Lettore RFID Arduino compatibile [Progetto Completo Open Source]

Il progetto descritto in questo articolo vuole rappresentare una solida base per lo sviluppo di applicativi RFID. Combinando il microcontrollore ATMEGA328P e il modulo EM-18 è possibile realizzare un semplice sistema per il comando di automatismi attraverso lettori card RFID. Il dispositivo EM-18 è uno dei lettori più comunemente usati per leggere i tag a 125KHz. Dispone di un basso consumo energetico, basso costo, fattore di forma ridotto e facilità di utilizzo. 

Introduzione

L'utilizzo della tecnologia di identificazione a radiofrequenza, conosciuta come RFID, sta crescendo rapidamente in molte applicazioni industriali e commerciali. La tecnologia RFID consente la raccolta dati in modalità wireless con l'utilizzo di tag o etichiette elettroniche per l'identificazione o per l'attivazione di automatismi. Il progetto in questione utilizza il micro ATmega328p e un modulo lettore RFID (EM-18). Il lettore RFID EM-18 può essere interfacciato direttamente con i microcontrollori usando il protocollo UART o un convertitore RS232. Il modulo irradia a 125KHz attraverso le sue bobine e quando viene rilevato un tag RFID passivo da 125KHz, il suo campo verrà energizzato per attivare vari automatismi. Questi tag RFID passivi sono costituiti principalmente da IC CMOS EM4102 ultra low-power alimentato dal campo generato dal lettore. Il microcontrollore è basato su una architettura a 8 bit AVR RISC di Atmel che combina la memoria flash ISP di 32 kB con capacità di lettura a scrittura, 1 kB di EEPROM, 2 kB di SRAM, 23 linee I/O di uso generale, 32 registri di lavoro, tre timer flessibili, interrupt interni ed esterni, programmazione seriale USART, interfaccia seriale a due fili, porta seriale SPI, convertitore A/D da 10 canali (8 canali per package TQFP e QFN / MLF), Timer programmabile con oscillatore interno e cinque modalità di risparmio energetico selezionabili. Il dispositivo funziona tra 1,8 e 5,5 volt e raggiunge un throughput che si avvicina a 1 MIPS per MHz.

La tecnologia RFID

L'acronimo RFID si riferisce a piccoli dispositivi elettronici che consistono in un piccolo chip e un'antenna.  Il dispositivo RFID serve nello stesso modo di un codice a barre o di una striscia magnetica sul retro di una carta di credito o carta ATM: ovvero, fornisce un identificativo univoco per quell'oggetto. E, proprio come un codice a barre o una striscia magnetica che deve essere scansionata per ottenere le informazioni, il dispositivo RFID deve essere sottoposto a scansione per recuperare le informazioni di identificazione. La tecnologia RFID è disponibile da oltre cinquant'anni. È solo di recente, la capacità di fabbricare i dispositivi RFID è arrivata al punto in cui possono essere utilizzati come un inventario o un dispositivo di controllo "throwaway".  Un motivo per cui è stato impiegato tanto tempo per una completa diffusione della tecnologia RFID è stata la mancanza di standard nel settore. La maggior parte delle aziende investite nella tecnologia RFID usa solo i tag per monitorare gli elementi all'interno del loro controllo; molti dei vantaggi di RFID vengono quando gli elementi vengono tracciati da un'azienda all'azienda o da un paese all'altro. Un sistema di identificazione radio-frequenza ha tre parti di design: un'antenna di scansione, un ricetrasmettitore con un decodificatore per interpretare i dati, un transponder - il tag RFID.  L'antenna di scansione emette segnali radiofrequenza in una gamma relativamente breve. La radiazione RF oltre a fornire un mezzo per comunicare con il transponder (il tag RFID), provvede ad alimentare il tag RFID con energia sufficiente per la comunicazione (nel caso di tag RFID passivi).  Questa è una parte assolutamente fondamentale della tecnologia; i tag non hanno bisogno di contenere le batterie e possono quindi rimanere utilizzabili per lunghi periodi di tempo (forse decenni).

Le antenne di scansione possono essere fissate permanentemente su una superficie: sono disponibili antenne palmari costruite in qualsiasi forma.  Quando un tag RFID passa attraverso il campo dell'antenna di scansione, rileva il segnale di attivazione dall'antenna che "sveglia" il chip RFID e trasmette le informazioni sul suo microcontrollore.  Inoltre, il tag RFID può essere di uno dei due tipi (attivi e passivi). I tag RFID attivi hanno la propria fonte di alimentazione; il vantaggio di questi tag è che il lettore può essere molto più lontano con un buon segnale. I tag RFID passivi, tuttavia, non richiedono batterie e possono essere molto più piccole e hanno una durata di vita praticamente illimitata.

I tag RFID possono essere letti in una grande varietà di circostanze in cui i codici a barre o altre tecnologie di lettura ottica sono inutili. Il tag non deve essere sulla superficie dell'oggetto (e quindi non è soggetto ad usura). Il tempo di lettura è tipicamente inferiore a 100 millisecondi. La segnalazione tra il lettore e il tag è eseguita in diversi modi, a seconda della banda di frequenza utilizzata dal tag. I tag che operano sulle bande LF e HF sono, in termini di lunghezza d'onda radio, molto vicini all'antenna del lettore perché sono solo una piccola percentuale di lunghezza d'onda. In questa regione di campo vicino, il tag è strettamente accoppiato elettricamente con il trasmettitore nel lettore. Nella banda UHF e frequenze superiori, il tag è più di una lunghezza d'onda radio distante dal lettore, richiedendo un approccio diverso. I tag attivi possono contenere trasmettitori e ricevitori separati funzionalmente e il tag non deve rispondere ad una frequenza relativa al segnale di interrogazione del lettore (figura 1).

Figura 1: schema a blocchi generale di un sistema RFID

Esistono due approcci fondamentali di progettazione RFID per [...]

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4 Commenti

  1. Giovanni Di Maria Giovanni Di Maria 10 agosto 2017
  2. francesco.col 10 agosto 2017
    • francesco.col 10 agosto 2017
  3. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 10 agosto 2017

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