RFID фронтенд стандарта ISO 11785 из старого FM-приёмника и обломков лифта +13



Вступление


Как-то в связи с одним проектом было предложено провести реверс-инжиниринг одного дальнобойного RFID-ридера для маркированного скота. При изучении готового устройства было обнаружено очень оригинальное решение построения входной части считывателя. Решение такого рода сильно облегчает труды радиоинженера.

Принцип функционирования маркеров по стандарту ISO 11785 в режиме HDX


Для того, чтобы понять, как построена схема, нужно освежить в памяти, как происходит передача информации по стандарту ISO 11785 в режиме HDX.

На рисунке внизу (выжимка из ISO 11785) показаны принцип кодирования «0» и «1» и временное распределение сигналов накачки и сброса информации.
ISO 11785

Важно, что передача данных от метки начинается только после пропадания сигнала накачки. Сам сигнал от метки является частотно-манипулированным с полосой 10 кГц, и его можно принимать, усиливать и детектировать с помощью стандартного чипа для бытового FM-приёмника с некоторыми добавлениями.

Описание фрагмента схемы


На рисунке ниже представлен фрагмент схемы RFID-считывателя, её приёмной части для обработки сигналов HDX.
(для просмотра в полном размере нужно кликнуть по картинке).
RFID reader

Узел приёма и обработки FM-сигнала выполнен на основе хорошо известной микросхемы SA615 (DA2) [1]. Для фильтрации на промежуточной частоте используются стандартные пьезо-фильтры типа LTP455A (BQ1 и BQ2) с центральной частотой 455 и полосой 10 кГц. Центральная частота входного сигнала в полосе манипуляции сигнала равна 129.2 кГц. Поэтому для гетеродина применена верхняя настройка, и использован генератор MEMS-типа, работающий на частоте 584.2 кГц (GEN2). Т.о. частота зеркального канала составляет 1039.2 кГц. Что при добротности антенного контура не менее 20 (а она выше) даёт подавление зеркального канала не менее 18 дБ.
Сигнал гетеродина подан на вход внутренней схемы генератора с разорванной обратной связью. Таким образом, внутренняя схема работает в режиме чистого усилителя.

Микросхема SA615 имеет дифференциальный вход, что используется в схеме. К клеммам J2 и J4 подключается контур антенны. Транзисторы VT1 и VT2 используются как мощные ключи для того, чтобы защитить приёмник при работе накачки. Сигнал управления заводится в цепь SW_FM.
Все остальные цепи собраны по типовой схеме включения. Вся настройка сводится к настройке катушки L4 частотного дискриминатора.

Схема элементарна, запускается сразу. Единственно, ёмкости конденсаторов C28 и C32 даны условно. Транзисторы VT1 и VT2 высокочастотные, в данном включении склонны к самовозбуждению. Лучшая чувствительность без конденсаторов, но без них может возникнуть паразитный «звон».

Дальнейшая обработка стандартна: квантование по уровням, стробирование и т.д. и т.п. Лучше всего делать это с помощью сигнального процессора, но можно и на «россыпи».

Что касается схемы накачки, то она в данном случае является ноу-хау, поэтому здесь не описывается. Она заточена под раскачку максимально возможного электромагнитного поля.

Реализация антенны


Важным аспектом успешной реализации RFID-считывателя является антенна. Для минимизации потерь (т.е. максимизации добротности) требуется использовать провод с достаточно большим сечением. Для максимизации дальности работы требуется антенна с большой площадью.
Изготовление такой антенны — это технологическая проблема.

Для данного случая было принято решение использовать кабель от лифта типа КПЛ 16х0.75 [2].
Макет антенны показан на следующем рисунке.

RFID antenna ISO 11785 HDX


Внутренние размеры рамки 400 х 500 мм. Уверенная дальность приёма — точно в соответствии с теорией, 640 мм по оси антенны для стандартных маркеров для скота. Неуверенная, которая требует доп. обработки, простирается до 1.5 м.

Индуктивность такой рамки составляет примерно 380 мкГн.

Некоторую технологическую проблему представляет спайка концов ленты кабеля. В данном вопросе требуется работа хорошего конструктора-технолога.

Заключение


В данной статье рассмотрен бюджетный способ построения приёмной части фронтенда RFID-считывателя по стандарту ISO 11785.

Ссылки


1. High performance low power mixer FM IF system

2. Кабель плоский лифтовой КПЛ

Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта

Теги:



Комментарии (10):

  1. NickViz
    /#19887870

    и всё? как-то не густо…

    • YBosco
      /#19887966

      Это чужая разработка. Меня позабавило и одновременно восхитило как реализована приёмная часть. Что касается антенны, то это моя идея.
      А хотели бы, чтобы и обработка сигнала была представлена?

  2. zhovner
    /#19888154

    Расскажите как вы используете метки ISO 11785? Животных тегаете?

    • YBosco
      /#19888178

      ?
      Насколько я знаю, метки вешаются на уши. Но это не моя тема.

      • zhovner
        /#19888276

        Ну вы зачем-то же делали этот приемник, или это секретная информация?

        • YBosco
          /#19888388

          Я никогда не видел реально, куда ставятся все эти причиндалы. Проект был не завершён. Именно поэтому я и выкладываю информацию здесь. Иначе она была бы выложена на сайте конкретной компании, если была бы вообще выложена.
          Я просто показал изящество этой идеи. Везде используются специализированные комбинированные микросхемы, которые не дают такой чувствительности, как специализированный приёмник. И цена микросхемы приёмника невысока.

          • zhovner
            /#19888480

            Просто у всех прочитавших останется чувство незавершенности. Как вы дальше обрабатываете данные от SA615, зачем все это нужно и в чем смысл. Статья должна рассказывать историю от начала и до конца.

            • Alexeyslav
              /#19888610

              Собственно, выход уже почти цифровой и там обработка это следование протоколу по сути на скорости не более 9Кбод. С этим справится уже любой программист посидев над протоколом.
              Вот если бы это было SDR и выделение сигнала было бы программным… тут и понадобились бы разъяснения.
              Конкретно эту часть ведь можно использовать и с другими аналогичными метками работающими по другому протоколу.
              Хотя у меня и тут вопросы возникают… не лучше ли НАОБОРОТ, замыкать вход транзистором на время накачки? разомкнутая антенна может дать высокое напряжение на её разомкнутых выводах во время накачки, транзисторы нужны будут высоковольтные и даже в этом случае напряжение накачки через паразитную ёмкость транзисторов будет проникать в тракт(для этого наверно нужны С28, С32?).
              Только нужно не просто замыкать контур наглухо, а замыкать активным сопротивлением — резистором в 100Ом, например, чтобы внести потери в контур и колебания гасли быстрее.

              • YBosco
                /#19888720

                Контур-то используется тот же, что и на приём, поэтому замыкание не годится.

                Но идея использовать 2 индуктивных рамки, без переключателей, была. Вопрос в том, что цена рамки высоковата даже при использовании лифтового кабеля по сравнению с ценой коммутаторов.

                А проблем с переключением никаких не было. Транзисторы выдерживают. Напряжение при накачке под 100 В. При некоторых условиях и выше может быть.