Apa yang bisa saya lakukan untuk meningkatkan jangkauan baca HF RFID pasif?

Saya sedang mengerjakan prototipe, salah satu fungsinya adalah untuk mendeteksi apakah suatu benda "dalam jangkauan" beberapa cm. Saat ini saya hanya menggunakan Arduino dan kit Mifare RC-522 murah yang beroperasi pada 13,56 MHz:

Saya sudah berhasil mendapatkannya untuk mendeteksi tag, tetapi hanya pada jarak sekitar 3-4 cm ketika tag diorientasikan sejajar dengan antena.

Menurut penelitian saya yang terbatas , pita HF memungkinkan rentang baca antara 10 cm dan 1 m untuk tag pasif, tergantung pada faktor-faktor seperti ukuran antena, ukuran dan orientasi tag, dan daya transceiver.

Saya menyadari bahwa pembaca murah ini tidak sesuai tugas apa adanya, tetapi saya tertarik untuk membangun sesuatu yang mencapai kisaran baca 15-20 cm.

Beberapa kriteria:

• Tidak perlu membaca beberapa tag; hanya apakah satu tag berada dalam jangkauan atau tidak.
• Tidak perlu menulis ke tag.
• Tidak dapat menggunakan tag aktif.

Saya belum berpengalaman dengan konstruksi pembaca RFID (belum) tetapi saya tertarik untuk mengetahui apa yang harus saya kejar.

Inilah beberapa hal yang saya pertimbangkan:

• Buang antena yang tertanam pada pembaca RFID yang murah dan buat antena saya sendiri yang lebih besar. Saya perlu melihat apakah MFRC522 onboard terserah tugas memberikan daya tambahan.
• Cari IC yang berbeda untuk membangun pembaca dari awal.
• Temukan solusi yang sudah jadi alih-alih mencoba membangunnya (lebih hemat biaya?).
• Gunakan sesuatu selain RFID untuk deteksi kedekatan sederhana.

Saya berpengalaman dengan mikrokontroler dan elektronik dasar, dan telah membuat proyek audio dan pencahayaan, tetapi ini adalah yang pertama dengan RFID. Karena saya tidak perlu membaca beberapa tag, yang cocok untuk RFID, saya telah mempertimbangkan mungkin semacam sensor magnet dan sensor hall-effect, tetapi jangkauannya tampaknya tidak memadai. Saya mempertimbangkan untuk menggunakan detektor kedekatan ultrasonik, tetapi aplikasi tersebut meminta untuk mendeteksi objek yang ditandai sementara mengabaikan yang tidak ditandai (ultrasonik akan menghasilkan positif palsu pada objek yang tidak ditandai). Saya telah mempertimbangkan semacam permukaan reflektif yang ditempatkan pada objek, dan mendeteksi cahaya yang dipantulkan, tetapi orientasi objek tidak cukup dapat diandalkan untuk mempertahankan keselarasan.

Jadi, singkatnya, modifikasi apa yang dapat saya lakukan untuk pembaca saya yang ada, atau teknologi alternatif apa yang harus saya kejar untuk mencapai deteksi 15-20 cm dari objek yang ditandai secara pasif?

Saya berencana untuk menghubungkan detektor kedekatan apa pun yang digunakan untuk mikrokontroler menggunakan SPI.

Saya hanya bisa menceritakan pengalaman saya: -

Jika Anda ingin mendeteksi tag tipe pasif yang tidak bertenaga pada jarak ekstrem, Anda harus mengaktifkan tag tersebut dari medan magnet yang jauh lebih besar. Membuat medan magnet Anda lebih kuat adalah satu-satunya cara saya bisa tahu (dan dapat merekomendasikan). Membuat tag Anda lebih efisien dalam memulihkan sebagian kecil dari kekuatan ini juga merupakan bagian dari kesepakatan. Membuat energi yang dibutuhkan tag lebih kecil juga merupakan bagian dari kesepakatan.

Setelah tag "pasif" menerima energi yang cukup dari medan magnet itu, ia dapat mentransmisikan sinyal RF untuk mengumumkan keberadaannya - karena hanya bertenaga sangat lemah, mungkin tidak dapat mentransmisikan lebih dari beberapa ratus microwatt. Transmisi ini tidak harus bertempur dengan medan magnet yang ada yang mendukungnya - transmisi ini harus berada pada frekuensi pembawa yang tidak terhubung dengan medan magnet daya agar ini bekerja paling efektif. Ini akan mengharuskan objek stasioner yang menghasilkan medan magnet daya mampu menerima sinyal RF ini.

Jadi sekarang Anda memiliki dua transmisi - transmisi yang memberi daya pada tag dan transmisi dari tag yang berisi data ID - tidak ada yang memiliki frekuensi yang sama jika Anda menginginkan jarak maksimum.

Pada sekitar 4 inci (mungkin 5 inci jika saya mendorongnya), sistem yang saya kembangkan dapat mendeteksi keberadaan perangkat yang biasanya tidak berdaya. Namun, saya perlu mentransmisikan sekitar 1 watt melintasi celah karena perangkat melakukan hal-hal lain yang membutuhkan daya - itu berputar pada poros dan kabel tidak akan berfungsi. Pemancar FM yang digunakannya berada pada 80MHz dan ditransmisikan sekitar 1mW. Penerima bisa mendeteksi ini sekitar 1m tetapi tidak dirancang khusus untuk mendeteksi lebih dari 4 inci. Medan magnet yang dihasilkannya cukup besar dan kumparan yang digunakan adalah luka dari kawat Litz - saya rasa itu sekitar 3 uH dan memiliki sekitar 400 volt puncak ke puncak melintasinya pada 600kHz (menghitung arus untuk diri sendiri !!). Mengoperasikan medan magnet pada 13MHz bisalebih baik tetapi mulai menjadi trade-off karena, dalam situasi Anda Anda ingin "area deteksi" menjadi besar - ini berarti koil berdiameter besar dan Anda ingin arus maksimum melaluinya untuk menghasilkan bidang yang lebih besar dan lebih jauh jangkauannya Anda berjuang melawan induktansi koil. Anda membutuhkan arus dalam koil itu untuk menghasilkan medan magnet dan semakin banyak semakin baik.

Untuk mendapatkan arus itu, saya menggunakan kawat Litz 250 untai dan penyetelan paralel untuk membuat arus yang bersirkulasi dalam koil jauh lebih besar daripada arus penggerak dari generator. Ini membuatnya lebih mudah untuk merancang generator tentunya.

Singkatnya, jika Anda ingin memberi daya pada tag pada jarak, pikirkan gulungan besar dan pikirkan kawat litz dan pikirkan penyetelan paralel untuk efisiensi maksimum. Koil penerima daya juga kehilangan sangat rendah dan sangat disetel untuk mendapatkan tegangan sebanyak mungkin ketika diatur pada jarak maksimum. Inilah yang harus Anda fokuskan dalam pendapat saya.