RFID считыватель своими руками
В прошлом материале мы изучили суть RFID технологии, а теперь пришло время всеми любимой практики. Предлагаемый самодельный считыватель RFID работает с метками 125 кГц в карточках и с брелоками 125 кГц. Используется протокол EM4100.
Если приближаете RFID-метку достаточно близко (5 см) к катушке считывателя (L1), тот считывает 10-значный уникальный идентификатор метки и передает его в виде символов ASCII через последовательный выход со скоростью 2400 бит в секунду. Схема включает также зуммер, который издает звуковой сигнал при успешном чтении.
Схема считывателя меток
Вот как работает RFID устройство. МК ATtiny13 использует функцию ШИМ для создания прямоугольного сигнала 125 кГц. Этот сигнал поступает с вывода PB0. На заднем фронте PB0 (логический 0) T1 не проводит. Таким образом, катушка L1 получает питание от R1 (100 Ом) с +5 В. Когда вывод PB0 поднимается (логическая 1), T1 проводит, а одна сторона L1 переходит на GND.
Катушка L1 подключается параллельно с C2, создавая LC-генератор. Эти переходы L1 в логическую «1» и логический «0» выполняются 125000 раз в секунду (125 кГц).
Считыватель RFID обеспечивает энергией транспондер (метку), создавая электромагнитное поле. Передача энергии между считывателем RFID и меткой такая же, как и трансформаторы преобразовывают напряжение из сети переменного тока 220 В в переменное 12 В на основе магнитного поля, которое создает первичную катушку.
В данном случае первичная катушка – это считыватель RFID, а вторичная – это RFID-метка. Единственное отличие состоит в том, что в схемах RFID между двумя катушками нет железного сердечника (одна катушка находится на стороне считывателя, а другая – в метке RFID). Компоненты D1, C3 и R5 составляют демодулятор AM-сигнала (AM = амплитудная модуляция).
Обмен данными между меткой и считывателем
Как RFID-метка взаимодействует с считывателем? Идея простая: когда метка хочет отправить считывающему устройству логический «0», он «нагружает» свою линию питания, чтобы запросить у считывателя больше мощности.
Это приведет к небольшому падению напряжения на стороне считывателя RFID. Этот уровень напряжения равен логическому «0».
Одновременно, пока считыватель передает сигнал 125 кГц, он считывает напряжение передаваемого сигнала через фильтры D1, C3 и R5, C1. Когда метка понижает напряжение, считыватель считывает это падение напряжения как логический «0». Когда метке не требуется дополнительная мощность, она не вызывает падения напряжения. Это логическая «1».
Длина «единиц» или «нулей» зависит от скорости последовательной передачи данных. Но для несущей частоты 125 кГц нет передачи данных 125000 бит в секунду. Реальная передача к считывателю варьируется от 500 до 8000 бит в секунду.
Проверка данных выполняется из ATtiny13 путем вычисления бита четности каждой строки и каждого столбца с битами четности, которые были получены из данных, переданных меткой RFID.
Выше пример расшифровки RFID-метки. Тут используется RFID-метка с серийным номером 0010016317.
Изготовление катушки
Катушка имеет диаметр 120 мм и 58 витков. На всякий случай оставьте больше медного провода на дополнительные 2-3 витка настройки. Для достижения максимального расстояния между RFID-меткой и считывателем (между меткой и антенной-катушкой считывателя) необходимо откалибровать катушку. Если подключите осциллограф к точке C2, D1 и L1, то увидите помеченное красным пятно шума на изображении. Это признак того, что L1 необходимо откалибровать.
Как откалибровать L1? Включите RFID-считыватель и делайте следующее:
- После подключения щупа осциллографа к точке подключения C2, D1 и L1 попробуйте медленно удалить или добавить витков к катушке, пока шум не исчезнет.
- Если нет осциллографа, попробуйте переместить RFID-метку ближе к L1, пока она не будет распознана считывателем. Если она будет распознана на расстоянии 2 см от L1, попробуйте добавить больше витков к L1, чтобы увидеть, будет ли на этот раз распознаваться с большего расстояния (например 3 см).
Попробуйте то же самое, удалив витки от L1 пока не достигнете максимальной дальности обнаружения.
В данном экземпляре сделана L1 диаметром 120 мм и 58 витков, но для достижения меньшего размера сложили катушку пополам, чтобы получилась «восьмерка» (форма похожа на число 8), и снова провели калибровку. Поэтому катушка L1 на фото кажется меньше 120 мм. В итоге L1 имеет диаметр 60 мм и почти 116 витков.
Программирование ATtiny13
Нужно установить фузы ATtiny13 на: High Fuse: 0x1F и Low Fuse: 0x7A. Эти настройки устанавливают ATtiny13 для работы с внутренним генератором 9,6 МГц. Параметр системный таймер разделенный на 8 отключен.
Прошивка имеет размер 1024 байта и занимает 100% флэш-памяти ATtiny13. Возможно переход на любой другой 8-контактный AVR, такой как ATtiny85, будет хорошей идеей, если надо добавить больше функций в исходный код.
Программирование ATtiny85
Нужно установить фузы ATtiny85 на: High Fuse: 0xDD и Low Fuse: 0xE2.
Эти настройки устанавливают ATtiny85 для работы с внутренним генератором 8 МГц. Параметр системный таймер разделенный на 8 отключен.
Можно скачать исходный код, шестнадцатеричный файл, схему и изображения RFID-считывателя в общем архиве.
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.
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.
Как сделать устройство, которое эффективно работает
Ваш проект связан с радиоволнами, и вы ищете отличную идею для проекта, или вы уже слышали о самодельном считывателе RFID и хотите узнать о нем больше?
Тогда вы в нужном месте.
Эта статья познакомит вас со считывателем RFID.
RFID означает радиочастотную идентификацию, а радиочастоты имеют решающее значение во многих отраслях промышленности.
Однако починить или даже купить не очень доступно. Кроме того, его природа может быть сложной.
Итак, в этой статье мы покажем вам, как сделать простую схему считывателя RFID без Arduino.
Начнем!
Что такое считыватель RFID?
RFID-чип 2
Считыватель RFID использует частоты радиоволн для обнаружения RFID-меток и связи с ними. И считыватели RFID, и метки RFID являются важными аспектами технологии RFID, и вы не можете иметь одно без другого.
Итак, метки RFID содержат информацию, которую можно прочитать с помощью считывателя RFID. Вы можете найти RFID-метки в виде наклеек для предотвращения кражи на продуктах в супермаркетах, цепочках для ключей, пластиковых картах, таких как карты банкоматов и кредитные карты, и даже под кожей домашних животных.
С другой стороны, у нас есть стационарные считыватели RFID, которые остаются в фиксированном положении, например, на стенах и столах. У нас есть мобильные считыватели RFID, достаточно гибкие, чтобы вы могли считывать метки RFID и связываться с интеллектуальным устройством или хост-компьютером.
Здесь все становится интереснее.
Вы можете найти RFID почти во всех потребительских технологиях, таких как мобильные телефоны, пункты взимания платы и даже чипы для отслеживания домашних животных. Кроме того, когда-то RFID предназначался только для военных, а теперь каждый может использовать эту технологию для считывания и идентификации RFID-меток.
Мобильные телефоны
Кроме того, у нас есть два типа RFID: пассивный и активный RFID.
Пассивная RFID
Системы с пассивной RFID используют антенну и схему, которая содержит код. Однако эти системы RFID не имеют источников питания. Пассивные метки RFID активируются только тогда, когда вы отправляете сигнал от вашего мощного приемника RFID.
Сначала считыватель посылает низкочастотный сигнал, который пробуждает антенну считывателя пассивной RFID-метки и включает подключенную цепь.
Затем тег будет использовать другую частоту для отправки закодированного сообщения обратно получателю, тем самым завершая процесс.
Радиус действия пассивной системы RFID составляет от 1 до 30 метров. Однако это зависит от частоты передачи.
Итак, если вы хотите отслеживать местонахождение предмета, вам понадобится много считывателей RFID.
Кроме того, пассивные RFID-метки не зависят от батарей. Следовательно, они будут длиться вечно, и это также делает их менее сложными.
Пассивные считыватели RFID посылают не только низкочастотные сигналы; они также имеют различные частоты. Однако чаще всего используются:
- Ультравысокие частоты – передает частоту 865 МГц с дальностью около 30 метров
- Низкие частоты – передает частоту 125 кГц с дальностью около нескольких сантиметров
- Высокие частоты – передает частоту 13,65 МГц с дальностью радиус действия один метр
Несмотря на короткий диапазон частот, пассивные считыватели RFID по-прежнему работают во многих приложениях из-за их доступности и способности работать практически вечно.
Активные считыватели RFID
Active — это более мощный считыватель RFID, которому для отправки кодов требуется источник питания. Эти системы RFID передают данные на большие расстояния, чем пассивные RFID, а некоторые даже могут достигать нескольких сотен метров. Стандартная рабочая частота активной RFID составляет около 433 МГц или 915 МГц.
Активные RFID-устройства бывают двух типов: маяки и транспондеры.
Маяки могут посылать сигналы без необходимости активации со считывателя. Однако эта функция существенно влияет на срок службы батареи маяковых меток.
Более того, транспондеры подобны маякам. Они работают больше как пассивные RFID-системы и требуют, чтобы считыватель отправил сигнал перед отправкой своего кода.
В отличие от пассивных RFID, активные RFID могут работать до пяти лет, в зависимости от емкости батареи. Кроме того, вы можете заменить батареи одних меток, в то время как другие используют постоянные батареи.
Примечание. И пассивные, и активные RFID-метки имеют метки, доступные для записи и только для чтения. Для тегов только для чтения нельзя изменять данные, закодированные в заголовке . Напротив, перезаписываемые теги позволяют выбирать данные, которые должна содержать метка .
Как работает RFID?
Считыватель RFID и метка RFID работают по-разному. Некоторые считыватели RFID требуют подключения к электрической сети. Однако метки RFID отличаются.
Типичные RFID-наклейки, которые можно найти на продуктах в супермаркетах, или карты контроля доступа на основе RFID не используют для работы какие-либо источники питания.
Они используют принцип индукции. Таким образом, эти теги являются пассивными.
Итак, чтобы запитать чип или наклейку, вам придется убрать электромагнитное поле, которое обеспечивает поток электронов через антенну метки.
Когда чип включится, он будет передавать закодированную информацию по радиочастотам.
Вы можете назвать этот процесс обратным рассеянием.
Наконец, считыватель RFID обнаруживает и преобразует обратное рассеяние и отправляет интерпретированные данные на микроконтроллер (например, Arduino) или компьютер. Таким образом, вы сможете прочитать закодированное сообщение на метке.
Плата Arduino
Считыватель RFID своими руками – Как сделать считыватель RFID
Теперь давайте посмотрим, как построить простую схему RFID без Arduino.
Считыватель RFID-карт без Arduino
Вот простая схема RFID, которую можно построить без использования Arduino. Эта схема состоит из двух частей, которые включают в себя передатчик и приемник. Таким образом, когда вы размещаете передатчик близко к приемнику, он должен включать зуммер.
Также в этом проекте мы научимся делать передатчик и приемник. Вот принципиальные схемы:
Самодельный RFID-считыватель – Необходимые компоненты
Вот компоненты, необходимые для этого проекта:
- LM324 ИС компаратора (1)
- 500 мм 500 (90959 3,1 В) Зуммер Светодиод (1)
Светодиоды
- BC484 Транзистор NPN (1)
- 2N2222 Транзистор NPN (1)
- Переменный конденсатор 33 пФ (1)
- Veroboard (2)
- Батарейка 3 В (1)
- Паяльная проволока (1)
- Проволочные перемычки
- Резисторы 82K, 1K, 2,2M, 100K (5)
- Паяльник 45 Вт (60059 45W-615)
- Батарея постоянного тока 9 В с зажимом (1)
- 1N4148 Стабилитроны (1)
- 3 метра эмалированного медного провода калибра 25/16 (1)
- Кнопка (1)
Самодельный компаратор RFID LM 3 – 18
Вот схема выводов микросхемы компаратора LM324:
Считыватель RFID своими руками – Шаги по сборке RFID-передатчика
Теперь, вот шаги, которые вы должны выполнить, чтобы собрать этот RFID-передатчик:
Шаг 1
Всегда проверяйте готовность компонентов перед началом работы любой проект.
Шаг 2
Возьмите одну плату Vero и припаяйте к ней транзистор BF494 NPN. После этого к базе транзистора подключите резистор 82кОм и пропаяйте соединение.
Шаг 3
Затем поместите конденсаторы 10 пФ и 82 пФ параллельно резистору 82 кОм и припаяйте соединения. Также соедините резистор 1кОм последовательно с конденсатором 82пФ и припаяйте.
Шаг 4
Возьмите медный провод калибра 25 и сделайте шестивитковую катушку. Затем подключите один конец к коллектору транзистора, а другой конец к конденсатору 27 пФ. Не забудьте припаять.
Шаг 5
Наконец, подключите кнопку и ячейку катушки антенны к Veroboard и припаяйте соединения.
Считыватель RFID своими руками – Шаги по сборке приемника RFID
Вот шаги по сборке приемника RFID:
Шаг 1
Поместите плату 0LM324 между платой сравнения 0LM324 и микросхемой компаратора Vero1 1 Контакт 11 (-ve) и контакт 4 (-ve) микросхемы.
Кроме того, припаяйте резистор 2,2 МОм между контактами 1 и 2 и резистор 100 кОм между контактами 2 и 3. Конденсатор 10 пФ последовательно с конденсатором 33 пФ.
Шаг 3
Возьмите свой светодиод и подключите контакт + ve к контакту 1 компаратора.
Шаг 4
Затем подключите минусовую клемму зуммера 5 В к коллектору транзистора, а клемму +ve к клемме +ve стабилитрона 1N4148. Кроме того, прикрепите катушку из медного провода калибра 25 между эмиттером транзистора и конденсатором 10 пФ.
Шаг 5
Наконец, возьмите аккумулятор и подключите положительную клемму к контакту четыре, а отрицательную клемму к контакту 11. Теперь вы можете включить схему и проверить, работает ли она.
DIY RFID Reader- Приложения
Некоторые применения RFID-приемника:
- Обнаружение похитители или мошеннические продукты
Управление 2 9003
отслеживание запасов Отслеживание запасов
Подведение итогов
Как я упоминал ранее, RFID-системы имеют доступ к различным частотам в радиочастотном спектре. Кроме того, частоты в радиоспектре находятся между инфракрасным и ELF (чрезвычайно низкими частотами).
Радиочастоты
Однако стоит отметить, что радиоволны в радиоспектре ведут себя не на всех частотах одинаково. Таким образом, было бы полезно, если бы вы выбрали частоту, которая соответствует вашему приложению.
Исходя из этого, у нас есть три системы RFID, которые включают системы LF (низкочастотные), системы HF (высокочастотные) и активные системы UHF (сверхвысокочастотные).
На этом статья заканчивается. Дайте нам знать, если у вас есть вопросы, и мы будем рады помочь.
Как сделать считыватель RFID-карт без использования Arduino
