49
Elektronika Praktyczna 10/2004
S P R Z Ę T
Technologia RFID zrewolucjonizowa-
ła podejście inżynierów do wielu apli-
kacji. Jej niezawodność, wygoda użytko-
wania, brak konieczności serwisowania
części mechanicznych (jak np. złącza
czytników kontaktowych czy głowice
czytników kart z paskiem magnetycz-
nym) oraz zautomatyzowanie procesu
identyfikacji sprawiły, że możliwości
zastosowania są wprost nieograniczone.
Od aplikacji bankowych, poprzez zabez-
Uniwersalny
czytnik
Identyfikacja
bezkontaktowa RFID
(
Radio Frequency
IDentification) wpisała
się już na stałe
w krajobraz naszego
świata i błyskawicznie
zdobywa coraz to nowe segmenty rynku. Ogromna
popularyzacja tej technologii oraz chęć optymalizacji
konstrukcji sprawiły, że na rynku funkcjonuje wiele
standardów RFID. W tej sytuacji najnowsza propozycja
firmy Texas Instruments – moduł czytnika łączący obsługę
kilku standardów w jednym urządzeniu – okazała się
bardzo trafiona i spełniła oczekiwania klientów, pragnących
uproszczenia i obniżenia kosztów swoich projektów.
RFID
S P R Z Ę T
Elektronika Praktyczna 10/2004
50
S P R Z Ę T
pieczenia antykradzieżowe, segregację
bagażu na lotnisku, oznaczanie odzieży
w pralniach, aż po identyfikację zwie-
rząt czy bezobsługowe systemy magazy-
nowe (
fot. 1).
W dążeniu do optymalizacji roz-
wiązania pod kątem konkretnych za-
stosowań, konstruktorzy poszukują nie
tylko różnorodnych form transponderów
fot.
2), ale także technologii najlepiej
działającej w danych warunkach pracy.
Podczas gdy systemy LF (Low Fre-
quency
, pracujące z częstotliwością
125...134 kHz) znakomicie sprawdzają
się w środowisku przemysłowym, to
systemy HF (High Frequency, pracujące
z częstotliwością 13,56 MHz) stosowa-
ne są m.in. w aplikacjach bankowych
i magazynowych. Coraz częściej okazuje
się, że na terenie jednego obiektu albo
w zasięgu jednej aplikacji optymalne
jest zastosowanie kilku standardów, każ-
dy przeznaczony do konkretnych zadań.
W takim przypadku istnieje konieczność
instalowania zdublowanego systemu
urządzeń odczytująco/zapisujących (po-
pularnie zwanych czytnikami), co kom-
plikuje i zwiększa koszty systemu.
Dlatego od pewnego czasu prowadzo-
ne są prace nad skonstruowaniem uni-
wersalnego czytnika średniego zasięgu,
obsługującego kilka standardów. Takie
właśnie urządzenie zaproponowała firma
Texas Instruments: czytnik MFR (Multi
Function
Reader) serii S4100 (
fot. 3).
Moduł obsługuje najbardziej popu-
larne na rynku standardy:
– ISO/IEC14443 A oraz B,
– ISO/IEC15693,
p r a c u j ą c e z c z ę s t o t l i w o ś c i ą
13,56 MHz oraz LF – dla częstotliwo-
ści 134,2 kHz, oczywiście korzystając
z osobnego, dla każdej częstotliwości,
wejścia antenowego (
rys. 4).
Czytnik wyposażono w mechanizmy
antykolizyjne, czyli detekcję i obsługę
więcej niż jednego transpondera w za-
sięgu działania. Dzięki tak elastycznej
konstrukcji możliwe jest zastosowanie
transponderów pochodzących od jed-
nego z wielu producentów na świecie,
wytypowanych ze względu na wymogi
techniczne bądź też po prostu najlepszą
cenę i dostępność w danym momencie.
Czytnik wyposażono także w me-
chanizm łatwego upgrade’u oprogramo-
wania sterującego, aż do poziomu pro-
cedur ISO, co przy dynamicznym roz-
woju technologii RFID umożliwia przy-
stosowanie urządzenia do nowych stan-
dardów w przyszłości, bez konieczności
zmian sprzętowych. Takie rozwiązanie
jest bardzo ważne dla klientów, którzy
obawiają się, że galopujący postęp tech-
nologiczny bardzo szybko spowoduje
konieczność przebudowy instalowanych
dzisiaj systemów. Firma Texas Instru-
ments zadbała o to, aby w przypadku
zmian, które teraz jeszcze ciężko prze-
widzieć, niezbędna była jedynie zmiana
oprogramowania sterującego na nowsze
z zachowaniem istniejącej infrastruktury
sprzętowej.
Mechanizm ten jest także idealnym
rozwiązaniem w aplikacjach wymagają-
cych opracowania dedykowanego opro-
gramowania w miejsce standardowych
procedur oferowanych przez producenta.
Modułowa struktura oraz otwarta plat-
forma programowa znakomicie uprasz-
czają wszelkie prace projektowe.
Urządzenie wyposażono w trzy wyj-
ścia TTL, które mogą być użyte do do-
wolnych celów, jak np. dźwiękowa lub
świetlna sygnalizacja trybu pracy. Zin-
tegrowanie modułu (
rys. 5) z docelową
aplikacją nie powinno nastręczać trud-
ności, ze względu na dość standardowe
wymagania (
tab. 1):
– zasilanie 5V ±5%/200mA,
– komunikacja poprzez USART w stan-
dardzie TTL,
– wymiary 69 x 38 x 10mm.
Urządzenie zostało zaprojektowane
z myślą o systemach krótkiego/śred-
niego zasięgu. Zastosowanie stosunko-
wo małych i tanich anten (o średnicy
3...5 cm) oraz równie małych transpon-
derów jest wystarczające do uzyskania
zasięgu ok. 10 cm, zarówno w stan-
dardzie HF (13,56 MHz, ISO15693), jak
i LF (134,2 kHz). Oczywiście, system
o większych antenach oraz transpon-
derach pozwala na zwiększenie zasięgu
działania. Należy jednak pamiętać, że
nie jest to czytnik dalekiego zasięgu,
czyli osiągający odległości 1...2 metrów.
Fot. 1. Transpondery są stosowane
w bardzo wielu różnych dziedzi-
nach życia
Fot. 3. Wygląd uniwersalnego czyt-
nika serii S4100
Fot. 2. Wygląd przykładowych transponderów firmy Texas Instruments
51
Elektronika Praktyczna 10/2004
S P R Z Ę T
W ogromnej większości przypad-
ków, przy prawidłowej konfiguracji
oraz dobrze przemyślanej aplikacji,
średni zasięg w zupełności wystarcza.
Każde dodatkowe kilka centymetrów
oznacza drastyczny wzrost ceny kom-
ponentów RFID. W systemach dalekie-
go zasięgu, przy tak małych mocach
sygnałów, z jakimi mamy do czynie-
nia, konieczne jest stosowanie zaawan-
sowanych technicznie i bardzo drogich
czytników oraz idealnie dopasowanych
anten. Bardzo często tygodnie pracy
poświęcone na zestrojenie anteny oraz
tysiące euro wydane na skomplikowa-
ny czytnik są całkowicie niepotrzebną
inwestycją, której można uniknąć, sto-
sując proste w zastosowaniu systemy
średniego zasięgu i odpowiednio prze-
myślaną konfigurację sprzętu. Właśnie
z myślą o takich aplikacjach powstał
opisywany czytnik.
Warto także poświęcić czas na wy-
typowanie odpowiedniej technologii.
W przypadku przemysłowych systemów
w zakresie LF doskonałym rozwiąza-
niem jest stosowanie urządzeń i trans-
ponderów firmy Texas Instruments,
których zasada działania gwarantuje
bardzo dobrą odporność na zakłócenia
i pozwala na zwiększenie zasięgu dzia-
łania w stosunku do innych, podob-
nych produktów.
Robert Panufnik, Microdis Electronics
Opracowano
na podstawie materia-
łów
firmy Texas Instruments.
Informacje dodatkowe
Więcej informacji można uzyskać w firmie
Microdis Electronics, tel.: (71) 301 04 00,
rfid@microdis.net, www.microdis.net), która
zajmuje się promocją i sprzedażą systemów RFID.
Tab. 1. Podstawowe parametry czytnika S4100
Parametr
RF-MGR-MNMN-N0
Częstotliwość pracy HF/LF
13,56 MHz/134,2 kHz
Obsługiwane transpondery
Tag-IT (Texas Instruments),
zgodne z ISO15693,
zgodne z ISO14443 typ A oraz B,
Low Frequency (DST, R/W, R/O)
Moc nadajnika HF
200 mW
Prąd nadajnika LF
1,1A peak
Interfejs
USART, szybkość do 38,4 kbd
Wymiary
69 mm x 38 mm x 10 mm
Zakres temp. pracy
-20...+70°C
Rys. 4. Schemat blokowy modułu S4100
Rys. 5. Sposób integracji modułu S4100 z aplikacją