idea de bajo costo para identificar etiquetas pasivas mediante acoplamiento / pulsos inductivos

3

Hola expertos en electrónica,

Quiero construir un circuito que pueda identificar pocas etiquetas (4-10) de forma inalámbrica por proximidad. No es necesaria la detección simultánea múltiple. No necesito ningún tipo de memoria en las etiquetas, solo una identificación simple, un número de 1..10 sería suficiente. Tengo un microcontrolador simple a bordo.

El circuito debe ser lo más económico posible, pequeño y debe funcionar con baterías AA / AAA simples. La solución estándar de lector / etiquetas RFID no es lo que necesito aquí.

Caso de estudio:

He encontrado un sistema similar en un juguete de plástico de bajo costo para niños. Antes de desmontar (y decapitar) el producto, se trataba de una muñeca "estilo barby" que identifica cuándo se coloca uno de sus animales de compañía (de plástico) cerca y responde con un sonido de habla único para cada animal. El conjunto tenía un total de 3 animales.

La muñeca contiene un circuito conectado a una antena de cable enrollada, supongo que hay cientos de vueltas y un núcleo de aire. Lamentablemente se dañó durante el proceso de desmontaje. Verifiqué las formas de onda que van a la antena (sin carga) - conectando las capturas de la pantalla del oscilador básicamente un ~ 330us (3KHz) pulso negativo cada par de ms (entre dos pulsos positivos de 1.8ms) Las etiquetas en el interior de las muñecas para mascotas contienen una pequeña PCB de una sola capa con solo un inductor de orificio pasante (no midió la inductancia) y dos condensadores conectados en paralelo. Era obvio que los valores de la bobina en cada etiqueta son diferentes. No tengo un medidor de LC disponible para verificar los valores en este momento. Supongo que la identificación se realiza mediante la lectura del efecto de los valores variables de L / C en las etiquetas.

El IC principal del juguete estaba encapsulado en epoxi, por lo que puedo decir qué es. Entiendo que este circuito funciona mediante la transmisión de pulsos periódicamente y la recepción & Medida de la respuesta que varía según la inductancia / capacitancia de la etiqueta. pero

¿Cómo funciona exactamente este sistema?

más elaboradamente: Por favor, ayúdeme a comprender cómo funciona este sistema, qué y cómo medir, cómo construir uno similar o que me indiquen la dirección correcta. ¿Cuál es el número máximo de etiquetas que puede identificar en este esquema, cómo calcular todos los parámetros, etc.? qué CIs / componentes debo mirar.

etiqueta

:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Esquema del controlador básico:

simular este circuito

La PCB principal y la antena se muestran aquí: PCB principal Antenaprincipal(seconectóaloscablesamarillo-verde) Medida de diámetro / núcleo de aire:

Lasetiquetas:(arribaalaizquierdaserompióunabobinaenelproceso)

Capturas de pantalla de Osc:

se alejó:

¡Muchas gracias!

    
pregunta mindbomb

2 respuestas

1

Esto es solo una conjetura al leer parte de tu pregunta (todo es demasiado largo). Parece que cada etiqueta contiene un circuito resonante L-C. La frecuencia de resonancia exacta difiere entre las etiquetas, que es cómo se identifican. Probablemente los inductores son todos iguales con diferentes tapas seleccionadas en el momento de la producción. Si hay varias mayúsculas, es probable que el proceso de producción realice algunos ajustes para ajustar la frecuencia de resonancia con mayor precisión.

El transmisor está emitiendo pulsos constantemente, y luego busca para ver qué sucede entre los pulsos. Si una de las etiquetas está lo suficientemente cerca, un pulso empezará a sonar, lo que probablemente el transmisor está observando entre pulsos. O bien, el transmisor podría estar probando las frecuencias de etiquetas conocidas en sucesión y ver cuál causa un consumo de energía medible o "vuelve a sonar".

Una vez más, todo esto es una conjetura. Observar lo que hace el transmisor cuando una de las etiquetas está cerca puede ser esclarecedor.

    
respondido por el Olin Lathrop
1

Me doy cuenta de que la RFID total es excesiva para su aplicación, así que espero que no le importe que me enlace a páginas que estén enfocadas en RFID cuando creo que los principios también se aplican a su sistema. También es posible que desee ver Etiquetas acústicas y magnéticas y otras etiquetas de vigilancia electrónica de artículos Los que escucho son más simples y pueden ser más económicos que los sistemas RFID completos.

Realmente solo estoy especulando, pero sospecho que el controlador que usted desarmó transmite a muchas frecuencias, y cada una de las etiquetas resuena en alguna frecuencia única. Quizás algo como esto:

¿Cómo diseño la antena del controlador?

Se han escrito libros completos sobre el diseño de la antena.

¿Has visto "AN710: Diseño de circuitos de antena para aplicaciones RFID" ? Es parte de la "Microchip microID 125 kHz RFID System Design Guide" .

¿Qué circuito utiliza el controlador para detectar la etiqueta?

Quizás el controlador utiliza un controlador de bobina y un circuito de detección de envolventes como uno de estos:

desde scanlime: SIMPLEST RFID READER? .

circuitos similares: "Lector RFID UHF simple de bajo costo" ; "Proximity Security System" ; "Lector RFID basado en Arduino" ; etc.

Cuando observamos solo el circuito del tanque inductor + tapa:

drive ---- coil ---(sense point)--- capacitor ----GND.

El voltaje del punto de detección tiene oscilaciones de amplitud muy grandes cuando todo está en resonancia (quizás varias veces el voltaje pico a pico de la señal de activación), y oscilaciones de amplitud mucho más pequeñas cuando está fuera de resonancia.

¿Cómo funciona?

Especulo que el controlador que desarmaste funciona de una de estas tres formas:

frecuencia vs impedancia

El controlador pone alguna señal, quizás una onda cuadrada, en un lado del circuito del tanque de la bobina + condensador, y mide la amplitud analógica de la respuesta en la conexión entre la bobina y el condensador - Tal vez utilizando un circuito de detección de envolvente como el anterior. Después de conducir el circuito unas docenas de ciclos en una frecuencia, hacer una pausa, luego conducir algunos ciclos en alguna otra frecuencia, saltar aleatoriamente entre las frecuencias hasta que todas se hayan medido, o quizás barrer gradualmente la frecuencia en a chirp : el controlador ha medido la respuesta analógica en muchas frecuencias diferentes. Dado que la inductancia efectiva de la bobina depende de qué bobina esté cerca, cada etiqueta (con suerte) produce un gráfico único de frecuencia de respuesta frente a amplitud.

detección de resonancia

Tal vez el controlador tenga algún tipo de oscilador de realimentación con una frecuencia influenciada por la etiqueta particular en el rango. El controlador pulsa ocasionalmente el circuito del oscilador para darle un poco de empuje, y luego la inductancia efectiva de la bobina, que depende de qué etiqueta está cerca, controla la frecuencia del oscilador de realimentación. La frecuencia del oscilador medida por el controlador es (con suerte) única para cada etiqueta.

pulsa y escucha:

Tal vez el controlador envía uno o dos impulsos bruscos, estimulando la resonancia LC de cualquier etiqueta en el rango, y luego intenta medir la frecuencia de la señal de retorno. La frecuencia que escucha el controlador es (con suerte) única para cada etiqueta.

    
respondido por el davidcary

Lea otras preguntas en las etiquetas