Was kann ich tun, um die passive HF-RFID-Lesereichweite zu erhöhen?

Ich arbeite an einem Prototyp, dessen Funktion darin besteht, zu erkennen, ob sich ein Objekt um einige Zentimeter "in Reichweite" befindet. Im Moment verwende ich nur ein Arduino und ein billiges Mifare RC-522-Kit , das mit 13,56 MHz arbeitet:

Ich habe es erfolgreich geschafft, das Etikett zu erkennen, aber nur in einem Abstand von ca. 3-4 cm, wenn das Etikett parallel zur Antenne ausgerichtet ist.

Nach meiner begrenzten Forschung ermöglicht das HF-Band Lesebereiche zwischen 10 cm und 1 m für passive Tags, abhängig von Faktoren wie Antennengröße, Taggröße und -ausrichtung sowie Transceiverleistung.

Mir ist klar, dass dieser kostengünstige Leser nicht so ist, wie er ist, aber ich bin daran interessiert, etwas zu bauen, das Lesereichweiten von 15 bis 20 cm erreicht.

Einige Kriterien:

• Sie müssen nicht mehrere Tags lesen. nur ob ein Tag in Reichweite ist oder nicht.
• Sie müssen nicht in das Tag schreiben.
• Ein aktives Tag kann nicht verwendet werden.

Ich habe (noch) keine Erfahrung mit dem Bau von RFID-Lesegeräten, bin aber daran interessiert zu wissen, was ich tun soll.

Hier sind einige Dinge, die ich berücksichtigt habe:

• Lassen Sie die eingebettete Antenne auf dem billigen RFID-Lesegerät fallen und bauen Sie meine eigene, größere Antenne. Ich muss sehen, ob der integrierte MFRC522 der Aufgabe gewachsen ist, zusätzliche Leistung bereitzustellen .
• Suchen Sie nach einem anderen IC, um den Sie einen Reader von Grund auf neu erstellen können.
• Finden Sie eine fertige Lösung, anstatt zu versuchen, eine zu erstellen (kostengünstiger?).
• Verwenden Sie zur einfachen Näherungserkennung etwas anderes als RFID.

Ich habe Erfahrung mit Mikrocontrollern und grundlegender Elektronik und habe Audio- und Beleuchtungsprojekte durchgeführt, aber dies ist eine Premiere mit RFID. Da ich nicht mehrere Tags lesen muss, für die RFID geeignet ist, habe ich vielleicht eine Art Magnet- und Hall-Effekt-Sensor in Betracht gezogen, aber die Reichweite scheint nicht angemessen zu sein. Ich habe überlegt, einen Ultraschall-Näherungsdetektor zu verwenden, aber die Anwendung fordert, dass das markierte Objekt erkannt wird, während nicht markierte ignoriert werden (Ultraschall würde bei nicht markierten Objekten zu falsch positiven Ergebnissen führen). Ich habe eine Art reflektierende Oberfläche in Betracht gezogen, die auf dem Objekt platziert ist und reflektiertes Licht erkennt, aber die Ausrichtung des Objekts ist nicht zuverlässig genug, um die Ausrichtung aufrechtzuerhalten.

Kurz gesagt: Welche Änderungen kann ich an meinem vorhandenen Lesegerät vornehmen oder welche alternative Technologie sollte ich anwenden, um eine 15-20-cm-Erkennung eines passiv markierten Objekts zu erreichen?

Ich plane, den verwendeten Näherungsdetektor über SPI an einen Mikrocontroller anzuschließen.

Ich kann nur meine Erfahrungen erzählen:

Wenn Sie ein normal nicht mit Strom versorgtes passives Etikett in extremen Entfernungen erkennen möchten, müssen Sie dieses Etikett aus einem wesentlich größeren Magnetfeld mit Strom versorgen. Nur wenn ich Ihr Magnetfeld stärker mache, kann ich es wissen (und empfehlen). Es ist auch Teil des Geschäfts, Ihr Tag effizienter zu machen, um einen Bruchteil dieser Leistung wiederzugewinnen. Es ist auch Teil des Geschäfts, den Energiebedarf des Tags zu verringern.

Sobald das "passive" Tag genügend Energie von diesem Magnetfeld empfängt, kann es ein HF-Signal senden, um seine Anwesenheit anzuzeigen. Da es nur sehr schwach mit Strom versorgt wird, kann es möglicherweise nicht mehr als einige hundert Mikrowatt übertragen. Diese Übertragung sollte nicht mit dem vorherrschenden Magnetfeld kämpfen müssen, das sie antreibt - sie sollte auf einer Trägerfrequenz liegen, die nicht mit dem Leistungsmagnetfeld verbunden ist, damit dies am effektivsten funktioniert. Dies erfordert, dass das stationäre Objekt, das das Leistungsmagnetfeld erzeugt, dieses HF-Signal empfangen kann.

Jetzt haben Sie also zwei Übertragungen - die Übertragung, die das Tag antreibt, und die Übertragung von dem Tag, das ID-Daten enthält -, und beide haben nicht die gleiche Frequenz, wenn Sie die maximale Entfernung wünschen.

Bei ungefähr 4 Zoll (vielleicht 5 Zoll, wenn ich es drückte) konnte ein von mir entwickeltes System das Vorhandensein eines normalerweise nicht mit Strom versorgten Geräts erkennen. Ich musste jedoch ungefähr 1 Watt über die Lücke übertragen, da das Gerät andere Dinge tat, die die Energie benötigten - es drehte sich auf einer Welle und die Drähte funktionierten nicht. Der verwendete FM-Sender war bei 80 MHz und wurde mit etwa 1 mW gesendet. Der Empfänger konnte dies in etwa 1 m Entfernung erkennen, war jedoch nicht speziell dafür ausgelegt, mehr als 4 Zoll zu erkennen. Das erzeugte Magnetfeld war ziemlich groß und die verwendete Spule war aus Litzendraht gewickelt - ich schätze, es war ungefähr 3 uH und hatte ungefähr 400 Volt Spitze zu Spitze bei 600 kHz (berechnen Sie den Strom selbst !!). Betrieb des Magnetfeldes bei 13MHz könnteBesser sein, aber es wird zu einem Kompromiss, weil Sie in Ihrer Situation möchten, dass der "Erfassungsbereich" groß ist - dies bedeutet eine Spule mit großem Durchmesser und Sie möchten maximalen Strom durch sie, um das größere und weitreichendere Feld zu erzeugen Sie kämpfen gegen die Induktivität der Spule. Sie benötigen Strom in dieser Spule, um ein Magnetfeld zu erzeugen, und je mehr desto besser.

Um diesen Strom zu erhalten, habe ich 250-Litzen-Litzendraht und parallele Abstimmung verwendet, um den zirkulierenden Strom in der Spule viel größer als den Antriebsstrom vom Generator zu machen. Dies erleichtert natürlich das Design des Generators.

Kurz gesagt, wenn Sie den Tag auf Distanz, denken große Spule an der Macht wollen und Litzendraht denkt und parallel Tuning für maximale Effizienz denken. Die Leistungsempfangsspule war ebenfalls sehr verlustarm und stark abgestimmt, um bei maximaler Entfernung so viel Spannung wie möglich zu erhalten. Darauf sollten Sie sich meiner Meinung nach konzentrieren.