علامات التردد الراديوي هي ناقلات مادية للرموز الإلكترونية للمنتجات (EPCs) مرفقة بعناصر يمكن تعقبها ويمكن تعميمها عالمياً والتعرف عليها وقراءتها وكتابتها. كتكنولوجيا رئيسية لبناء "إنترنت الأشياء" ، جذبت تقنية التعرف على الترددات الراديوية (RFID) انتباه الناس في السنوات الأخيرة.
تعريف التردد اللاسلكي (RFID) هو تقنية اتصالات لاسلكية يمكنها تحديد أهداف محددة وقراءة وكتابة البيانات ذات الصلة من خلال الإشارات اللاسلكية دون تحديد الاتصال الميكانيكي أو البصري بين النظام وهدف محدد. تعتمد تقنية RFID على نموذج اقتران المحولات (نقل الطاقة ونقل الإشارات بين الابتدائي والثانوي) في نطاق التردد المنخفض ، وتستند إلى نموذج الاقتران المكاني لاستهداف كشف الرادار في مدى تردد عالٍ. (يقوم الرادار بإرسال إشارة الموجات الكهرومغناطيسية ومن ثم يحمل معلومات الهدف التي تعيد الرادار بعد إصابة الهدف.
تُرسَل الإشارة الراديوية عبر مجال كهرومغناطيسي للترددات اللاسلكية وتنتقل من تسمية مرفقة بالعنصر لتحديد العنصر وتتبعه تلقائياً. بعض العلامات تستقبل الطاقة من المجال الكهرومغناطيسي المنبعث من أداة التعرف عندما يتم التعرف عليها ، ولا تتطلب بطارية. أيضا ، العلامة نفسها لديها مصدر للطاقة ويمكن أن تنبعث منها موجات الراديو بنشاط (الحقول الكهرومغناطيسية ضبطها إلى تردد لاسلكي). تحتوي العلامة على معلومات مخزنة إلكترونيًا يمكن تحديدها على بعد بضعة أمتار. بخلاف الباركود ، لا تحتاج علامة تردد الراديو إلى أن تكون ضمن خط رؤية المعرف ، ولكن يمكن أيضًا تضمينها داخل الكائن الذي يتم تتبعه.
يتواصل قارئ بطاقة RFID الإلكترونية لاسلكيًا عبر الهوائي وعلامة RFID الإلكترونية ، ويمكنه قراءة أو كتابة رمز تعريف العلامة وبيانات الذاكرة. يمكن أن تتعرف تقنية RFID على الأجسام المتحركة عالية السرعة ويمكنها تحديد العديد من العلامات في نفس الوقت. العملية سريعة وسهلة.
العلامة: يتكون من عنصر اقتران ورقاقة. تحتوي كل علامة على رمز إلكتروني فريد ومرفق بالكائن لتعريف الكائن المستهدف.
Reader (قارئ): جهاز يقرأ معلومات العلامات (في بعض الأحيان) ويمكن تصميمها لتكون محمولة أو ثابتة ؛
الهوائي: يمرر إشارات التردد اللاسلكي بين العلامات والقراء.
الشكل 1: تخطيط النظام RFID
تطوير منتجات RFID السلبي هو الأقدم ، وهو أيضاً المنتج ذو التطور الأكثر نضجاً والسوق الأكثر استخداماً. على سبيل المثال ، بطاقات الحافلات ، وبطاقات وجبات الكافيتريا ، والبطاقات المصرفية ، وبطاقات الدخول إلى الفنادق ، وبطاقات الهوية من الجيل الثاني ، وما إلى ذلك ، والتي يمكن رؤيتها في كل مكان في حياتنا اليومية ، هي التعرف على نوع الاتصال عن قرب. تردد التشغيل الرئيسي لمنتجاتها هو التردد المنخفض 125KHZ ، عالية التردد 13.56MHZ ، UHF 433MHZ ، UHF 915MHZ.
تم تطوير منتجات RFID النشطة في السنوات الأخيرة. تحدد خصائص تحديد الهوية التلقائية للمسافات البعيدة مساحة التطبيق الهائلة وإمكانات السوق. في مجال تحديد الهوية التلقائي لمسافات طويلة ، مثل السجون الذكية ، والمستشفيات الذكية ، ومواقف السيارات الذكية ، والنقل الذكي ، والمدن الذكية ، والعالم الذكي ، وإنترنت الأشياء ، هناك تطبيقات رئيسية. ظهرت RFID النشط في هذا المجال وينتمي إلى فئة التعرف التلقائي لمسافات طويلة. تردد التشغيل الرئيسي للمنتج هو UHF 433MHZ ، الميكروويف 2.4GHZ و 5.8 GHZ.
ينظم بروتوكول الاتصال البيني للهواء تبادل المعلومات بين القارئ والعلامة الإلكترونية ، بهدف الربط البيني والتشغيل البيني بين معدات الإنتاج المختلفة للمصنعين. قامت ISO / IEC بتطوير خمسة أنواع من بروتوكولات الواجهة الهوائية.
2
حالة تصميم RFID السلبي
في تطبيقات التكنولوجيا الحالية ، تعتبر منتجات RFID السلبية هي المنتجات الأكثر استخدامًا. في العديد من تصاميم الدوائر المطبقة على RFID السلبي ، يتم استخدام وحدة RC522 مع 13.56 ميغاهيرتز في كثير من الحالات. هذا هو وحدة RFID السلبي المستخدمة على نطاق واسع. لدائرة تطبيق RC522 ، هو استخدام 3V3 DC إمدادات الطاقة ، ومن ثم الحصول على المعلومات من خلال واجهة SPI للتواصل. مخطط التخطيط موضح في الشكل 2 أدناه:
العلوم الصعبة الحديث عن تقنية RFID
الشكل الثاني: تخطيط التطبيق RC522
تشمل دائرة الهوائيات MHz 13.56 دائرة استقبال للإشارة ودارة إرسال للإشارة. تنقسم دائرة إرسال الإشارة إلى قسم ترشيح EMC ، وقسم دارة مطابق ، وقسم دائرة الملف.
دارة الإرسال: يمكن تقسيم جزء إرسال الإشارة إلى دائرة مرشاح EMC ، دارة مطابقة الرنين والممانعة ، والملف. بينهم:
دائرة مرشح EMC: تتكون أساسا من مرشح تمرير منخفض تمرير دائرة المرور LC ، رقاقة القارئ المرسلة عبر TX1 وإشارة الهوائي TX2 هو أساسا 13.56Mhz ، ولكن لا مفر من وجود التوافقيات أعلى. ولذلك ، فإن الوظيفة الرئيسية لهذا الجزء من مرشح تمرير منخفض هي تصفية الإشارات غير المرغوب فيها فوق 13.56 ميجاهرتز. هذا يسهل الاتصال العادي بين قارئ البطاقة والبطاقة ، ويقلل أيضًا التداخل الكهرومغناطيسي لقسم الهوائي إلى الفضاء أو الدارات المجاورة.
دائرة المطابقة: يقوم هذا القسم بتعديل التردد الرنيني لقسم إرسال الهوائي بالكامل إلى حوالي 13.56 ميجاهرتز. هذا يمكن أن يزيد من سعة الإشارة على الملف لتسهيل إشعاع المجال المغناطيسي. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تطابق الدائرة المطابقة مقاومة دائرة المرسل بمقاومة إخراج شريحة القارئ ، عادةً ما تكون 50 أوم (مختلفة عن الشريحة). هذا يمكن أن يجعل الجزء الهوائي يحصل على الحد الأقصى من الطاقة ، مما يساعد على تحسين مسافة القراءة.
الملف: الملف يمكن أن يكون لفائف ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو لفائف الأسلاك النحاسية.
دارة الاستقبال: دارة استقبال الإشارة بسيطة نسبياً وتتألف من أربعة مكونات. يمكن لمكثف Cmin أن يقرأ بشكل ثابت الجهد المرجعي الثابت Vmin المقدم داخليًا من الرقاقة ، ويقدم R1 هذا الجهد المرجعي إلى طرف RX لإضافة إشارة ثابتة إلى الرقاقة. مستوى DC ، CRX من دائرة الجيل لإدخال إشارة ردود الفعل و Vmin فرضه في الشريحة. من خلال تعديل نسبة R2 و R1 ، يمكن ضبط اتساع إشارة دبوس Rx بحيث يتم تحسين مسافة قراءة الرقاقة.
لاحظ أيضًا النقاط التالية في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور:
يجب أن تنتبه دائرة المرسل بالكامل إلى التصميم المتناسق. يجب أن تكون أطوال التتبع للإشارتين من Tx1 و Tx2 متسقة قدر الإمكان.
يجب تعبئة الحثين بأكثر من 0805 ، لضمان وجود تيار كافي من خلال (680nH / 0805) ، وإلا فإنه لا يفضي إلى قراءة البطاقة للمسافات البعيدة.
يعتمد طول وعرض ملف ثنائي الفينيل متعدد الكلور على الحالة المحددة. إذا كانت لوحة الدارات غير محدودة بالقالب ، فيمكن تصميمها بحيث تكون متسقة مع طول وعرض البطاقة العادية. إذا كان حجم الملف محدودًا ، فيمكن أيضًا تقليل مساحة الملف. المبدأ العام هو تصميم البطاقة لتكون نفس حجم البطاقة التي يتم قراءتها. يمكن أن يكون عدد مرات دوران الملف ، وطول وعرض 4 × 3 × 3 سم أكثر من اللازم لتعديل المعلمات. إذا كان أقل من 3 × 3 سم ، يمكن زيادة عدد الدورات إلى 6 دوائر أو أكثر ؛ يتراوح عرض ملف اللفة PCB بين 0.5mm و 1mm ، ويمكن أن يكون التباعد وعرض الخط متماثلين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن انتقال زاوية الملف هو الأفضل باستخدام قوس دائري.
جزء من الملف ، وليس مساحة كبيرة من النحاس ، وإلا فإنه سوف يسبب خسارة كبيرة في المجال المغناطيسي تأثير الدوامة الحالية يجب الانتباه إلى نطاق الملف (كامل المساحة حول الملف) لا يمكن أن يكون هناك مساحة كبيرة من المكونات المعدنية ، كائنات معدنية ، طلاء المعادن وهلم جرا.
يجب توصيل أرضية جميع أجهزة دارة الإرسال بالكامل بنفس خط الأرض والعودة إلى دبوس TVSS الخاص بالرقاقة ، ولا يمكن تغطية مساحة كبيرة من النحاس بالقرب من جهاز دائرة الهوائي ، ويتم توصيل الأجهزة بواسطة الأسلاك.
3
لنلخص
في عصر التطوير المستمر لتكنولوجيا إنترنت الأشياء ، تتفاعل تقنية RFID كتقنية طبقة الاستشعار المستخدمة في إنترنت الأشياء علاقة وثيقة مع إنترنت الأشياء. في السنوات الأخيرة ، زادت تقنية RFID بشكل كبير من وظيفة إنترنت الأشياء وأثريت محتوى إنترنت الأشياء. كما عزز تطوير إنترنت الأشياء تطوير وتطبيق تكنولوجيا RFID ، مثل "إنترنت الأشياء" والمخدرات. متطلبات خاصة ، لا يمكن للعلامات RFID تقديم معلومات ثابتة فقط عن السلع ، ولكن أيضا تقديم معلومات عن موقع البضاعة ودرجة الحرارة المحيطة والرطوبة وغيرها من المعلومات الديناميكية ، مما أدى إلى تحسن كبير في درجة ذكاء علامات RFID. في الوقت الحاضر ، حققت إنترنت الأشياء باستخدام طبقة الاستشعار RFID "من إنسان إلى إنسان" اتصال و "إنساني ومادية" ، ولكن من أجل تحقيق التواصل والتفاعل "من الكائن إلى البند" في إنترنت الأشياء المستقبلية ، يجب أن يتم ترقيتها لتشمل "مستوى الذكاء الذي يجعل العلامات الذكية RFID." بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال من الضروري تحسين وتحسين المعايير والقابلية للتشغيل ، والاتفاقات ، واللوائح ، وتكنولوجيات التوصيل.
