В нашей конструкции, как вы заметили, не определено значение индуктивности катушки. Для улучшения приема, а следовательно, для увеличения дальности распознавания RFID метки, индуктивность и емкость должны быть настроены на резонансную частоту. В нашем случае частота несущей 125 кГц.
Используя значение паразитной емкости (около 30 пФ) и несущей частоты (125 кГц), мы можем подсчитать значение индуктивности из следующей формулы:
Результат вычислений – индуктивность 54.04 мГн.
Однако, значение паразитной емкости – это аппроксимация. Реальное значение этой емкости будет различным даже для идентичных микроконтроллеров, а также, это значение будет зависеть от внешних факторов (температуры, напряжения питания, тактовой частоты). Поэтому использование в контуре только паразитной емкости делает невозможной его точную настройку. Решение в данном случае – добавить внешний конденсатор параллельно катушке, емкость которого должна быть не менее 1 нФ, чтобы исключить влияние паразитной емкости.
Настроенная приемная антенна нашего RFID эмулятора – не единственный фактор, который учитывают для увеличения дальности приема. Работа на частоте 125 кГц (длина волны 2400 м) означает, что при малом расстоянии считывания, электромагнитное поле, создаваемое считывателем, может рассматриваться как переменное магнитное поле. Бóльшая антенна получит больше магнитного потока, чем маленькая, и бóльшее напряжение будет наведено на ее выводах.
Использованная в эксперименте индуктивность (см. видео в первой части) – заводского производства, имеет малую физическую область, поэтому и расстояние считывания также невелико.
Мы можем сконструировать лучший вариант. Например, винтовая катушка, намотанная на каркасе цилиндрической формы. Для расчета такой катушки вы можете воспользоваться он-лайн инструментом – калькулятор для расчета индуктивности. После сборки катушки не забудьте подобрать соответствующий конденсатор для настройки контура в резонанс с несущей частотой. При проведении автором экспериментов хорошие результаты дала катушка индуктивностью 120 мкГн с конденсатором 10 нФ.
| схемы на микроконтроллерах |
Для справки, антенна используемая в первом эксперименте, имела индуктивность 10 мГн, конденсатора для подстройки контура также нет, использовалась лишь паразитная емкость портов ввода/вывода. Поэтому дальность считывания RFID метки очень невелика и эмулятор работает только к некоторых точках относительно считывателя (это очень хорошо видно на видео), а точнее – он работает только в точках, где магнитное поле максимально.
Еще одним усовершенствованием является включение разделительного конденсатора по питанию микроконтроллера для повышения стабильности работы. Конденсатора емкость 100 нФ будет вполне достаточно.
В итоге, схема со всеми усовершенствованиями примет следующий вид:
Микроконтроллер, использующийся в нашем проекте – PIC12F683. Однако, можно применить любой другой микроконтроллер серий PIC12А или PIC16F, причем при компиляции исходного кода для другого микроконтроллера не потребуется внесения каких-либо изменений.
