Технология радиочастотной идентификации RFID (Radio Frequency IDentification) давно вышла за рамки банального считывания кодов товаров на магазинных полках. Теперь RFID – это полноценная система беспроводных автономных датчиков, причем не только пассивных, но и активных. Перспективность этого направления подтверждает тот факт, что на выставке Sensors Expo & Conference 2014 в Калифорнии золотую медаль получила микросхема SLA900A от компании AMS. И было за что! SLA900A – это не только готовый RFID-транспондер, но и RFID-датчик температуры, накопитель данных, а главное – это полноценный RFID-SPI мост!
 |
|
| Рис. 1. | SLA900A от AMS: транспондер, датчик температуры и мост RFID-SPI. |
Проблема цифровой идентификации товаров, документов и других объектов была решена достаточно давно. Система EPC (Electronic Product Code) помогает не только классифицировать, но и устанавливать уникальный идентификатор каждому объекту. В итоге каждая пара джинсов на полке магазина может иметь уникальный серийный номер. Наиболее широкое распространение система EPC получила с появлением технологии радиочастотной идентификации RFID.
Система RFID включает в себя RFID-метки (транспондеры, transponder, tag) и RFID-считыватели (reader). Считыватели формируют радиоканал, который может служить не только для передачи данных, но и для питания транспондеров (Рис. 2).
 |
|
| Рис. 2. | Компоненты RFID. |
Изначально технология RFID применялась для обеспечения складской и транспортной логистики и использовала пассивные RFID-метки. Однако теперь область ее использования значительно расширилась и включает промышленность, медицину, сельское хозяйство, системы управления доступом и т.д.
Такое бурное развитие произошло благодаря росту возможностей RFID-транспондеров. Теперь это не только пассивные метки, но и полноценные активные и полуактивные датчики, которые могут иметь собственное батарейное питание и высокие интеллектуальные способности. Последний вариант стандарта RFID подразумевает наличие пяти классов меток, отличающихся применяемым диапазоном радиочастот и коммуникационными способностями:
- Class 0 – пассивные метки с диапазоном UHFl, программируемые на этапе производства (RO);
- Class 1 – пассивные метки с диапазонами UHF и HF с возможностью однократного программирования (WORM);
- Class 2 – пассивные метки с возможностью многократного программирования (RW);
- Class 3 – многократно программируемые пассивные и полупассивные датчики с возможностью записи параметров (например, температуры, давления и т.д.);
- Class 4 – многократно программируемые активные транспондеры, имеющие собственные передатчики и способные самостоятельно взаимодействовать с другими RFID-метками и считывателями;
- Class 5 – транспондеры, имеющие не только все особенности предыдущего класса, но и способные обеспечивать питанием другие метки, обеспечивать обмен данными со считывателями и с другими устройствами.
Очевидно, что RFID-метки, начиная от Class 3 и выше, – это достаточно сложные устройства. Для их создания могут потребоваться значительные усилия. Однако есть очень простой способ получить готовую систему с минимальными затратами – использовать микросхему SLA900A от компании AMS.
SLA900A – высоинтегрированный чип RFID-метки, соответствующий требованиям EPC Gen2 Class 3. Он предназначен для создания пассивных и полупассивных RFID-транспондеров Class 3 диапазона UHF (860—960 МГц), использующих для питания либо энергию радиоизлучения, либо собственный аккумулятор. Однако это еще не все! SLA900A имеет целый ряд уникальных особенностей:
- встроенный датчик температуры;
- возможность подключения двух внешних датчиков различных типов;
- способность автономной работы с записью измерений температуры во внутреннюю память;
- возможность работы в качестве моста RFID-SPI между RFID-считывателем и управляющим микроконтроллером.
Таким образом, с помощью SL900A можно создавать:
- пассивные RFID-метки;
- пассивные и полупассивные RFID-датчики температуры с питанием от радиоизлучения;
- пассивные и полупассивные RFID-датчики с питанием от аккумулятора и функцией накопления данных;
- пассивные и полупассивные RFID-датчики с управляющим микроконтроллером и питанием от аккумулятора.
При этом главная прелесть SL900A в том, что для каждого из перечисленных приложений потребуется минимум внешних компонентов, так как на борту SL900A есть все необходимое: ядро, отвечающее за реализацию RFID-интерфейса; система управления и взаимодействия с внешним контроллером по SPI; встроенный датчик температуры; аналоговые цепи для подключения внешних датчиков; система управления питанием. По этой причине для создания простейшего датчика потребуются всего лишь внешняя антенна и аккумулятор. Впрочем, можно обойтись и без аккумулятора!
 |
|
| Рис. 3. | Структурная схема SL900A. |
Питание SL900A может осуществляться от радиоизлучения считывателя или от батарейки. При этом подойдет как одна 1.5 В батарейка, так и пара последовательных батареек. Это позволит максимально упростить питание схемы в тех случаях, когда кроме SL900A на плате будут еще и другие микросхемы, например, управляющий контроллер.
Чтобы получить из SL900A беспроводной датчик температуры, потребуется только антенна. В таком режиме SL900A будет активироваться при наличии радиоизлучения от считывателя и передавать показания температуры (Рис. 4а).
 |
|
| Рис. 4. | Схемы включения SL900A. |
Если же снабдить эту систему еще и батарейным питанием (Рис. 4б), то SL900A может производить периодические измерения с хранением данных. Для этих целей предназначено 8.4 кБит пользовательской памяти. Важным достоинством микросхемы является низкое потребление – не более 250 мкА в режиме измерения температуры при 1.5 В питании. В режиме сна с работающим таймером (RTC) потребление составляет 1.6 мкА, а при глубоком сне с полностью отключенной периферией и вовсе 0.5 мкА!
Такой датчик весьма удобен, если требуется контроль за температурным режимом товаров и объектов. Например, многие медицинские препараты требуют жесткого поддержания температуры при хранении и транспортировке.
Стоит отметить, что точность измерения температуры с помощью внутреннего датчика составляет 0.5 °С. Если этого не достаточно, то следует использовать внешние датчики.
Еще больший функционал может быть достигнут при наличии дополнительного микроконтроллера со своими датчиками (Рис. 4в). При этом SL900A может выступать как мост RFID – SPI!
Чтобы максимально быстро начать работу с SL900A, следует воспользоваться демонстрационным набором SL900A-DK-STQFN16 (Рис. 5).
|
|
| Рис. 5. | Демонстрационный набор SL900A-DK-STQFN16. |
SL900A-DK-STQFN16 – демонстрационный набор на базе микросхемы RFID-метки SL900A от компании AMS. Основа набора – печатная плата, содержащая SL900A, дипольную антенну, держатель для батарейки, разъем для подключения внешних датчиков и GPIO. Кроме того, вместе с набором предоставляется демонстрационное ПО и файлы платы в САПР Altium Designer.
В качестве заключения хочется указать наиболее вероятные области применения микросхемы RFID-транспондера SL900A:
- системы обеспечения складской и транспортной логистики;
- системы мониторинга состояния среды для инженерных объектов (мостов, зданий и т.д.);
- бесконтактные измерительные системы;
- системы мониторинга популяции редких животных;
- автоматизированные торговые системы;
- автомобильные системы контроля (например, мониторы температуры и давления в шинах).
Характеристики SL900A-AQFT:
- стандарт EPC: EPC Gen 2 Class 1 и Class 3;
- диапазон частот: 860…960 МГц;
- встроенная память: 9 КБайт;
- автономный режим измерения с хранением данных: есть;
- поддерживаемые датчики: встроенный датчик температуры, два внешних датчика;
- интерфейс связи с внешним контроллером: SPI;
- питание: от радиоизлучения или от аккумулятора;
- диапазон питающих напряжений: 1.5…3 В;
- типовой ток потребления: 200 мкА (активный режим), 1.6 мкА (сон с активным RTC), 0.5 мкА (режим shutdown);
- диапазон рабочих температур: –40…+125 °C;
- корпус: 5×5 мм QFN16.
Характеристики SL900A-DK-STQFN16:
- используемая микросхема: SL900A;
- состав набора: печатная плата, батарейка, документация;
- режим работы: измерение и хранение значений температуры;
- питание: от радиоканала RFID-считывателя или от 3 В батарейки.
О компании
AMS – австрийская компания, специализирующаяся на разработке и производстве интегральных микросхем. Основными продуктами компании являются микросхемы и решения для широкого спектра приложений: RFID, датчики (температуры, движения, химического состава, изображения и цвета, освещения и др.), системы питания, системы освещения, аудио.
AMS обладает собственным производством кристаллов и микросхем, в том числе CMOS, HVCMOS и SiGe.
Посмотреть подробные характеристики приемопередатчиков от AMS
Купить SL900A на РадиоЛоцман.Цены
