Jste zde

Čtečka RFID TagReader Asic

Při práci s bezkontaktní identifikací se může nastat situace, kdy velice elegantní řešení v podobě

monolitické čtečky nevyhovuje. I pak lze snadno sáhnout po jednoduchém řešení, v podobě integrovaného obvodu,

určeném pro konstrukci vlastní čtečky.

Rozhodneme-li se pro stavbu vlastní čtečky, je asi nejjednodušším způsobem jak zařízení postavit, použití některého k tomu určeného monolitického integrovaného obvodu, například TagReader Asic.

Charakteristika obvodu

  • Integrovaný systém fázového závěsu přizpůsobí kmitočet nosné rezonanci antény
  • Budič antény pro napájení a datový přenos transpondéru (identifikačního čipu)
  • Amplitudová modulace (OOK) pro použití se zapisovatelným transpondérem
  • Dvoukanálový demodulátor anténního signálu modulovaného transpondérem
  • µC rozhraní pro komunikaci s mikroprocesorem

Základní vlastnosti

  • Zdroj hodinového signálu : Interní nebo externí
  • Frekvenční rozsah : 100kHz až 150kHz
  • Napájecí napětí : 4,1-5,5V
  • Spotřeba : max. 400mA, 1µA ve Sleep mode
  • Teplotní rozsah : -40 to +85°C
  • Pouzdro : SO16
  • Přímé buzení antény
  • Data vysílaná dle OOK (100% Amplitudová modulace)
  • Možnost duplexní komunikace (současný příjem i vysílání)
  • Dvoubodová demodulace
  • Napájení slučitelné s USB

Typické použití

  • Identifikace osob
  • Přístupové systémy
  • Autoimobilizéry

Popis obvodu Tag Reader


Náhradní schéma přenosového rozhraní

TagReader Asic je CMOS hybridní obvod pro komunikaci s RFID transpondéry pracujícími na kmitočtu 125kHz, vybavený interfacem pro komunikaci s mikroprocesorem. Kromě funkce čtečky nabízí také možnost zápisu do identifikačních čipů, pochopitelně pokud tyto jsou takové činnosti schopny. Čtečka s obvodem TagReader navíc vyžaduje pouze minimální množství externích součástek.

Činnost zařízení je řízena 8bitovým konfiguračním registrem, který je zapisovatelný přes sériové rozhraní z řídícího mikroprocesoru.


Blokové schéma obvodu Tag Reader Asic


Rozložení vývodů Tag Reader Asic spolu se základním zapojením obvodu

Rozložení vývodů Tag Reader

PinSymbolDescription
1
VSS negative supply voltage
2
ANT1 antenna driver output
3
DVDD positive supply voltage for antenna driver
4
ANT2 antenna output
5
DVSS negative supply voltage for antenna driver
6
VDD positive supply voltage
7
DEMOD_IN receiver input analog
8
CDEC_OUT DC locking capacitor connection "out
9
CDEC_IN DC locking capacitor connection "in
10
CLK µC interface, serial clock input
11
IN µC interface, serial data input, modulation pin
12
OUT µC interface, serial data output, clock reference
13
CAGND Analog ground
14
CDC DC decoupling capacitor
15
CF PLL loop filter capacitor
16
EC external clock


Provozní hodnoty

ParametrSymbolMin.Typ.Max.Unit
Operating junction temperature TJ -40   +110 °C
Supply voltage VDD 4,1 5,0 5,5 V
Antenna circuit resonance frequency FRes 100 125 150 kHz
Q of antenna circuit     10    
Current through ANT1 and ANT2 pins, continuous wave IAnt     250 mAP
Current through ANT1 and ANT2 pins, duty cycle 20%, tON max. 400ms IAnt     400 mAP
Thermal resistance of SO16, soldered on 1,5mm FR4 board with 35µm cooper, standard footprint RthJA 69 70 71 K/W


Maximální hodnoty

ParametrSymbolCondition
Storage temperature TStore -55°C ÷ +125°C
Maximum voltage at VDD VDDmax VSS + 6V
Minimum voltage at VDD VDDmin VDD - 0,3V
Maximum voltage at other pins Vmax VDD + 0,3V
Minimum voltage at other pins Vmin VSS - 0,3V
Maximum junction temperature TJmax +125°C
Electrostatic discharge according to MIL-STD-883C method 3015 (pins ANT1 and ANT2), 100pF with 1,5kohm series resistance referenced to VSS VESD Ant 10kV
Electrostatic discharge according to MIL-STD-883C method 3015 (other pins), 100pF with 1,5kohm series resistance referenced to VSS VESD 4kV
Maximum Input/Output current for each pin except VDD, VSS, DVDD, DVSS, ANT1, ANT2 IImax/Omax 10mA
Maximum AC peak current for ANT1 and ANT2 pins @ 100kHz, 50% duty cycle IANTmax 400mAp

Použití obvodu


Znázornění komunikačních průběhů


Zapojení s datovou komunikací po jediném vodiči

Podrobný popis komunikace a nastavovacích bitů naleznete v katalogových a aplikačních listech, které si můžete stáhnout ve formátu PDF.

Návrh antény

Anténa se pro budič chová jako rezonanční obvod který má vlastní kapacitu, indukčnost a odpor které charakterizují její vlastnosti. Rezonanční kmitočet je dán vztahem:


Činitel jakosti lze jistit z :

Do velikosti hodnoty R je nutné zahrnout nejen vlastní stejnosměrný odpor anténní cívky, ale i ztráty vířivými proudy vyvolané blízkými vodivými materiály nebo skin efektem a i výstupní odpor budiče. Ten lze zjistit z katalogového listu obvodu jako RAD. Další vztahy pro výpočet antény:



Anténa musí mít takové vlastnosti aby budící stupeň Tag Reader nebyl přetěžován vyššími proudy, než které jsou povolené podle katalogových údajů při daném režimu provozu. Jde o to zda se jedná o provoz s trvalým signálem nebo pulzním. Rovněž je nutné dbát na to aby nebyla překročena povolená výkonová ztráta, což by mělo za následek stoupnutí teploty čipu se všemi negativními důsledky.

Pro dosažení velkého čtecího dosahu je nutný co největší magneticky tok antény. Ten je přímo úměrný proudu a počtu závitů ale nepřímo úměrný indukčnosti.


Grafické znázornění vztahu mezi Q a špičkovým proudem antény. Parametr indukčnosti je v řadě 200 µH, 500 µH, 1 mH, 2 mH, a 5 mH od shora dolů.

Protože pro komunikaci potřebujeme jistou minimální šíři pásma nelze jakost Q příliš zvyšovat. Jako optimální se jeví hodnoty mezi 10 až 15.

Rovněž je vhodné pracovat raději s nižšími indukčnostmi a vyššími proudy, protože pak získáváme nižší rezonanční napětí. To přináší menší nároky na použité součástky a i usnadňuje modulaci.

Nejčastěji používaným materiálem pro antény bývá měď i když její vodivost je silně tepelně závislá, což má vliv na změny činitele jakosti. Pro zmenšení vlivu těchto změn je možné do série s anténou zařadit teplotně stabilní rezistor.

Není-li antenní smyčka umístěna na stejné desce spojů jako čip, je vhodné aby vzdálenost nabyla větší než 0,5m. Jinak je nutné použít stíněné vedení, při čemž s rostoucí délkou stoupají nároky na vf vlastnosti kabelu, zejména teplotní stabilitu parametrů. V každém případě ale stoupá nebezpečí průniku rušivých signálů, což může omezit kvalitu a spolehlivost čtení. Aby se tyto problémy omezily je proto při větších vzdálenostech účelné použít vhodný typ aktivní antény.

Podrobný popis návrhu antény naleznete v katalogových a aplikačních listech, které si můžete stáhnout ve formátu PDF.

obchod.HW.cz -> Objednat TagReader Asic - 305Kč včetně DPH


Demonstrační kit Tag Reader Asic

K obvodu TagReader lze také získat demonstrační kit připojitelný k paralelnímu portu PC, součástí jehož dodávky je také CD se programem pro testování a vývoj aplikací s tímto obvodem.



Schéma demonstračního kitu spolu s vyobrazením skutečného provedení.

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: