¿Qué puedo hacer para aumentar el rango de lectura RFID de HF pasivo?

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Estoy trabajando en un prototipo, una función de la cual es detectar si un objeto está "en rango" en unos pocos cm. Ahora mismo estoy usando un Arduino y un kit Mifare RC-522 que funciona a 13.56 MHz:

Lologréparadetectarlaetiqueta,perosoloaunadistanciadeunos3-4cmcuandolaetiquetaestáorientadaparalelaalaantena.

Segúnmi limitado research , la banda HF permite leer rangos de entre 10 cm y 1 m para etiquetas pasivas, dependiendo de factores como el tamaño de la antena , tamaño y orientación de la etiqueta y potencia del transceptor.

Me doy cuenta de que este lector económico no está preparado para la tarea como está, pero me interesa construir algo que logre rangos de lectura de 15-20 cm.

Algunos criterios:

  • No es necesario leer varias etiquetas; solo si la etiqueta one está dentro del rango o no.
  • No es necesario escribir en la etiqueta.
  • No se puede usar una etiqueta activa.

No tengo experiencia con la construcción de lectores RFID (todavía) pero estoy interesado en saber qué debo buscar.

Aquí hay algunas cosas que he considerado:

  • Suelte la antena incorporada en el lector RFID barato y construya mi propia antena más grande. Debería ver si el MFRC522 integrado está a la altura de la tarea de proporcionar energía adicional.
  • Busque un IC diferente alrededor del cual construir un lector desde cero.
  • Encuentre una solución lista para usar en lugar de intentar crear una (¿es más rentable?).
  • Use algo que no sea RFID para la detección de proximidad simple.

Tengo experiencia con los microcontroladores y la electrónica básica, y he realizado proyectos de audio e iluminación, pero esta es la primera vez que se utiliza RFID. Como no necesito leer varias etiquetas, para las que es adecuado el RFID, he considerado tal vez algún tipo de sensor de efecto de imán y hall, pero el rango no parece adecuado. Consideré usar un detector de proximidad ultrasónico, pero la aplicación requiere detectar el objeto etiquetado mientras ignora los que no están etiquetados (los ultrasónicos producirían falsos positivos en los objetos no etiquetados). He considerado algún tipo de superficie reflectante colocada sobre el objeto y detectar la luz reflejada, pero la orientación del objeto no es lo suficientemente confiable para mantener la alineación.

En pocas palabras, ¿Qué modificaciones puedo hacer a mi lector actual o qué tecnología alternativa debo seguir para lograr una detección de 15-20 cm de un objeto etiquetado de forma pasiva?

Planeo conectar cualquier detector de proximidad que se use a un microcontrolador mediante SPI.

    
pregunta JYelton

1 respuesta

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Solo puedo relacionar mis experiencias: -

Si desea detectar una etiqueta de tipo pasivo normalmente sin alimentación a distancias extremas, debe alimentar esa etiqueta desde un campo magnético significativamente mayor. Hacer que tu campo magnético sea más fuerte es la única manera que puedo saber (y puedo recomendar). Hacer que tu etiqueta sea más eficiente para recuperar una fracción de este poder también es parte del trato. Reducir la energía que necesita la etiqueta también forma parte del acuerdo.

Una vez que la etiqueta "pasiva" está recibiendo suficiente energía de ese campo magnético, puede transmitir una señal de RF para anunciar su presencia, ya que debido a que está muy débilmente alimentada, no podrá transmitir más de unos pocos cientos de microwatts. Esta transmisión no debería tener que batallar con el campo magnético prevaleciente que la alimenta, debe estar en una frecuencia portadora que no esté conectada con el campo magnético de potencia para que esto funcione de manera más efectiva. Esto requerirá que el objeto estacionario que genera el campo magnético de potencia sea capaz de recibir esta señal de RF.

Así que ahora tiene dos transmisiones, la transmisión que impulsa la etiqueta y la transmisión desde la etiqueta que contiene los datos de identificación, ninguna de ellas tiene la misma frecuencia si desea una distancia máxima.

A aproximadamente 4 pulgadas (tal vez 5 pulgadas si lo empujaba), un sistema que desarrollé podía detectar la presencia de un dispositivo que normalmente no tiene energía. Sin embargo, necesitaba transmitir aproximadamente 1 vatio a través de la brecha porque el dispositivo estaba haciendo otras cosas que necesitaban energía: estaba girando en un eje y los cables no funcionaban. El transmisor de FM que usó estaba a 80MHz y se transmitió a aproximadamente 1 mW. El receptor pudo detectar esto a aproximadamente 1 m, pero no fue diseñado especialmente para detectarlo más de 4 pulgadas. El campo magnético que generó era bastante grande y la bobina que usaba estaba enrollada con el cable de Litz. Reconozco que era de aproximadamente 3 uH y tenía unos 400 voltios de pico a pico a 600 kHz (¡calcula la corriente por ti mismo!). El funcionamiento del campo magnético a 13MHz podría ser mejor, pero comienza a convertirse en un compromiso porque, en su situación, desea que el "área de detección" sea grande: esto significa una bobina de gran diámetro y desea máxima corriente a través de él para producir el campo más grande y de mayor alcance contra el que está luchando contra la inductancia de la bobina. Necesita corriente en esa bobina para producir un campo magnético y cuanto más, mejor.

Para obtener esa corriente, utilicé el cable Litz de 250 hilos y la sintonización paralela para hacer que la corriente de circulación en la bobina sea mucho más grande que la corriente de excitación del generador. Esto facilita el diseño del generador, por supuesto.

En resumen, si desea alimentar la etiqueta a distancia, piense en la bobina grande y piense en litz wire y piense en el ajuste paralelo para una máxima eficiencia. La bobina de recepción de alimentación también tenía una pérdida muy baja y estaba muy sintonizada para obtener la mayor tensión posible cuando se ajustaba a la distancia máxima. Esto es en lo que deberías enfocarte en mi opinión.

    
respondido por el Andy aka

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