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射频识别装置是如何研制的

射频识别技巧(Radio Frequency Identification Technology,RFID)是一种非打仗式的自动识别技巧,其经由过程射频旌旗灯号自动识别目标并获取相关数据。基础的RFID系统由3部分组成:应答器、涉猎器和天线。RFID技巧近年来成长较快,已成为物联网技巧的紧张一环。本文探究中低频RFID系统的事情道理,并经由过程实验的要领进行了验证。

本装配的主要目的是将应答器部分储存的信息经由过程应答器真个耦合线圈通报到涉猎器真个耦合线圈,再由涉猎器读出存储信息。应答器采纳线圈耦合无线供电,耦合线圈一方面通报信息,另一方面也充当应答器的能量源。斟酌到低功耗设计,功率放大年夜器的效率必须较高,同时数据传输的调制、编码等需尽可能地简单且低功耗,此外还需包管涉猎器的识别灵敏度。

1 系统总体规划

系统设计框图如图1和图2所示。系统主要由涉猎器和应答器组成,涉猎器将振荡器的振荡旌旗灯号放大年夜后经耦合线圈辐射出去;涉猎器经由过程耦合线圈接管旌旗灯号再交给解码芯片解码输出应答器卡号,并由发光二极管显示。应答器一方面从耦合线圈获得勉励旌旗灯号,另一方面将所得旌旗灯号经整流和稳压后送入发射机为其供给能量。采纳幅移键控(ASK),即负载调制,其调制解调电路简单,且功耗较低。

2 硬件电路设计

2.1 涉猎器部分设计

采纳晶振和非门的简单振荡电路,使晶振事情在其的并联谐振模式,该电路如图3所示。为了推动后级的丙类功放,要求前级有必然的电流和功率驱动能力,若插入中心放大年夜器会增添额外的功率损耗,使效率低落,同时也增添了电路各级之间匹配的繁杂程度,故采纳两个非门并联的要领以增添驱动能力。

非线性丙类功率放大年夜器的电流导通角《90°,效率可达80%,平日作为发射机末级功放以得到较大年夜的输出功率和较高的效率。为了不掉真地放大年夜旌旗灯号,其负载必须是LC谐振回路。当放大年夜器的输入旌旗灯号为正弦波时,集电极的输出电流为余弦脉冲波。使用谐振回路LC的选频感化可输出基波谐振电压和电流。

由前面载波孕育发生电路可知孕育发生的旌旗灯号有必然的驱动能力,可直接接入后极的功放进行放大年夜。为了便于后级匹配,将集电极馈电线圈兼作谐振回路,以抵消输出电容的影响,其功放电路如图4所示。

经由过程二极管的单领导通性及电容的充放电效应进行峰值检波。二极管选择检波二极管,其主如果使用检波二极管的结电容小,事情频率高及偏向电流小的特征。包络检波后的输出为不规则的波形,且其峰值小,不便于检波芯片的处置惩罚,故采纳放大年夜对照电路,再经由过程非门整形后将旌旗灯号处置惩罚为二进制码型以便于解码器的解码。其电路如图5所示。

对输出匹配收集的主要要求包括:高效率的传送能量、滤除高次谐波分量和阻抗变换3个方面,在设计匹配收集时应综合斟酌这3方面的要求。设计采纳倒L型滤波型匹配收集进行设计,因为LC元件损耗功率微小,可高效地传输功率。同时,因为其对频率的选择感化,抉择了该种电路的窄带性子。设计电路如图6所示。

采纳PT2262和PT2272进行编解码。PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出,编码芯片PT2262发出的编码旌旗灯号由地址码、数据码和同步码组成一个完备的码字,地址码和数据码均应用宽度不合的脉冲来表示,两个窄脉冲表示“0”;两个宽脉冲表示“1”。在平日应用中,一样平常采纳8位地址码和4位数据码,此时PT2262和PT2272的第1~8脚为地址设定脚,有3种状态可供选择:悬空、接正电源、接地状态,3*为6 561,以是地址编码不重复度为6 561组,只有发射端PT2262和接管端PT2272的地址编码完全相同,才能配对应用。解码芯片PT2272接管到旌旗灯号后,其地址码经两次对照核对后,VT脚才输出高电平,以确认是否吸收精确。与此同时响应的数据脚也输出与PT2262相对应的电平旌旗灯号,即一旦地址匹配,PT2262与PT2272所有引脚的电匀称相同。PT2262将数据位设置的并行数据以必然的电平要领串行输出,节制应答器部分的负载变更,以达到负载调制的感化。而经由过程负载调制并经由过程耦合线圈反馈到应答部分的旌旗灯号,经包络检波及处置惩罚后为较规则的上下电平旌旗灯号,PT2272可直接对其进行解码。编码电路如图7所示,解码电路如图8所示。两个芯片的振荡电阻必须匹配,否则接管间隔会变近以致无法接管。

2.2 应答器部分电路设计

采纳基础的二极管搭建桥式全波整流电路,以获取足够高的电压提供后级应用。其电路如图9所示。

采纳CD4066模拟开关,用PT2262编码后的旌旗灯号节制模拟开关开启。当模拟开关开通时,其等效阻值较小,相称于次级线圈的反射阻抗较小,次级线圈的反射阻抗并联到读写器线圈上,与其合营组成丙类功放的输出阻抗,从而使谐振频率偏移,丙类功放输出掉谐,且输出电压减小;而模拟开关关闭时模拟开关相称于开路,次级线圈的反射阻抗过大年夜,反射阻抗发生变更,使读写器线圈电压升高。在读写器端可经由过程检波要领检测输出电压变更,从而获得应答器的解调旌旗灯号。电路设计如图10所示。

3 系统测试

对付功率的测试可直接采纳万用表丈量各测试点的电压和回路电流,再由P=U×I谋略出功率,算得最大年夜耗损功率为365 mW。将两耦合线圈从近及远的移动,察看涉猎部分识别唆使灯的亮灭,查看最远可识别的间隔,然后用直尺丈量此间距,得出最大年夜识别间隔为12 cm。使用双踪示波器,分手反省编码发射部分的发射旌旗灯号和涉猎器部分的解码旌旗灯号,可显着看启程送数据与接管数据及数据延时的效果。经由过程测试唆使灯的亮灭环境,记录10 cm内识别精确率为95%,相应光阴《1 s。

4 停止语

本射频识别装配采纳负载调制要领、电路简单、事情靠得住,且有效前进了能量的使用率。同时采纳编、解码芯片,使系统的功耗大年夜幅低落,其芯片本身有较强的抗滋扰能力,使系统靠得住性显明前进。涉猎器采纳丙类功率放大年夜电路,效率较高,在系统总功率的限定下仍可供给充沛的功率给应答器,使涉猎器与应答器之间的通信间隔得以包管。总体上,本装配的识别间隔可达10 cm,准确率达到95%,且识别相应光阴《1 s。

责任编辑:ct

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