idea de bajo costo para identificar etiquetas pasivas por acoplamiento inductivo/pulsos
bomba mental
Hola expertos en electrónica,
Quiero construir un circuito que pueda identificar algunas (4-10) etiquetas de forma inalámbrica por proximidad. No hay necesidad de detección simultánea múltiple. No necesito ninguna memoria en las etiquetas, solo una identificación simple, un número del 1 al 10 sería suficiente. Tengo un microcontrolador simple a bordo.
El circuito debe ser lo más económico posible, pequeño y funcionar con baterías simples AA/AAA. 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 para niños de bajo costo. Antes de desmantelar (y decapitar) el producto, era una muñeca "estilo barby" que se identifica cuando colocas una de sus mascotas (de plástico) cerca de ella y responde con un sonido de voz único para cada animal. El conjunto tenía un total de 3 animales.
La muñeca contiene un circuito conectado a una antena enrollada de alambre personalizada, supongo que algunos cientos de vueltas y núcleo de aire. Desafortunadamente se dañó durante el proceso de desmontaje. Revisé las formas de onda que van a la antena (sin carga). Al conectar la pantalla del osc, se captura básicamente un pulso negativo de ~330us (3KHz) cada par de ms (entre dos pulsos positivos de 1,8ms). Las etiquetas dentro de las muñecas contienen una pequeña capa. PCB con solo un inductor de orificio pasante (no midió la inductancia) y dos capacitores, todos conectados en paralelo. Era obvio que los valores de 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 leyendo el efecto de los valores variables de L/C en las etiquetas.
El circuito integrado principal del juguete estaba encapsulado con epoxi, así que puedo saber qué es. Entiendo que este circuito funciona transmitiendo pulsos periódicamente y recibiendo y midiendo la respuesta que varía según la inductancia/capacitancia de la etiqueta. pero
¿ Cómo funciona exactamente este sistema?
más elaborado: Por favor, ayúdame a entender cómo funciona este sistema, qué y cómo medir, cómo construir uno similar, o ayúdame en la dirección correcta. ¿Cuál es el número máximo de etiquetas que puede identificar en este esquema, cómo calcular todos los parámetros, etc., qué circuitos integrados/componentes debo mirar?
etiqueta:
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Esquema básico del controlador:
El PCB principal y la antena se muestran aquí: PCB principal 
Antena principal (estaba conectada a los cables amarillo-verde) 
Mida el diámetro/núcleo de aire:
Las etiquetas: (arriba a la izquierda, una bobina se rompió en el proceso)
Capturas de pantalla de Osc:
alejada:
¡¡Muchas gracias!!
Respuestas (2)
davidcary
Me doy cuenta de que la RFID completa es una exageración para su aplicación, así que espero que no le importe que enlace a páginas que se centran en RFID cuando creo que los principios también se aplican a su sistema. También es posible que desee ver las etiquetas acústicas magnéticas y otras etiquetas de vigilancia de artículos electrónicos que, según escuché, son más simples y pueden tener un costo más bajo que los sistemas RFID completos.
Realmente solo estoy especulando, pero sospecho que el controlador que desarmaste transmite en muchas frecuencias, y cada una de las etiquetas resuena en una frecuencia única. Tal vez algo como esto:
¿Cómo diseño la antena del controlador?
Se han escrito libros enteros sobre el diseño de antenas.
¿Has visto "AN710: Diseño de circuitos de antena para aplicaciones RFID" ? Es parte de la "Guía de diseño del sistema RFID Microchip microID 125 kHz" .
¿Qué circuito usa el controlador para detectar la etiqueta?
Quizás el controlador use un circuito de detección de envolvente y controlador de bobina como uno de estos:
de scanlime: ¿EL LECTOR RFID MÁS SENCILLO? .
circuitos similares: "Lector RFID UHF simple de bajo costo" ; "Sistema de Seguridad de Proximidad" ; "Lector RFID basado en Arduino" ; etc.
Cuando miramos solo el circuito del tanque del 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 excitación), y oscilaciones de amplitud mucho menores cuando está fuera de resonancia.
¿Como funciona?
Supongo que el controlador que desmontaste funciona de una de estas tres formas:
frecuencia vs impedancia
El controlador pone alguna señal, tal vez una onda cuadrada, en un lado del circuito del tanque de la bobina + el condensador, y mide la amplitud analógica de la respuesta en la conexión entre la bobina y el condensador, tal vez usando un circuito de detección de envolvente como el anterior. Después de conducir el circuito unas pocas docenas de ciclos a una frecuencia, hacer una pausa, luego conducir algunos ciclos a otra frecuencia, saltando aleatoriamente entre frecuencias hasta que se hayan medido todas, o tal vez barriendo gradualmente la frecuencia en un chirrido, el controlador ha midió 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 frente a amplitud de respuesta.
detección de resonancia
Quizás el controlador tenga algún tipo de oscilador de retroalimentación con una frecuencia influenciada por la etiqueta particular en el rango. El controlador ocasionalmente pulsa el circuito del oscilador para darle un pequeño empujón, y luego la inductancia efectiva de la bobina, que depende de qué etiqueta esté cerca, controla la frecuencia del oscilador de retroalimentación. La frecuencia del oscilador medida por el controlador es (con suerte) única para cada etiqueta.
pulsa y escucha:
Quizás el controlador envía uno o dos pulsos agudos, excitando la resonancia LC de cualquier etiqueta en el rango, y luego trata de medir la frecuencia de la señal de retorno. La frecuencia que escucha el controlador es (con suerte) única para cada etiqueta.
olin lathrop
Esto es solo una suposición al leer parte de su pregunta (todo es demasiado largo). Parece que cada etiqueta contiene un circuito resonante LC. La frecuencia de resonancia exacta difiere entre etiquetas, que es cómo se identifican. Probablemente los inductores sean todos iguales con diferentes tapas seleccionadas en el momento de la producción. Si hay varios límites, probablemente sea para permitir que el proceso de producción haga algunos ajustes para ajustar la frecuencia de resonancia con mayor precisión.
El transmisor emite pulsos constantemente y luego observa qué sucede entre pulsos. Si una de las etiquetas está lo suficientemente cerca, un pulso comenzará a sonar, lo que presumiblemente el transmisor está observando entre pulsos. O bien, es posible que el transmisor esté probando las frecuencias de etiqueta conocidas en sucesión y vea cuál causa un drenaje de energía medible o "llamadas de regreso".
Una vez más, todo esto es una suposición. Ver lo que hace el transmisor cuando una de las etiquetas está cerca puede ser esclarecedor.
bomba mental
olin lathrop
bomba mental
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