سلام دوستان.
امروز قصد دارم تگ خوان RFID با فرکانس کاری 125 کیلوهرتز کار دوست خوبم واسیلیس سراسیدیس از اعضاء انجمن الکترونیک حرفه ای را برای شما ارائه کنم.
تگ خوان RFID چیست؟
«سامانه بازشناسی با امواج رادیویی» (Radio-frequency Identification) یا به اختصار RFID، روشی برای استفاده بدون تماس از امواج فرکانس رادیویی برای انتقال داده است که به کاربران این امکان را می‌دهد موجودی و دارایی‌ها را به طور خودکار و منحصر به فرد شناسایی و ردیابی کنند.
تکنولوژی ذخیره سازی داده می تواند برای شناسایی الکترونیکی، ردیابی و ذخیره اطلاعات در زمینه های مختلف به کار رود. تکنولوژی PFIDشامل سه جزء اصلی تگ های RFID کارتخوان (ریدر) RFIDو سیستم جمع آوری و مدیریت داده ها می باشد. وظیفه کارتخوان (ریدر) RFIDکه یکی از اجزای اصلی سیستم های RFID می باشد، شناسایی و خواندن تگ های RFID می باشد.
خواننده های RFIDسیستم های پرس و جو کننده ای هستند که سیگنال ها را به تگ می فرستند و پاسخ را دریافت می کنند. این پاسخ می تواند در خواننده ذخیره شود تا بعداً به سیستم جمع آوری داده منتقل شود یا در همان زمان به سیستم جمع آوری اطلاعات فرستاده شود.
معرفی
این خواننده RFID با برچسب های 125 کیلوهرتز در کارت های شکل کارت اعتباری و با کلیدهای 125 کیلوهرتز کار می کند (تصویر 1). از پروتکل EM4100 استفاده شده است. هنگامی که به یک برچسب RFID به اندازه کافی نزدیک (4-5 سانتی متر) به سیم پیچ خواننده (L1) نزدیک می شوید، خواننده شناسه منحصر به فرد 10 رقمی برچسب را می خواند و آن را به عنوان کاراکترهای ASCII از طریق خروجی سریال با 2400 بیت در ثانیه ارسال می کند.مدار شامل یک زنگ هشدار است که وقتی یک برچسب با موفقیت خوانده می شود، بوق می دهد.
شرح
من سعی خواهم کرد با کلمات ساده نحوه عملکرد RFID را توضیح دهم. ATtiny13 از تابع PWM برای تولید سیگنال موج مربعی 125 کیلوهرتز استفاده می کند. این سیگنال از پین PB0 خارج می شود. در لبه سقوط PB0 (منطق '0')، T1 هدایت نمی کند. بنابراین L1 از R1 (100 اهم) با + 5 ولت انرژی می گیرد. وقتی پین PB0 بالا می رود (منطق '1') T1 هدایت می شود و یک طرف L1 به GND می رود. L1 به موازات C2 می رود و یک نوسان ساز LC ایجاد می کند. این انتقال L1 به منطق "1" و منطق "0" 125000 بار در یک ثانیه (125 کیلوهرتز) انجام می شود.
خواننده RFID با ایجاد میدان الکترومغناطیسی انرژی را به فرستنده (Tag) می رساند. انتقال انرژی بین RFID Reader و Tag همان است که ترانسفورماتورها ولتاژ شبکه برق 220 ولت AC را بر اساس میدان مغناطیسی که سیم پیچ اولیه را ایجاد می کند به 12 ولت AC تبدیل می کند. در مورد ما سیم پیچ اولیه خواننده RFID و سیم پیچ ثانویه برچسب RFID است. تنها تفاوت این است که در مدارهای RFID هسته آهنی بین دو سیم پیچ وجود ندارد (یک سیم پیچ در سمت خواننده و سیم پیچ دیگر در برچسب RFID قرار دارد). اجزای D1، C3 و R5 یک دمدولاتور سیگنال AM را تشکیل می دهند (AM = مدولاسیون دامنه).
ارتباط داده بین Tag و Reader.
چگونه یک تگ RFID با خواننده ارتباط برقرار می کند؟ ایده ساده، اما بسیار هوشمندانه است! وقتی یک تگ می خواهد منطق '0' را برای خواننده ارسال کند، یک "بار" به خط منبع تغذیه خود می گذارد تا از خواننده برق بیشتری درخواست کند. این یک افت ولتاژ کوچک در سمت خواننده RFID ایجاد می کند. این سطح ولتاژ منطقی '0' است (تصویر 4). به طور همزمان، تا زمانی که خواننده سیگنال 125 کیلوهرتز را ارسال می کند، ولتاژ سیگنال ارسالی را از طریق فیلترهای D1، C3 و R5، C1 می خواند. هنگامی که برچسب همانطور که قبلاً گفتیم ولتاژ را کاهش می دهد، خواننده این افت ولتاژ را به صورت منطقی '0' می خواند. وقتی تگ نیاز به برق اضافی نداشته باشد، افت ولتاژی ایجاد نمی کند. این منطق "1" است (تصویر 3). طول "یک" یا "صفر" به سرعت انتقال داده سریال بستگی دارد. مثلا برای فرکانس حامل 125 کیلوهرتز ما 125000 بیت در ثانیه انتقال داده نداریم! انتقال داده از Tag به خواننده از 500 بیت در ثانیه تا 8000 بیت در ثانیه متغیر است.
تگ RFID 125 کیلوهرتز 64 بیت را ارسال می کند.
9 بیت اول بیت های ارتباطی شروع هستند (همیشه '1').
4 بیت بعدی، بیت های کم اهمیت شناسه مشتری (D00، ...، D03) هستند.
1 بیت بعدی (P0) بیت برابری زوج 4 بیت قبلی است.
4 بیت بعدی، بیت های بسیار مهم شناسه مشتری (D04، ...، D07) هستند.
1 بیت بعدی (P1) بیت برابری زوج 4 بیت قبلی است.
4 بیت بعدی اولین قسمت از شماره سریال تگ 32 بیتی است (D08، ...، D11).
...
بیت PC0 بیت برابری زوج بیت‌های D00، D04، D08، D12، D16، D20، D24، D28، D32 و D36 (بیت‌های روی یک ستون) است.
بیت های PC1، PC2، PC3 نشان دهنده بیت های برابری 3 ستون بعدی هستند.
تأیید داده‌ها از ATtiny13 با محاسبه بیت برابری زوج هر خط و هر ستون با بیت‌های برابری دریافت شده از داده‌های ارسال شده توسط برچسب RFID انجام شده است.
سیم پیچ دارای قطر 120 میلی متر و 58 دور می باشد. فقط در صورتی که سیم مسی بیشتری برای 2-3 دور اضافی (مجموع 60-61 دور) باقی بگذارید. برای دستیابی به حداکثر فاصله بین تگ RFID و خواننده (بین تگ و سیم پیچ آنتن خواننده) باید سیم پیچ را کالیبره کنید. اگر یک اسیلوسکوپ را به نقطه ای که C2، D1 و L1 متصل هستند وصل کنید، نقطه قرمز رنگ نویز را در تصویر سمت چپ مشاهده خواهید کرد. این نشانه آن است که L1 باید کالیبره شود.
چگونه می توانید L1 را کالیبره کنید؟
خواننده RFID را روشن کنید و:
1. بعد از اینکه یک پروب اسیلوسکوپ را به نقطه اتصال C2، D1 و L1 وصل کردید، به آرامی سعی کنید سیم مسی بیشتری (کم و بیش دور) به سیم پیچ جدا کنید یا اضافه کنید تا نویز از بین برود.
یا
2. اگر اسیلوسکوپ ندارید، سعی کنید تگ RFID خود را به L1 نزدیک کنید تا تگ توسط خواننده شناسایی شود. اگر برچسب شما تا فاصله 2 سانتی متری از L1 شناسایی می شود، سعی کنید چرخش های بیشتری (سیم مسی بیشتری) به L1 اضافه کنید تا ببینید آیا این بار برچسب شما از فاصله طولانی تری (مثلاً 3 سانتی متر) شناسایی می شود یا خیر.
همین کار را با برداشتن پیچ ها (سیم کوپر) از L1 امتحان کنید. در نهایت به حداکثر محدوده بین تگ ها و L1 دست خواهید یافت.
نکته:
من (L1) را به قطر 120 میلی متر و 58 چرخش درست کردم اما بعداً خواستم آن را در اندازه کوچکتر بسازم. بنابراین، سیم پیچ را تا وسط تا کردم تا به شکل "شکل هشت" درآید (شکل شبیه به عدد 8 است) و دوباره کالیبراسیون را انجام دادم. به همین دلیل است که سیم پیچ L1 در تصاویر کوچکتر از 120 میلی متر به نظر می رسد.
L1 روی تصویر دارای قطر 60 میلی متر و تقریباً 116 چرخش است.
برنامه نویسی ATtiny13.
شما باید فیوزهای ATtiny13 را روی: High Fuse: 0x1F و Low Fuse: 0x7A تنظیم کنید. این تنظیمات ATtiny13 را تنظیم می کند تا با نوسانگر داخلی 9.6 مگاهرتز کار کند. گزینه System clock تقسیم بر 8 غیرفعال است.
فریمور v1.00 1024 بایت است و 100 درصد حافظه برنامه فلش ATtiny13 را اشغال می کند.
شاید انتقال به هر AVR 8 پین دیگری مانند ATtiny85 ایده خوبی باشد اگر بخواهید توابع بیشتری به کد منبع اضافه کنید.
برنامه نویسی ATtiny85.
شما باید فیوزهای ATtiny85 را روی: High Fuse: 0xDD و Low Fuse: 0xE2 تنظیم کنید. این تنظیمات ATtiny85 را تنظیم می کند تا با نوسانگر داخلی 8 مگاهرتز کار کند. گزینه System clock تقسیم بر 8 غیرفعال است.
موفق باشید.
امروز قصد دارم تگ خوان RFID با فرکانس کاری 125 کیلوهرتز کار دوست خوبم واسیلیس سراسیدیس از اعضاء انجمن الکترونیک حرفه ای را برای شما ارائه کنم.
تگ خوان RFID چیست؟
«سامانه بازشناسی با امواج رادیویی» (Radio-frequency Identification) یا به اختصار RFID، روشی برای استفاده بدون تماس از امواج فرکانس رادیویی برای انتقال داده است که به کاربران این امکان را می‌دهد موجودی و دارایی‌ها را به طور خودکار و منحصر به فرد شناسایی و ردیابی کنند.
تکنولوژی ذخیره سازی داده می تواند برای شناسایی الکترونیکی، ردیابی و ذخیره اطلاعات در زمینه های مختلف به کار رود. تکنولوژی PFIDشامل سه جزء اصلی تگ های RFID کارتخوان (ریدر) RFIDو سیستم جمع آوری و مدیریت داده ها می باشد. وظیفه کارتخوان (ریدر) RFIDکه یکی از اجزای اصلی سیستم های RFID می باشد، شناسایی و خواندن تگ های RFID می باشد.
خواننده های RFIDسیستم های پرس و جو کننده ای هستند که سیگنال ها را به تگ می فرستند و پاسخ را دریافت می کنند. این پاسخ می تواند در خواننده ذخیره شود تا بعداً به سیستم جمع آوری داده منتقل شود یا در همان زمان به سیستم جمع آوری اطلاعات فرستاده شود.
امکانات | ||
|
معرفی
این خواننده RFID با برچسب های 125 کیلوهرتز در کارت های شکل کارت اعتباری و با کلیدهای 125 کیلوهرتز کار می کند (تصویر 1). از پروتکل EM4100 استفاده شده است. هنگامی که به یک برچسب RFID به اندازه کافی نزدیک (4-5 سانتی متر) به سیم پیچ خواننده (L1) نزدیک می شوید، خواننده شناسه منحصر به فرد 10 رقمی برچسب را می خواند و آن را به عنوان کاراکترهای ASCII از طریق خروجی سریال با 2400 بیت در ثانیه ارسال می کند.مدار شامل یک زنگ هشدار است که وقتی یک برچسب با موفقیت خوانده می شود، بوق می دهد.
شرح
من سعی خواهم کرد با کلمات ساده نحوه عملکرد RFID را توضیح دهم. ATtiny13 از تابع PWM برای تولید سیگنال موج مربعی 125 کیلوهرتز استفاده می کند. این سیگنال از پین PB0 خارج می شود. در لبه سقوط PB0 (منطق '0')، T1 هدایت نمی کند. بنابراین L1 از R1 (100 اهم) با + 5 ولت انرژی می گیرد. وقتی پین PB0 بالا می رود (منطق '1') T1 هدایت می شود و یک طرف L1 به GND می رود. L1 به موازات C2 می رود و یک نوسان ساز LC ایجاد می کند. این انتقال L1 به منطق "1" و منطق "0" 125000 بار در یک ثانیه (125 کیلوهرتز) انجام می شود.
خواننده RFID با ایجاد میدان الکترومغناطیسی انرژی را به فرستنده (Tag) می رساند. انتقال انرژی بین RFID Reader و Tag همان است که ترانسفورماتورها ولتاژ شبکه برق 220 ولت AC را بر اساس میدان مغناطیسی که سیم پیچ اولیه را ایجاد می کند به 12 ولت AC تبدیل می کند. در مورد ما سیم پیچ اولیه خواننده RFID و سیم پیچ ثانویه برچسب RFID است. تنها تفاوت این است که در مدارهای RFID هسته آهنی بین دو سیم پیچ وجود ندارد (یک سیم پیچ در سمت خواننده و سیم پیچ دیگر در برچسب RFID قرار دارد). اجزای D1، C3 و R5 یک دمدولاتور سیگنال AM را تشکیل می دهند (AM = مدولاسیون دامنه).
ارتباط داده بین Tag و Reader.
چگونه یک تگ RFID با خواننده ارتباط برقرار می کند؟ ایده ساده، اما بسیار هوشمندانه است! وقتی یک تگ می خواهد منطق '0' را برای خواننده ارسال کند، یک "بار" به خط منبع تغذیه خود می گذارد تا از خواننده برق بیشتری درخواست کند. این یک افت ولتاژ کوچک در سمت خواننده RFID ایجاد می کند. این سطح ولتاژ منطقی '0' است (تصویر 4). به طور همزمان، تا زمانی که خواننده سیگنال 125 کیلوهرتز را ارسال می کند، ولتاژ سیگنال ارسالی را از طریق فیلترهای D1، C3 و R5، C1 می خواند. هنگامی که برچسب همانطور که قبلاً گفتیم ولتاژ را کاهش می دهد، خواننده این افت ولتاژ را به صورت منطقی '0' می خواند. وقتی تگ نیاز به برق اضافی نداشته باشد، افت ولتاژی ایجاد نمی کند. این منطق "1" است (تصویر 3). طول "یک" یا "صفر" به سرعت انتقال داده سریال بستگی دارد. مثلا برای فرکانس حامل 125 کیلوهرتز ما 125000 بیت در ثانیه انتقال داده نداریم! انتقال داده از Tag به خواننده از 500 بیت در ثانیه تا 8000 بیت در ثانیه متغیر است.
تگ RFID 125 کیلوهرتز 64 بیت را ارسال می کند.
9 بیت اول بیت های ارتباطی شروع هستند (همیشه '1').
4 بیت بعدی، بیت های کم اهمیت شناسه مشتری (D00، ...، D03) هستند.
1 بیت بعدی (P0) بیت برابری زوج 4 بیت قبلی است.
4 بیت بعدی، بیت های بسیار مهم شناسه مشتری (D04، ...، D07) هستند.
1 بیت بعدی (P1) بیت برابری زوج 4 بیت قبلی است.
4 بیت بعدی اولین قسمت از شماره سریال تگ 32 بیتی است (D08، ...، D11).
...
بیت PC0 بیت برابری زوج بیت‌های D00، D04، D08، D12، D16، D20، D24، D28، D32 و D36 (بیت‌های روی یک ستون) است.
بیت های PC1، PC2، PC3 نشان دهنده بیت های برابری 3 ستون بعدی هستند.
تأیید داده‌ها از ATtiny13 با محاسبه بیت برابری زوج هر خط و هر ستون با بیت‌های برابری دریافت شده از داده‌های ارسال شده توسط برچسب RFID انجام شده است.
سیم پیچ دارای قطر 120 میلی متر و 58 دور می باشد. فقط در صورتی که سیم مسی بیشتری برای 2-3 دور اضافی (مجموع 60-61 دور) باقی بگذارید. برای دستیابی به حداکثر فاصله بین تگ RFID و خواننده (بین تگ و سیم پیچ آنتن خواننده) باید سیم پیچ را کالیبره کنید. اگر یک اسیلوسکوپ را به نقطه ای که C2، D1 و L1 متصل هستند وصل کنید، نقطه قرمز رنگ نویز را در تصویر سمت چپ مشاهده خواهید کرد. این نشانه آن است که L1 باید کالیبره شود.
چگونه می توانید L1 را کالیبره کنید؟
خواننده RFID را روشن کنید و:
1. بعد از اینکه یک پروب اسیلوسکوپ را به نقطه اتصال C2، D1 و L1 وصل کردید، به آرامی سعی کنید سیم مسی بیشتری (کم و بیش دور) به سیم پیچ جدا کنید یا اضافه کنید تا نویز از بین برود.
یا
2. اگر اسیلوسکوپ ندارید، سعی کنید تگ RFID خود را به L1 نزدیک کنید تا تگ توسط خواننده شناسایی شود. اگر برچسب شما تا فاصله 2 سانتی متری از L1 شناسایی می شود، سعی کنید چرخش های بیشتری (سیم مسی بیشتری) به L1 اضافه کنید تا ببینید آیا این بار برچسب شما از فاصله طولانی تری (مثلاً 3 سانتی متر) شناسایی می شود یا خیر.
همین کار را با برداشتن پیچ ها (سیم کوپر) از L1 امتحان کنید. در نهایت به حداکثر محدوده بین تگ ها و L1 دست خواهید یافت.
نکته:
من (L1) را به قطر 120 میلی متر و 58 چرخش درست کردم اما بعداً خواستم آن را در اندازه کوچکتر بسازم. بنابراین، سیم پیچ را تا وسط تا کردم تا به شکل "شکل هشت" درآید (شکل شبیه به عدد 8 است) و دوباره کالیبراسیون را انجام دادم. به همین دلیل است که سیم پیچ L1 در تصاویر کوچکتر از 120 میلی متر به نظر می رسد.
L1 روی تصویر دارای قطر 60 میلی متر و تقریباً 116 چرخش است.
برنامه نویسی ATtiny13.
شما باید فیوزهای ATtiny13 را روی: High Fuse: 0x1F و Low Fuse: 0x7A تنظیم کنید. این تنظیمات ATtiny13 را تنظیم می کند تا با نوسانگر داخلی 9.6 مگاهرتز کار کند. گزینه System clock تقسیم بر 8 غیرفعال است.
فریمور v1.00 1024 بایت است و 100 درصد حافظه برنامه فلش ATtiny13 را اشغال می کند.
شاید انتقال به هر AVR 8 پین دیگری مانند ATtiny85 ایده خوبی باشد اگر بخواهید توابع بیشتری به کد منبع اضافه کنید.
برنامه نویسی ATtiny85.
شما باید فیوزهای ATtiny85 را روی: High Fuse: 0xDD و Low Fuse: 0xE2 تنظیم کنید. این تنظیمات ATtiny85 را تنظیم می کند تا با نوسانگر داخلی 8 مگاهرتز کار کند. گزینه System clock تقسیم بر 8 غیرفعال است.
موفق باشید.