Pasif HF RFID okuma aralığını artırmak için ne yapabilirim?

Bir işlevi, bir nesnenin "menzil" olup olmadığını birkaç cm kadar saptamak olan bir prototip üzerinde çalışıyorum. Şu anda sadece bir Arduino ve 13.56 MHz'de çalışan ucuz bir Mifare RC-522 kiti kullanıyorum:

Etiketi algılamak için başarılı bir şekilde aldım, ancak etiket antene paralel olduğunda yalnızca 3-4 cm mesafede.

Sınırlı araştırmamı göre , HF bandı, anten boyutu, etiket boyutu ve yönü ve alıcı-verici gücü gibi faktörlere bağlı olarak pasif etiketler için 10 cm ile 1 m arasında okuma aralıklarına izin verir.

Bu ucuz okuyucunun olduğu gibi olmadığını anlıyorum, ancak 15-20 cm okuma aralıklarına ulaşan bir şey inşa etmekle ilgileniyorum.

Bazı kriterler:

• Birden fazla etiketi okumaya gerek yok; yalnızca bir etiket aralık dahilinde olsun veya olmasın.
• Etikete yazmanıza gerek yok.
• Etkin bir etiket kullanılamaz.

RFID okuyucu yapısıyla (henüz) deneyimli değilim ama ne yapmam gerektiğini bilmekle ilgileniyorum.

İşte düşündüğüm bazı şeyler:

• Gömülü anteni ucuz RFID okuyucusuna atın ve kendi daha büyük antenimi oluşturun. Yerleşik MFRC522'nin ek güç sağlama görevine bağlı olup olmadığını görmem gerekir .
• Sıfırdan bir okuyucu oluşturmak için farklı bir IC arayın.
• Bir tane oluşturmaya çalışmak yerine hazır bir çözüm bulun (daha uygun maliyetli?).
• Basit yakınlık tespiti için RFID dışında bir şey kullanın.

Mikrodenetleyiciler ve temel elektronikler konusunda deneyimliyim ve ses ve ışıklandırma projeleri yaptım, ancak bu RFID ile bir ilk. RFID için uygun olan birden fazla etiketi okumam gerekmediğinden, belki bir çeşit mıknatıs ve salon etkisi sensörü düşündüm, ancak aralık yeterli görünmüyor. Ultrasonik yakınlık dedektörü kullanmayı düşündüm, ancak uygulama etiketsiz olanları yok sayarken etiketli nesneyi algılamayı gerektirir (ultrasonik, etiketsiz nesneler üzerinde yanlış pozitifler üretecektir). Nesnenin üzerine yerleştirilen ve yansıyan ışığı tespit eden bir çeşit yansıtıcı yüzey düşündüm, ancak nesne yönlendirmesi hizalamayı koruyacak kadar güvenilir değil.

Kısacası, mevcut okuyucumda ne gibi değişiklikler yapabilirim veya pasif olarak etiketlenmiş bir nesnenin 15-20 cm algılanmasını sağlamak için hangi alternatif teknolojiyi izlemeliyim?

SPI kullanarak bir mikrodenetleyiciye kullanılan yakınlık detektörünü bağlamayı planlıyorum.

Sadece deneyimlerimi ilişkilendirebilirim: -

Bir algılamak istiyorsanız normalde-destekli değil aşırı mesafelerde pasif tip etiketi Önemli ölçüde daha büyük bir manyetik alandan etikete iktidara sahiptir. Manyetik alanınızı daha güçlü yapmak, bilebileceğim (ve önerebileceğim) tek yoldur. Etiketinizi bu gücün bir kısmını geri kazanmada daha verimli hale getirmek de anlaşmanın bir parçasıdır. Etiketin ihtiyaç duyduğu enerjiyi daha küçük yapmak da anlaşmanın bir parçası.

"Pasif" etiket bu manyetik alandan yeterli enerji aldığında, varlığını duyurmak için bir RF sinyali iletebilir - çünkü çok zayıf bir şekilde güçlendiğinden birkaç yüz mikronattan fazla iletim yapamayabilir. Bu iletim, ona güç veren hakim manyetik alanla savaşmak zorunda olmamalıdır - bunun en etkili şekilde çalışması için güç manyetik alanıyla bağlantısı olmayan bir taşıyıcı frekansında olmalıdır. Bu, güç manyetik alanını üreten sabit nesnenin bu RF sinyalini alabilmesini gerektirir.

Şimdi iki iletiminiz var - etikete güç veren iletim ve kimlik verileri içeren etiketten iletim - maksimum mesafe istiyorsanız ikisi de aynı frekansta değildir.

Yaklaşık 4 inç (ittiğimde belki 5 inç), geliştirdiğim bir sistem normalde güç verilmemiş bir cihazın varlığını tespit edebilir. Bununla birlikte, cihaz güce ihtiyaç duyan başka şeyler yaptığı için boşluk boyunca yaklaşık 1 watt iletmem gerekiyordu - bir şaft üzerinde dönüyordu ve teller çalışmaz. Kullandığı FM vericisi 80MHz'de ve yaklaşık 1mW'de iletildi. Alıcı bunu yaklaşık 1 m'de algılayabildi, ancak 4 inçten daha fazla algılamak için özel olarak tasarlanmamıştı. Ürettiği manyetik alan oldukça büyüktü ve kullandığı bobin Litz telinden sarılmıştı - yaklaşık 3 uH olduğunu ve 600kHz'de zirveye ulaşmak için yaklaşık 400 volt zirveye sahip olduğunu düşünüyorum (akımı kendiniz çalışın!). 13MHz'lik de manyetik alan İşletim olabilirDaha iyi olun, ancak bir takas olmaya başlar, çünkü sizin durumunuzda "algılama alanının" büyük olmasını istersiniz - bu büyük çaplı bir bobin anlamına gelir ve daha büyük ve daha geniş alana ulaşmak için maksimum akım olmasını istersiniz. bobin endüktansına karşı savaşıyorsunuz. Manyetik bir alan üretmek için o bobindeki akıma ihtiyacınız var ve daha iyi.

Bu akımı elde etmek için, bobindeki sirkülasyon akımını jeneratörden gelen sürücü akımından çok daha büyük hale getirmek için 250 telli Litz teli ve paralel ayar kullandım. Bu elbette jeneratörü tasarlamayı kolaylaştırır.

Kısacası, etikete uzaktan güç vermek istiyorsanız, büyük bobini düşünün ve litz telini düşünün ve maksimum verimlilik için paralel ayarlamayı düşünün. Güç alma bobini de çok düşük kayıplıydı ve maksimum mesafeye ayarlandığında mümkün olduğunca fazla voltaj alacak şekilde ayarlandı. Bence buna odaklanmalısın.