RFID又稱為“射頻認證”、“射頻識別”或“非接觸式IC卡”,它的用途從食堂的飯卡、公交車、地鐵的月票卡、公民身份證到物流管理、車輛通行管理等等,越來越廣。
RFID目前使用了三個頻段:135kHz、13.56MHz和869MHz~915MHz。第一、二段為長波及短波,作用距離很近(被國家標準限制);第三段為UHF,作用距離最遠,可達10米。由于它不易仿造,存儲的信息量大,所以在發達國家已逐步代替條形碼貼在商品上。將來它還可用來代替一些電腦配件的安裝卡,貼在電腦配件上。眾所周知,現在買一臺打印機或者一塊視頻轉接卡,得先在電腦中利用安裝碟或通過其他途徑安裝驅動程序,這樣電腦才能識別,打印機才能動作,電視節目才能收到。將來新買的電腦配件上如都貼上RFID,就不用安裝碟片或尋找驅動程序,直接插入電腦便能使用。
在我國RFID技術剛起步,所以許多人對它的工作原理還不太清楚,特別是“負載調制”部分。用筆者制作的這塊實驗板,可以很清楚地了解它的工作原理。
圖1是RFID的工作原理框圖,從框圖中可知,RFID由兩部分組成。標簽(卡)主要由LC諧振回路和無源電子開關組成。當標簽(卡)靠近讀卡器的L1時,由于L2、C2回路起振,此時射頻振蕩器的能量被吸收,流過R1的電流減小,兩端壓降也隨之降低;這時若閉合開關K1,造成短路,使L2、C2回路失諧,射頻振蕩器的能量未被吸收,流過R1的電流增大,兩端壓降提高。所以只要不停地按動K1,則負載電阻R1兩端便得到一串脈沖調幅信號。該信號再經檢波即恢復出低頻脈沖信號。
圖2是讀卡器的實驗電路。兩個與非門組成的晶體振蕩器工作于13.5MHz,其輸出經過一個與非門及一只晶體管Q1放大,較強的高頻輸出電流通過0.1μF電容,流過L1、C1并聯諧振電路,然后再流過負載電阻R1回到地。負載電阻R1兩端得到等幅的振蕩信號,若該信號有外界的負載調制,會產生脈沖調幅信號,再經鍺二極管檢波即恢復出低頻脈沖信號。脈沖信號經0.47μF電容耦合到LM386加以放大,驅動揚聲器發聲。
標簽(卡)的實際電路見圖3所示,與框圖一樣,L2、C2為吸收能量的并聯諧振回路。但是開關K1換成了晶體管Q2的c-e,因此變成無觸點開關,只需從b腳輸入一個微弱的脈沖信號即可。脈沖信號本來可以用555等IC來產生,但是沒有音樂片好,因為它工作電壓低,又省電,聲音也不單調,輸出的是脈沖調寬方波。音樂片的供電是從L2、C2諧振回路上取一點能量,經鍺二極管整流而得,存儲在100μF電容中便夠用了,達到3V即可工作,若超過6V,會燒壞音樂片,所以最好在100μF電容兩端并一只穩壓管來保護。
L1(3匝)和L2(5匝)都用約φ0.5mm的單心塑料銅心線繞制。在一塊廢的電話充值卡上打上幾枚空心鉚釘就可把“卡”的電路焊裝上去,其外觀也才像IC卡。收、發兩個諧振回路都應諧振于13.5MHz,特別是“卡”,調整方法是把“卡”置于L1上面(即L2與L1重合在一塊),再帶電調節C2,使R2兩端直流電壓為最大即可,當然此時揚聲器也最響。C2調好后用漆封住,該“卡”便能“投入使用”了。實踐證明C1的調節作用不大,可留到以后慢慢調。
上面兩個電路只能用來實驗RFID最基本的工作原理,真正的RFID要復雜得多,此處的音樂片要換成單片機,揚聲器要換成電腦。
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