентификацию меток при считывании посредством технологий RFID, получая все необходимые сведения о состоянии активов на любом этапе жизненного цикла и управленческого учета.

Запись RFID метки через приложение Android

Как работает Go-RFID Mobile?

Архитектура сервиса Go-RFID основана на модели “клиент-сервер”, в которой сервер обрабатывает данные из мобильного приложения в том числе. Обработанная информация о проведенных в приложении операциях передается «по требованию» или real-time клиентским приложениям.

Как записывать и считывать информацию

Приложение синхронизируется с базой данных на сервере Go-RFID, куда заранее заведены экземпляры оборудования вручную, выгружены из других систем учета или через интеграцию этих систем по API. Кодирование и регистрация RFID меток происходит с помощью считывателя RFID или планшета, на котором предустановлено приложение и присутствует модуль RFID. Закрепляемые на изделии радиометки имеют практически неограниченный срок эксплуатации, что избавляет от необходимости проводить повторную RFID маркировку ОС.

Считывание RFID метки

Стационарный комплекс.

Главная особенность комплекса в автоматизации процесса идентификации меток и минимизации участия в этом процессе человека. Основным преимуществом является высокая мощность сигнала, что позволяет уверенно считывать одновременно большое количество меток.

Применяется в сфере транспортной и складской логистики, когда необходимо осуществить приемку/отгрузку груза, учет «въезд-выезд». В своем составе содержит оборудование стационарные RFID-считыватели для записи данных и фиксации перемещения объектов, смонтированные на объект учета RFID-метки и RFID антенны, подключаемые к стационарным ридерам и предназначенные для организации считывания информации с меток.

Для каждой единицы одежды создаётся свой электронный паспорт с привязкой к конкретному идентификатору.

Ворота

Стационарные зоны комплектуются соответствующим считывателем и могут располагаться как в местах с широкими проходами (складской комплекс), так и проходной, для контроля перемещения объектов в зонах контроля проездов, а так же объекты двигающиеся по транспортерной ленте.

Так например для идентификации транспорта, учет персонала, проходящего через зону контроля применяются ворота (портал) или потолочный считыватель. А для учета большого количества мелких объектов, ограниченных небольшой зоной считывания целесообразней применять тоннель (бокс) или как одно из решений — Smart-контейнер.

Так же применяется настольный стационарный считыватель, но уже для более простых административных задач, например, маркировка книг, документов, ювелирных изделий.

Стационарная зона

Принцип работы мобильного приложения и и стационарного комплекса

  1. На первом шаге в момент маркировки оборудования для инвентаризации имущества предприятия RFID-метка монтируется на объект.
  2. На чип записывается уникальный номер – идентификатор (ID), который присваивается экземпляру и автоматически заносится в базу данных.
  3. Затем работник, осуществляя бесконтактный поиск, для дальнейшего выполнения необходимой операции задействует RFID считывателем, который определяет ID метки. В работе стационарного комплекса сотрудник только проводит необходимые операции и контролирует их корректную работу.
  4. Специальное ПО определяет уникальный номер в базе и передает исходные данные об объекте в систему учета, где хранится доступная информация для управления складом.
  5. Далее все необходимые сводные данные доступны через мобильное приложение или веб-клиент на экране поддерживаемого девайса для дальнейшей инвентаризации на предприятии.
Спасибо за то, что прочитали. По вопросам внедрения RFID-системы и дополнительной консультацией можно обратиться на нашем сайте здесь

spark.ru

что это такое, чипы и считыватели, радиус действия, классификация

Оперативный дистанционный контроль положения, качества объектов невозможен без электроники. Последние разработки в этом вопросе – RFID метки. Они, имея чип и память, способны на расстоянии радиосигналами сообщать необходимые для учета характеристики.

pfid

pfid

Что такое RFID метка?

Система RFID – это радиочастотная идентификация объектов. Основана на автоматическом считывании или записи данных, хранящихся в транспондерах или метках RFID, что это такое же устройство, которое называют иногда RFID-тегами. В качестве считывающих устройств используют считыватели, ридеры, интеррогаторы.

Различают стандарты RFID:

  • ближней идентификации с возможностью считывания до 20 см;
  • средней идентификации, которые позволяют получать информацию на дальности 0,2-5 м;
  • дальней идентификации, работающей на расстоянии 5-300 м.

Состав меток включает:

  1. Интегральную схему. Ее задача:
    • хранить, обрабатывать информацию;
    • модулировать и демодулировать радиочастотный сигнал.
  2. Антенну, через которую за счет приема и передачи сигнала обеспечивается идентификация объектов.

Как работает RFID?

Объект, подлежащий контролю, снабжают меткой. Затем проводится его первичная радиочастотная идентификация – используется переносной или стационарный считыватель. Определяют контрольные точки, в которых размещают ридеры с антеннами.

Интеррогатор считывает данные с метки, попавшей в электромагнитное поле, создаваемое антенной сканера. Информация поступает в систему, где формируется учетный документ.

rfid

rfid

Классификация RFID меток

Метки радиочастотной идентификации отличаются некоторыми характеристиками, по которым их классифицируют. Это:

  1. Источник питания. Пассивные RFID метки его не имеют, активные и полупассивные снабжены батареей.
  2. Частота, на которой устройства работают.
  3. Исполнение.
  4. Тип памяти RFID меток.

По источнику питания

По этому показателю транспондеры бывают:

  • пассивными;
  • активными;
  • полупассивными.

RFID-anhngoc

RFID-anhngoc

У пассивных устройств встроенный источник питания отсутствует. Работают они от электрического тока, который индуцируется в антенне, принимающей электромагнитный сигнал от считывателя. Его мощности достаточно для функционирования имеющегося в метке КМОП-чипа, выдачи ответного сигнала.

Метки пассивного типа изготавливаются из кремния, полимерных полупроводников. Каждая снабжается идентификационным номером, обладает энергонезависимой памятью EEPROM-типа. Их габариты зависят от размеров антенн – устройства могут быть не больше почтовой марки или достигать размеров открытки.

Теги, работающие на низкой частоте, обеспечивают радиочастотную идентификацию на расстоянии 30 см. Коммерческое их использование – размещение в наклейках (стикерах), имплантирование под кожу. Устройства, радиочастотный обмен у которых ведется в ВЧ-диапазоне, способны работать на дистанции 1-200 см; в СВЧ- и УВЧ-диапазоне – 1-10 м.

У активных устройств есть собственный источник питания, работающий до 10 лет. Они отличаются дальностью действия, измеряемой сотнями метров. У меток больше размеры, объем памяти.

Устройства генерируют мощные выходные сигналы, что делает возможным их использование в средах, агрессивных для радиочастотного сигнала – вода, металлы. В них может присутствовать дополнительная электроника, сенсоры, регистрирующие температуру скоропортящихся товаров, состояние атмосферы, измеряющие освещенность, вибрации, влажность.

Полупассивный вид меток похож на пассивные устройства. Отличие технологии – в оснащении батареей, которая питает чип. У них лучше характеристики, большая дистанция действия. Последняя зависит от чувствительности ридера.

По типу используемой памяти

По этому показателю различают 3 вида RFID-тегов:

  1. RO. В устройствах с такой памятью записать данные можно только 1 раз – это делают в процессе изготовления. Добавить дополнительную информацию невозможно. Метки используют для идентификации. Их нельзя подделать.
  2. WORM. У тегов имеется идентификатор, блок памяти, в которую записывают данные. В дальнейшем их можно многократно считывать.
  3. RW. Метки с идентификатором, блоком памяти. Последняя используется для записи/чтения данных, которые можно многократно перезаписывать.

По рабочей частоте

RFID-теги работают на разной частоте:

  1. 125 кГц (диапазон LF). Являются устройствами пассивного типа. Имеют небольшую стоимость. Из-за малых размеров, физических параметров их используют как подкожные метки при чипировании людей, животных. Недостаток – длина волны, создающая проблемы со считыванием и передачей данных на высокой дальности.
  2. 13,56 МГц (диапазон HF). Системы отличаются дешевизной, отсутствием лицензионных проблем. Они экологичны, глубоко стандартизированы, выпускаются широкой линейкой моделей. У меток этой группы тоже возникают проблемы при считывании информации с больших расстояний. Особенно это проявляется при наличии металла, высокой влажности. Возможно взаимное наложение сигналов при считывании.
  3. 860-960 МГц (диапазон UHF). Устройства позволяют использовать RFID технологии на расстояниях, превышающих возможности меток из вышеуказанных групп. Многие стандарты, обеспечивающие их работу, предусматривают наличие антиколлизионных механизмов, защищающих сигналы от взаимного наложения. В достоинствах устройств – присутствие неизменяемого поля памяти TID, в которое на этапе изготовления заносится код и марка изделия, а также его идентификационный номер. Последнее обеспечивает защиту данных на метках паролем от несанкционированной записи и чтения.

Ридеры считыватели

Это устройства, в автоматическом режиме считывающие или записывающие информацию, которую хранят RFID карты. Они могут функционировать автономно или быть работающими как работает RFID с подключением к системе учета постоянно.

rfid

rfid

Ридеры бывают:

  • стационарными;
  • мобильными.

Стационарные считывающие устройства крепят неподвижно на двери, стены, погрузчики, штабеляторы. Их закрепляют вблизи конвейера, перемещающего изделия, изготавливают в виде замков, которые вставляют в стол.

У данной группы считывателей RFID большая зона считывания, мощность. Они в состоянии обеспечить обработку данных сразу с десятков меток. Интеррогаторы подсоединяют к ПК, ПЛК, интегрируют в DCS. Они регистрируют перемещение, характеристики объектов, идентифицируют их положение в пространстве.

У мобильных ридеров меньший радиус действия, часто отсутствует постоянная связь с системами учета и контроля. Считанные с карт данные они накапливают во внутренней памяти, в дальнейшем их сбрасывают на компьютер.

Применение

Системы радиочастотной идентификации используются в разных областях. Метки размещают на товарах в магазине, что позволяет контролировать их движение, продажу. Используют для идентификации людей. Для применения технологии RFID подходят системы логистики и платежей. С ее помощью следят за животными на фермах, пастбищах.

odinelectric.ru

RFID метки

RFID метки (RFID tags), называемые также транспондерами или радиометками, служат для хранения данных, которые могут быть считаны посредством специальных устройств — RFID считывателей. RFID метки состоят из двух основных частей — микропроцессорного чипа, или интегральной схемы, на которой хранятся данные, и антенны, которая принимает радиосигнал от излучающего радиоволны считывателя, обеспечивая обратную передачу данных с чипа RFID метки.

Объем памяти RFID меток

В целом объем памяти RFID меток может варьироваться от 1 бит до сотен килобит. Не всегда большой объем памяти является безусловным преимуществом радиометки. В целом целесообразность использования метки с той или иной памятью зависит от тех задач, для решения которой она используется.

Так, для реализации RFID решения по инвентаризации основных средств (ОС) отдельного предприятия достаточно использовать RFID метки, на каждой из которых будет записан лишь уникальный номер конкретного ОС, а вся остальная релевантная информация, например, о месте расположения объекта, может быть привязана к индивидуальному номеру в единой базе данных предприятия. Напротив, для реализации цепочек поставок, включающих целый ряд различных поставщиков, имеющих свои собственные базы данных, может иметь смысл заносить всю релевантную информацию об объектах непосредственно на RFID метку для возможности получения всех необходимых данных «на месте».

Возможные операции с памятью RFID меток

В зависимости от того, какие операции могут быть выполнены над памятью RFID меток, выделяются их различные типы:

  • RFID метки типа Read-Only (RO), доступные только для чтения;
  • RFID метки типа Write Once Read Many (WORM) для однократной записи и многократного считывания;
  • RFID метки типа Read-Write (RW), позволяющие перезаписывать данные.

Различные типы меток имеют свои недостатки и свои преимущества. В частности, первый тип меток является более «тривиальным», но при этом и более безопасным, так как исключает умышленную перезапись радиометок с целью фальсификации данных или подделки. Напротив, RFID метки типа RW могут быть использованы для решения более сложных производственных задач, но при этом могут быть умышленно перезаписаны.

Типы RFID меток по способу передачи информации

С точки зрения наличия / отсутствия возможности самостоятельно передавать информацию RFID метки делятся на пассивные, активные и так называемые полуактивные.

Пассивные RFID метки не имеют собственного источника питания и для обратной передачи информации на считыватель используют энергию электромагнитных волн, излучаемых считывателем. Пассивные метки являются наиболее популярными в данный момент, что во многом связано с их низкой стоимостью из-за отсутствия отдельной батареи питания.

Активные RFID метки содержат собственную батарею питания и могут передавать данные самостоятельно, т.е. не требуют, чтобы считыватель снабжал их энергией. Наличие собственной батареи питания обеспечивает для данных радиометок определенные преимущества, в частности, возможность работать с большей точностью и на большее расстояние.

Полуактивные RFID метки являются метками «смешанного типа», использующие отчасти энергию собственной батареи, а отчасти энергию электромагнитного поля, наводимого на них RFID считывателем.

Корпуса RFID меток

RFID метки имеют различные форм-факторы — от самоклеящихся RFID этикеток наподобие штрихкода до особо прочных меток, встроенных в специальные металлические корпуса, выдерживающие огромные температуры (до 300 градусов по Цельсию) и жесткие условия сероводородной среды. Последние типы меток также называются «корпусными метками».

Целесообразность использования тех или иных RFID меток определяется особенностями конкретных бизнес-приложений. Так, метки, представляющие собой RFID этикетки, могут быть использованы для маркировки ярлычков одежды. Для контроля нефтяных труб, существующих в особо жестких средах под воздействием большой температуры и давления, могут быть использованы только самые прочные корпусные RFID метки.

Необходимо отметить, что корпусные радиометки могут использоваться не только для защиты объекта от жестких сред, но и для крепления их на металлические поверхности, которые поглощают радиосигнал и препятствуют считыванию. В этом случае корпус, в частности, пластиковый, позволят отдалить заключенную в него антенну от металла на такое расстояние, которое позволяло бы читать данные с метки без перебоев. Такие RFID метки могут крепиться, например, на системные блоки в офисах для проведения RFID инвентаризации имущества (ОС) предприятия.

Низкочастотные метки

Высокочастотные метки

Ультравысокочастотные метки

 Долговечность RFID меток

Из предыдущего раздела очевидно, что RFID метки обладают особой долговечностью. Это касается не только корпусных радиометок, но и самоклеящихся RFID этикеток наподобие штрихкода. Долговечность RFID меток может быть важным преимуществом в целом ряде бизнес-приложений. В частности, при маркировке ОС предприятия радиометками отпадает необходимость их (ОС) повторной маркировки, возникающей при использовании штрихкода, который со временем выцветает и требует замены. Не вызывает сомнения необходимость долговечности метки в случае таких приложений, как осуществление цепочек поставок, учет и контроль эксплуатации нефтяных труб и т.п.

Вендоры

Компания «Тэндо» предлагает пассивные RFID метки прекрасно зарекомендовавших себя американских и европейских ИТ-производителей – компаний Alien Technology, Angstrem, Mikron, Confidex, Omni-ID, UPM Raflatac. RFID метки данных вендоров имеют два основных исполнения — самоклеящиеся этикетки и RFID метки в пластмассовых корпусах. Объем памяти конкретных меток, их форм-факторы, типы RFID меток по возможным операциям с их памятью, а также другую релевантную информацию, в том числе о конкретных вендорах, Вы сможете найти в соответствующих разделах сайта, кликнув по пиктограммам сбоку страницы.

Для получения исчерпывающей информации Вы также можете обратиться к нашим менеджерам — мы поможем Вам сделать правильный выбор и подобрать метки, оптимально подходящие для вашего RFID решения.

www.tendo.ru

Взгляд изнутри: RFID в современном мире. Часть 2: китайские RFID / Habr

В прошлой статье мы познакомились с RFID-метками, которые незримо окружают нас в быту. Сегодня продолжим разбираться с бытовым применением меток и взглянем на метки китайского производства.

Предисловие


Во время путешествия по югу Китая не преминул воспользоваться возможностью посетить фирмы, которые занимаются производством RFID-меток для самого широкого спектра задач: от банального входного билета на концерт до саморазрушающихся меток для маркировки ценных товаров.

Например, заехал в офис AsiaRFID на окраине Шеньженя (aka Шэньчжэнь ).

Ассортимент меток, как говорится, на любой вкус и цвет:


Кстати, если заинтересует сотрудничество с данной компанией, то Kevin всегда готов вам помочь.

Метки из Поднебесной


В общем, запросил образцы, среди которых были как метки с чисто китайскими чипами, так и метки с чипами NXP. С последними всё понятно, лидер на рынке RFID-чипов и законодатель «моды» дотянул свои когтистые лапы и до Китая. С них и начнём.

В одной метке стоял всемирно известный старый, добрый и проверенный временем (аж с 2009 года) MIFARE чип – CUL1V2.

Во всей красе из старой статьи про RFID:


Его HD-версия тут

А вот в другой метке был обнаружен забавный экземпляр от NXP – NT2h2V0B, документацию на который можно найти тут (pdf). Да, ребята из NXP – те ещё шифровальщики, маркировка на чипе несколько отличается от того, что указано на чипе.


Большой, сложный, NXPшный… Почти 1 мм в длину!


ЛМ (слева) и ОМ (справа) изображения в 50-кратном увеличении.
HD-картинку скачать можно тут

И данные NFC Reader:

Ещё одна разрушаемая метка была заряжена чипом NT2TTVAO также производства NXP, документацию на который, к сожалению, найти не смог. Поможете?

Да-да, этот маленький аппендикс антенны и является той частью, разрушение которой убивает оную и не позволяет прочитать метку. Будет актуально, если надо проследить, к примеру, вскрывался товар или нет.


ЛМ (слева) и ОМ (справа) изображения в 50-кратном увеличении.
HD-картинку скачать можно тут

И, конечно же, изюминкой на торте вскрытия китайских RFID стала метка с исключительно китайским чипом.

Так как чип произведён в Китае, то гугление документации результатов не дало, хотя было бы интересно взглянуть, что сумрачный китайский гений положил внутрь данного чипа. Например, для чего используются 3 большие контактные площадки в левом нижнем углу: просто для тестирования или это хитроумный tamper alarm?


ЛМ (слева) и ОМ (справа) изображения в 50-кратном увеличении.
HD-картинку скачать можно тут

И напоследок куцые данные с NFC Reader о данной метке и чипе:

Вместо заключения


В двух частях мы рассмотрели RFID-метки, которые используются в «быту», логистике и при транспортировке товаров. Как видим, широкое распространение и соответствующее снижение цен в расчёте на один относительно простой чип позволило начать внедрение RFID там, где ещё 5 лет назад это казалось экономически непривлекательным. Вслед за этой экспансией началось повсеместное внедрение автоматизации – уверен, например, что мои очки в коробке с RFID-маркировкой из прошлой статьи приехали именно с полуавтоматического или даже автоматического склада. В этом круговороте спроса и предложения на фактически одноразовые метки появились и «нетрадиционные» производители, как, например, загадочный китайский Noname, который делает собственные MIFARE чипы.

Думаю, что в следующей части затронем тему защищённых чипов и как заглянуть под слой металлизации.



Не забудьте подписаться на блог: Вам не сложно – мне приятно!

И да, о замеченных в тексте недочётах просьба писать в ЛС.

habr.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о