Що я можу зробити, щоб збільшити пасивний діапазон читання HF RFID?

Я працюю над прототипом, одна з функцій якого полягає в тому, щоб виявити, чи об’єкт знаходиться «в діапазоні» на кілька див. Зараз я просто використовую Arduino і дешевий набір Mifare RC-522, який працює на частоті 13,56 МГц:

Я успішно дістав його для виявлення тегів, але лише на відстані приблизно 3-4 см, коли тег орієнтований паралельно антені.

Згідно з моїм обмеженим дослідженням , діапазон ЧЧ допускає діапазон зчитування від 10 см до 1 м для пасивних тегів, залежно від таких факторів, як розмір антени, розмір та орієнтація тегів та потужність приймача.

Я усвідомлюю, що цей недорогий читач не вирішує завдання, але мені цікаво створити щось, що забезпечує діапазон читання 15-20 см.

Деякі критерії:

• Не потрібно читати кілька тегів; лише те, чи є один тег у діапазоні чи ні.
• Не потрібно писати в тег.
• Не вдається використати активний тег.

Я не маю досвіду побудови зчитувача RFID (поки що), але мені цікаво знати, що мені слід робити.

Ось деякі речі, які я розглянув:

• Викопайте вбудовану антену на дешевий RFID-рідер і побудуйте власну, більшу антену. Мені потрібно перевірити, чи відповідає бортовий MFRC522 завдання забезпечення додаткової потужності.
• Шукайте інший ІС, навколо якого можна побудувати читач з нуля.
• Знайдіть готове рішення замість того, щоб намагатися побудувати його (більш рентабельне?).
• Використовуйте щось інше, ніж RFID для простого виявлення близькості.

Я маю досвід роботи з мікроконтролерами та базовою електронікою, зробив проекти аудіо та освітлення, але це перший з RFID. Оскільки мені не потрібно читати кілька тегів, для яких підходить RFID, я вважав, що це може бути якийсь датчик магніту та ефекту Холла, але діапазон не здається адекватним. Я розглядав можливість використання ультразвукового детектора близькості, але програма вимагає виявити тег з об'єктом при ігноруванні відмічених тегів (ультразвуковий може створювати помилкові позитиви на нематерованих об'єктах). Я розглядав якусь відбиваючу поверхню, розміщену на об'єкті, і виявляє відбите світло, але орієнтація об'єкта недостатньо надійна для підтримки вирівнювання.

Отже, у двох словах, які зміни я можу внести до свого наявного читача чи до якої альтернативної технології я повинен користуватися, щоб досягти 15-20 см виявлення пасивно міченого об’єкта?

Я планую підключити незалежний детектор близькості до мікроконтролера за допомогою SPI.

Я можу лише розповісти про свій досвід: -

Якщо ви хочете виявити тег пасивного типу, що не працює від електричної енергії, на надзвичайних відстанях, вам належить подати цей бирок із значно більшого магнітного поля. Посилення магнітного поля є єдиним способом, який я можу знати (і можу рекомендувати). Збільшення ефективності тегу для відновлення частки цієї потужності також є частиною угоди. Зменшення енергії, необхідної тегу, також є частиною угоди.

Після того, як "пасивний" тег отримує достатню кількість енергії з цього магнітного поля, він може передавати радіочастотний сигнал, щоб оголосити про свою присутність - оскільки він має дуже слабкий живлення, він не зможе передавати більше кількох сотень мікрохвиль. Ця передача не повинна поєднуватися з переважаючим магнітним полем, яке її спрацьовує - вона повинна бути на несучій частоті, яка не пов'язана з силовим магнітним полем, щоб це працювало найбільш ефективно. Для цього знадобиться стаціонарний об'єкт, який генерує силове магнітне поле, здатний приймати цей радіочастотний сигнал.

Отже, у вас є дві передачі - передача, яка забезпечує тег, і передача від тегу, що містить дані ідентифікаторів, - і жодна з них не є однаковою частотою, якщо ви хочете максимальну відстань.

Приблизно в 4 дюйми (можливо, 5 дюймів, якщо я натиснув його), система, яку я розробив, могла б виявити наявність нормально ненапруженого пристрою. Однак мені потрібно було передати близько 1 Вт через проміжок, тому що пристрій робив інші речі, які потребували потужності - він обертався на валу, і дроти не працюватимуть. FM-передавач, який він використовував, був на частоті 80 МГц і передавався на частоті близько 1 мВт. Приймач міг виявити це приблизно на відстані 1 м, але він не був особливо розроблений для виявлення його більше 4 дюймів. Магнітне поле, яке воно створило, було досить великим, а котушка, яку він використовувала, була намотана на літтовий провід - я вважаю, що це було приблизно 3 мкГн і мав близько 400 вольт, щоб досягти максимальної потужності на 600 кГц (відпрацюйте струм для себе !!). Експлуатація магнітного поля на 13 МГц могла ббудьте кращими, але вона починає перетворюватися на компроміс, оскільки у вашій ситуації ви хочете, щоб «зона виявлення» була великою - це означає, що котушка великого діаметру, і ви хочете максимальний струм через неї для отримання більшого і далекого поля ви б’єтесь проти індуктивності котушки. Вам потрібен струм в цій котушці, щоб створити магнітне поле і чим більше, тим краще.

Щоб отримати цей струм, я використав провід 250 літтів Litz і паралельну настройку, щоб зробити струм циркуляції в котушці набагато більшим, ніж струм приводу від генератора. Це полегшує звичайно проектування генератора.

Коротше кажучи, якщо ви хочете поставити тег на відстань, подумайте про велику котушку і подумайте провід літтів і подумайте про паралельну настройку для досягнення максимальної ефективності. Котушка прийому електроенергії була також дуже низькою втратою і була налаштована на отримання якомога більшої напруги при встановленні на максимальній відстані. На це, на мою думку, слід зосередитися.