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Présentation de la RFID

Les étiquettes radiofréquence (RFID) sont des supports physiques de codes électroniques de produits (EPC) apposés sur des articles traçables, pouvant circuler dans le monde entier, être reconnus, lus et enregistrés. Technologie clé pour la construction de l'« Internet des objets », la technologie RFID (identification par radiofréquence) a suscité un vif intérêt ces dernières années.

L'identification par radiofréquence (RFID) est une technologie de communication sans fil permettant d'identifier des cibles spécifiques et de lire et d'écrire des données associées par signaux radio, sans identification du contact mécanique ou optique entre le système et la cible. La technologie RFID repose sur le modèle de couplage transformateur (transfert d'énergie et transmission du signal entre le primaire et le secondaire) dans la gamme des basses fréquences, et sur le modèle de couplage spatial de la détection radar dans la gamme des hautes fréquences. Le radar émet un signal électromagnétique, puis transmet les informations sur la cible au radar après l'avoir atteinte.

Le signal radio est transmis par un champ électromagnétique radiofréquence et transmis par une étiquette apposée sur l'objet afin de l'identifier et de le suivre automatiquement. Certaines étiquettes sont alimentées par le champ électromagnétique émis par le dispositif de reconnaissance lors de leur identification et ne nécessitent pas de pile. De plus, l'étiquette elle-même est alimentée et peut émettre activement des ondes radio (champs électromagnétiques accordés sur une fréquence radio). L'étiquette contient des informations stockées électroniquement et identifiables à quelques mètres près. Contrairement au code-barres, l'étiquette radiofréquence n'a pas besoin d'être située dans le champ de vision de l'identifiant, mais elle peut également être intégrée à l'objet suivi.

Le lecteur d'étiquette électronique RFID communique sans fil via l'antenne et l'étiquette électronique RFID, et peut lire ou écrire le code d'identification et les données de la mémoire. La technologie RFID permet d'identifier des objets se déplaçant à grande vitesse et d'identifier plusieurs étiquettes simultanément. Son utilisation est simple et rapide.

Étiquette : Elle est composée d'un élément de couplage et d'une puce. Chaque étiquette possède un code électronique unique et est fixée à l'objet pour identifier l'objet cible.

Lecteur : un appareil qui lit (parfois écrit) les informations d'une étiquette et peut être conçu pour être portable ou stationnaire ;

Antenne : transmet les signaux RF entre les étiquettes et les lecteurs.

Figure 1 : Schéma du système RFID

Le développement des produits RFID passifs est le plus précoce, le plus abouti et le plus répandu sur le marché. Par exemple, les cartes de bus, les cartes de repas de cafétéria, les cartes bancaires, les cartes d'accès d'hôtel, les cartes d'identité de deuxième génération, etc., omniprésentes dans notre quotidien, sont des cartes à reconnaissance par contact rapproché. Les principales fréquences de fonctionnement de ces produits sont : basse fréquence 125 kHz, haute fréquence 13,56 MHz, UHF 433 MHz et UHF 915 MHz.

Les produits RFID actifs ont été progressivement développés ces dernières années. Leurs caractéristiques d'identification automatique longue distance déterminent leur vaste champ d'application et leur potentiel commercial. L'identification automatique longue distance, notamment dans les prisons et hôpitaux intelligents, les parkings intelligents, les transports intelligents, les villes intelligentes, le monde intelligent et l'Internet des objets, présente des applications majeures. La RFID active a fait son apparition dans ce domaine et appartient à la catégorie de l'identification automatique longue distance. Ses principales fréquences de fonctionnement sont UHF 433 MHz et micro-ondes 2,4 GHz et 5,8 GHz.

Le protocole de communication d'interface radio régule l'échange d'informations entre le lecteur et l'étiquette électronique, en vue d'assurer l'interconnexion et l'interopérabilité des équipements de production de différents fabricants. L'ISO/CEI a développé cinq types de protocoles d'interface radio.

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Étui de conception RFID passive

Dans les applications technologiques actuelles, les produits RFID passifs sont les plus répandus. Dans de nombreux circuits RFID passifs, le module RC522 à 13,56 MHz est fréquemment utilisé. Ce module RFID passif est largement utilisé. Le circuit d'application du RC522 utilise une alimentation 3 V CC, puis reçoit les informations via l'interface SPI pour communiquer. Le schéma d'application est présenté à la figure 2 ci-dessous :

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Figure II : Schéma d'application RC522

Le circuit d'antenne 13,56 MHz comprend un circuit de réception et un circuit d'émission. Ce dernier est divisé en une section de filtrage CEM, une section d'adaptation et une section de bobine.

Circuit de transmission : La partie de transmission du signal peut être subdivisée en circuit de filtre CEM, circuit d'adaptation de résonance et d'impédance et bobine. parmi eux :

Circuit de filtrage CEM : composé principalement d'un filtre passe-bas LC. Le signal transmis par les antennes TX1 et TX2 de la puce du lecteur est principalement de 13,56 MHz, mais des harmoniques plus élevées sont inévitables. Par conséquent, la fonction principale de ce filtre passe-bas est de filtrer les signaux indésirables supérieurs à 13,56 MHz. Cela facilite la communication entre le lecteur et la carte, et réduit également les interférences électromagnétiques de l'antenne avec l'espace ou les circuits à proximité.

Circuit d'adaptation : Cette section ajuste principalement la fréquence de résonance de l'antenne à environ 13,56 MHz. Cela permet d'augmenter l'amplitude du signal sur la bobine et de faciliter le rayonnement du champ magnétique. De plus, le circuit d'adaptation doit adapter la résistance du circuit émetteur à la résistance de sortie de la puce de lecture, généralement 50 ohms (différente de celle de la puce). Cela permet à l'antenne d'obtenir une puissance maximale, ce qui améliore la distance de lecture.

Bobine : La bobine peut être une bobine PCB ou une bobine en fil de cuivre.

Circuit de réception : Le circuit de réception du signal est relativement simple et se compose de quatre composants. Le condensateur Cmin lit de manière stable la tension de référence fixe Vmin fournie en interne par la puce, et R1 introduit cette tension de référence sur la broche RX pour ajouter un signal fixe à la puce. En niveau continu, CRx du circuit de génération introduit le signal de rétroaction et Vmin est superposé à la puce. En ajustant le rapport entre R2 et R1, l'amplitude du signal de la broche Rx peut être ajustée afin d'optimiser la distance de lecture de la puce.

Notez également les points suivants dans la conception du PCB :

L'ensemble du circuit émetteur doit respecter une conception symétrique. Les longueurs de trace des deux signaux de Tx1 et Tx2 doivent être aussi cohérentes que possible.

Les deux inducteurs doivent être emballés avec plus de 0805, pour garantir qu'il y a suffisamment de courant (680nH/0805), sinon cela n'est pas propice à la lecture de cartes longue distance.

La longueur et la largeur de la bobine du circuit imprimé dépendent de la situation. Si le circuit imprimé n'est pas limité par le moule, il peut être conçu pour correspondre à la longueur et à la largeur d'une carte standard. Si la taille de la bobine est limitée, sa surface peut également être réduite. Le principe général est de concevoir une carte de la même taille que celle de la carte lue. Le nombre de spires de la bobine, ainsi qu'une longueur et une largeur de 4 x plus de 3 x 3 cm, peuvent être trop importants pour ajuster les paramètres. Si la longueur est inférieure à 3 x 3 cm, le nombre de spires peut être porté à 6 cercles ou plus ; la largeur des pistes de la bobine du circuit imprimé est comprise entre 0,5 mm et 1 mm, et l'espacement et la largeur des lignes peuvent être identiques. De plus, la transition des coins de la bobine est optimale avec un arc de cercle.

Partie de bobine, pas une grande surface de cuivre, sinon cela provoquera une perte grave de l'effet de courant de Foucault du champ magnétique, il faut faire attention à la portée de la bobine (tout l'espace autour de la bobine) ne peut pas avoir une grande surface de composants métalliques, objets métalliques, revêtement métallique et ainsi de suite.

La terre de tous les appareils de l'ensemble du circuit de transmission doit être connectée à la même ligne de terre et revenir à la broche TVSS de la puce, et une grande zone de cuivre ne peut pas être recouverte à proximité du dispositif du circuit d'antenne, et les appareils sont connectés par des fils.

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pour résumer

À l'ère du développement continu de l'Internet des objets (IoT), la RFID, en tant que couche de détection, entretient des liens étroits avec l'IoT. Ces dernières années, la technologie RFID a considérablement accru les fonctionnalités de l'IoT et enrichi son contenu. Le développement de l'IoT a également favorisé son développement et son application, notamment pour l'IoT et les médicaments. Répondant à des exigences spécifiques, les étiquettes RFID peuvent non seulement fournir des informations statiques sur les marchandises, mais aussi sur leur localisation, la température et l'humidité ambiantes, ainsi que d'autres informations dynamiques, améliorant ainsi considérablement leur intelligence. Actuellement, l'IoT utilisant la couche de détection RFID permet la communication interhumaine et interhumaine, mais pour assurer la communication et l'interaction interobjets dans le futur IoT, il est nécessaire de la moderniser et d'y intégrer le niveau d'intelligence nécessaire à la fabrication d'étiquettes RFID intelligentes. Par ailleurs, la normalisation, l'interopérabilité, les accords, la réglementation et les technologies de connexion doivent encore être améliorés.