DIY RFID リーダー:効果的に機能する RFID リーダーの作り方

あなたのプロジェクトには電波周波数が含まれていて、素晴らしいプロジェクトのアイデアを探していますか、それとも DIY RFID リーダーについて聞いたことがあり、それについてもっと知りたいですか?

それなら、あなたは正しい場所にいます.

この記事では、RFID リーダーを紹介します。

RFID は無線周波数識別を意味し、無線周波数は多くの業界で重要です。

ただし、修理したり購入したりするのはあまり手頃な価格ではありません。さらに、その性質は複雑な場合があります。

そのため、この記事では、Arduino を使用せずに簡単な RFID リーダー回路を作成する方法を紹介します。

始めましょう!

RFID リーダーとは?

RFID チップ 2

RFID リーダーは、電波周波数を使用して RFID タグを検出し、通信します。 RFID リーダーと RFID タグはどちらも RFID テクノロジの重要な側面であり、どちらかが欠けてはなりません。

そのため、RFID タグには、RFID リーダーで読み取ることができる情報が含まれています。 RFID タグは、スーパーマーケットの商品、キーチェーン、ATM カードやクレジットカードなどのプラスチックカード、さらにはペットの皮膚の下にある盗難防止ステッカーとして見つけることができます。

一方、壁や机などの固定位置に留まる固定式 RFID リーダーがあります。 RFID タグを読み取ったり、インテリジェントデバイスやホストコンピューターと通信したりできる柔軟性の高いモバイル RFID リーダーがあります。

ここからが興味深いところです。

RFID は、携帯電話、料金所、さらにはペット追跡チップなど、ほとんどすべての消費者向け技術に見られます。また、RFID はかつて軍専用でしたが、現在では誰もがこの技術を使用して RFID タグを読み取って識別することができます。

携帯電話

さらに、パッシブ RFID とアクティブ RFID の 2 種類の RFID があります。

パッシブ RFID

パッシブ RFID を備えたシステムは、コードを保持するアンテナと回路を使用します。ただし、これらの RFID システムには電源がありません。パッシブ RFID タグは、強力な RFID レシーバーから信号を送信した場合にのみアクティブになります。

最初に、リーダーはパッシブ RFID タグのリーダーアンテナを起動し、接続された回路をオンにする低周波を送信します。

次に、タグは別の周波数を使用してコード化されたメッセージを受信者に送り返し、プロセスを完了します。

パッシブ RFID システムの範囲は 1 ～ 30 メートルです。ただし、送信周波数によって異なります。

そのため、アイテムの場所を追跡したい場合は、多数の RFID リーダーが必要になります。

さらに、パッシブ RFID タグはバッテリーに依存しません。したがって、それらは永遠に続くだけでなく、複雑さも軽減されます。

パッシブ RFID リーダーは、低周波信号のみを送信するわけではありません。また、さまざまな周波数があります。ただし、一般的に使用されるものは次のとおりです。

超高周波 – 865 MHz の周波数を約 30 メートルの範囲で送信
低周波 – 約数センチの範囲で 125 kHz の周波数を送信します
高周波数 – 13.65 MHz の周波数を 1 メートルの範囲で送信します

周波数範囲は短いですが、パッシブ RFID リーダーは手頃な価格であり、事実上永久に動作するため、多くのアプリケーションで引き続き動作します。

アクティブ RFID リーダー

Active は、コードを送信するための電源を必要とする、より強力な RFID リーダーです。これらの RFID システムは、パッシブ RFID よりも長い範囲で送信し、数百メートルに達するものさえあります。アクティブ RFID の標準動作周波数は、約 433 MHz または 915 MHz です。

アクティブ RFID には、ビーコンとトランスポンダーの 2 種類があります。

ビーコンは、リーダーからのアクティベーションを必要とせずに信号を送信できます。ただし、この機能はビーコンタグのバッテリー寿命に劇的な影響を与えます。

さらに、トランスポンダーはビーコンの反対のようなものです。それらはパッシブ RFID システムのように機能し、リーダーがコードを送信する前に信号を送信する必要があります。

パッシブ RFID とは異なり、アクティブ RFID はバッテリー容量にもよりますが、最大 5 年間使用できます。また、一部のタグのバッテリーを交換しながら、他のタグは永久バッテリーを使用できます。

注:パッシブ RFID とアクティブ RFID の両方に、書き込み可能タグと読み取り専用タグがあります。読み取り専用タグの場合、タイトルにコード化されたデータを変更することはできません .対照的に、書き込み可能なタグを使用すると、ラベルに含めるデータを選択できます。

RFID の仕組み

RFID リーダーと RFID タグの動作は異なります。一部の RFID リーダーでは、電気ネットワークに接続する必要があります。ただし、RFID タグは異なります。

スーパーマーケットの製品に貼られている典型的な RFID ステッカーや、RFID ベースのアクセス制御カードは、動作するためにいかなる形式の電源も使用しません。

彼らが使用するのは誘導の原理です。したがって、これらのタグは受動的です。

したがって、チップまたはステッカーに電力を供給するには、タグのアンテナを通る電子の流れを可能にする電磁界を除去する必要があります。

チップの電源が入ると、エンコードされた情報が無線周波数で送信されます。このプロセスを後方散乱と呼ぶことができます。

最後に、RFID リーダーが後方散乱を検出して変換し、解釈されたデータをマイクロコントローラー (Arduino など) またはコンピューターに送信します。このようにして、タグのエンコードされたメッセージを読み取ることができます。

Arduino ボード

DIY RFID リーダー– RFID リーダーの作り方

それでは、Arduino を使わずに簡単な RFID 回路を構築する方法を見てみましょう。

Arduino なしの RFID カードリーダー

これは、Arduino を使用せずに構築できる簡単な RFID 回路です。この回路には、送信機と受信機を含む 2 つの部分があります。したがって、送信機を受信機の近くに置くと、ブザーが鳴ります。

また、このプロジェクトでは、送信機と受信機の作り方を学びます。回路図は次のとおりです:

送信機の回路図

受信機の回路図

DIY RFID リーダー– 必要なコンポーネント

このプロジェクトに必要なコンポーネントは次のとおりです:

LM324 コンパレータ IC (1)
3.5V ブザー (1)
5mm LED (1)

LED

BC484 NPN トランジスタ (1)
2N2222 NPN トランジスタ (1)
33pF 可変コンデンサ (1)
ベロボード (2)
3V コイン電池 (1)
はんだ付けワイヤー (1)
ジャンパー線
82K、1K、2.2M、100K 抵抗 (5)
45W-65W はんだごて (1)
クリップ付き 9V DC バッテリー (1)
1N4148 ツェナーダイオード (1)
3 メートルの 25/16 ゲージエナメル銅線 (1)
押しボタン (1)

DIY RFID リーダー– LM324 コンパレータ IC

LM324 コンパレータ IC のピン配置図は次のとおりです。

LM324 ピン配列

DIY RFID リーダー– RFID トランスミッターの作成手順

さて、この RFID 送信機を構築するために従うべき手順は次のとおりです:

ステップ 1

プロジェクトを開始する前に、コンポーネントの準備が整っていることを常に確認してください。

ステップ 2

Vero ボードを 1 つ入手し、BF494 NPN トランジスタをボードにはんだ付けします。その後、トランジスタのベースに 82K オームの抵抗を接続し、接続をはんだ付けします。

ステップ 3

次に、10pF と 82pF のコンデンサを 82k 抵抗と並列に配置し、接続をはんだ付けします。また、1k 抵抗器を 82pF コンデンサと直列に接続し、はんだ付けします。

ステップ 4

25 ゲージの銅線を使用して、6 ターンのコイルを作成します。次に、一方の端をトランジスタのコレクタに接続し、もう一方の端を 27pF コンデンサに接続します。はんだ付けを忘れないでください。

ステップ 5

最後に、プッシュボタンとアンテナコイルセルを Veroboard に接続し、接続をはんだ付けします。

DIY RFID リーダー– RFID レシーバーの作成手順

RFID レシーバーを作成する手順は次のとおりです。

ステップ 1

Veroboard に LM324 コンパレータ IC を配置し、IC のピン 11 (-ve) とピン 4 (-ve) の間に 100uF のコンデンサを接続します。また、ピン 1 とピン 2 の間に 2.2M オームの抵抗器をはんだ付けし、ピン 2 とピン 3 の間に 100k 抵抗器を接続します。