TECHNIKA RFID I JEJ APLIKACJE



Podobne dokumenty
UNIWERSALNY PULPIT STEROWANIA

Bezpieczeństwo systemów komputerowych

CZYTNIK ZBLIŻENIOWY RFID-UR80D

DTR.ZL APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ INSTRUKCJA OBSŁUGI (DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA)

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

Sieci komputerowe cel

2.1 INFORMACJE OGÓLNE O SERII NX

INSTRUKCJA OBS UGI

STEROWNIKI NANO-PLC NA PRZYKŁADZIE STEROWNIKA LOGO!

Zagospodarowanie magazynu

Systemy mikroprocesorowe - projekt

CO TO JEST RFID? SKŁADNIKI SYSTEMU. W podstawowej konfiguracji system składa się z:

Konstrukcja sterownika oparta na 32-bitowym procesorze

tel/fax lub NIP Regon

Wykład 2. Interfejsy I 2 C, OneWire, I 2 S

HiTiN Sp. z o. o. Przekaźnik kontroli temperatury RTT 4/2 DTR Katowice, ul. Szopienicka 62 C tel/fax.: + 48 (32)

PROJEKTOWANIE PROCESÓW PRODUKCYJNYCH

Oprogramowanie klawiatury matrycowej i alfanumerycznego wyświetlacza LCD

Tester pilotów 315/433/868 MHz MHz

Zakłócenia. Podstawy projektowania A.Korcala

System nagłośnieniowy i dźwiękowy system ostrzegawczy Bosch Praesideo

Pomiar mocy pobieranej przez napędy pamięci zewnętrznych komputera. Piotr Jacoń K-2 I PRACOWNIA FIZYCZNA

Automatyka. Etymologicznie automatyka pochodzi od grec.

PRZEPISY KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

PRZEMYSŁOWY ODTWARZACZ PLIKÓW MP3 i WAV

System Informatyczny CELAB. Przygotowanie programu do pracy - Ewidencja Czasu Pracy

epuap Ogólna instrukcja organizacyjna kroków dla realizacji integracji

Bazy danych. Andrzej Łachwa, UJ, /15

INFORMATOR TECHNICZNY GE FANUC. Rezerwacja w sterownikach programowalnych GE Fanuc. Standby Redundancy najprostszy system rezerwacji

TABELA ZGODNOŚCI. W aktualnym stanie prawnym pracodawca, który przez okres 36 miesięcy zatrudni osoby. l. Pornoc na rekompensatę dodatkowych

Generalnie przeznaczony jest do obsługi systemów klimatyzacyjnych i chłodniczych.

Administrator Konta - osoba wskazana Usługodawcy przez Usługobiorcę, uprawniona w imieniu Usługobiorcy do korzystania z Panelu Monitorującego.

INSTRUKCJA OBSŁUGI MC-2810 CYFROWY SYSTEM GŁOŚNIKOWY 5.1 KANAŁÓW DO KINA DOMOWEGO

Instrukcja obsługi zamka. bibi-z50. (zamek autonomiczny z czytnikiem identyfikatora Mifare)

Przedsiębiorstwo WielobranŜowe GALKOR Sp. z o.o. ul. Ogrodowa Koronowo Tel:

Sieci komputerowe. Definicja. Elementy

PERSON Kraków

Grupa bezpieczeństwa kotła KSG / KSG mini

Regulamin organizacji przetwarzania i ochrony danych osobowych w Powiatowym Centrum Kształcenia Zawodowego im. Komisji Edukacji Narodowej w Jaworze

Załącznik nr 8. Warunki i obsługa gwarancyjna

Przemienniki częstotliwości

Lublin, Zapytanie ofertowe

PROCEDURA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO. w Urzędzie Gminy Mściwojów

Niniejszy dokument obejmuje: 1. Szablon Umowy zintegrowanej o rachunek ilokata, 2. Szablon Umowy zintegrowanej o rachunek ilokata oraz o rachunek

Programator pamięci EEPROM

BEZPIECZEŃSTWO INFORMACYJNE I CYBERNETYCZNE

OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA DO ZAPYTANIA KE1/POIG 8.2/13

2.Prawo zachowania masy

DOTACJE NA INNOWACJE. Zapytanie ofertowe

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA

INSTRUKCJA RUCHU I EKSPLOATACJI SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

Wprowadzenie elementów bezobsługowego systemu parkingowego przy ul. Wigury w Piekarach Śląskich.

Wdrożenie modułu płatności eservice dla systemu Virtuemart 2.0.x

SYSTEM PASZPORTYZACJI I KONTROLI URZĄDZEŃ EX

API transakcyjne BitMarket.pl

Komputer i urządzenia z nim współpracujące

Gruntowy wymiennik ciepła PROVENT- GEO

Strategia rozwoju sieci dróg rowerowych w Łodzi w latach

Generator obrazu transakcji fiskalnych, FG-40

Sterownik Silnika Krokowego GS 600

INSTRUKCJA OBSŁUGI WD2250A. WATOMIERZ 0.3W-2250W firmy MCP

PoluProduction. <jedi> Vision. Version 1.0

- o zmianie o Krajowym Rejestrze Sądowym

Zintegrowane Systemy Zarządzania Biblioteką SOWA1 i SOWA2 SKONTRUM

Warunki Oferty PrOmOcyjnej usługi z ulgą

Implant ślimakowy wszczepiany jest w ślimak ucha wewnętrznego (przeczytaj artykuł Budowa ucha

Bojszowy, dnia r. Znak sprawy: GZOZ/P1/2010 WYJAŚNIENIE TREŚCI SIWZ

System do kontroli i analizy wydawanych posiłków

Politechnika Warszawska Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych ul. Koszykowa 75, Warszawa

Tester pilotów 315/433/868 MHz

Harmonogramowanie projektów Zarządzanie czasem

Zobacz to na własne oczy. Przyszłość już tu jest dzięki rozwiązaniu Cisco TelePresence.

Śrubka zamykająca Uchwyt ścienny Przycisk kontrolny Lampka kontrolna

Modułowy system aluminiowy o nieograniczonych możliwościach. Nieograniczony wybór różnych urządzeń o dowolnych. do zastosowania w służbie zdrowie.

Wrocław, 20 października 2015 r.

Biuro Administracyjno-Gospodarcze Warszawa, dnia r. UR.BAG.AGG US.1

Podstawowe definicje

STEROWANIE DYSKRETNE PLC TECHNOLOGICZNEGO PROCESU UTYLIZACJI ODPADÓW

Instrukcja postępowania w celu podłączenia do PLI CBD z uwzględnieniem modernizacji systemu w ramach projektu PLI CBD2

Segmenty rynku sterowników. Segmenty rynku sterowników. Segmenty rynku sterowników. Typy budowy sterowników. Typy budowy sterowników

WNIOSEK O WYDANIE DECYZJI O ŚRODOWISKOWYCH UWARUNKOWANIACH ZGODY NA REALIZACJĘ PRZEDSIĘWZIĘCIA*

Rodzaje i metody kalkulacji

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

AUTOMATYKA CHŁODNICZA I KLIMATYZACYJNA

Utrzymanie aplikacji biznesowych SI PSZ

DZIENNIK UCZESTNIKA PRAKTYK ZAWODOWYCH. realizowanych dla nauczycieli i instruktorów kształcących w zawodzie TECHNIKA LOGISTYKA

MUP.PK.III.SG /08 Lublin, dnia r.

VinCent Office. Moduł Drukarki Fiskalnej

Instrukcja Obsługi STRONA PODMIOTOWA BIP

ROZDZIELACZ PROGRESYWNY BVA

Spis treści. Rozdział 1 ewyniki. mmedica - INSTR UKC JA UŻYTKO W NIKA

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

Stowarzyszenie REFA Wielkopolska Poznań, ul. Rubież 46 C3, Poznań

newss.pl Ultraszybki internet nowej generacji - UPC Fiber Power

Sieć komputerowa grupa komputerów lub innych urządzeo połączonych ze sobą w celu wymiany danych lub współdzielenia różnych zasobów, na przykład:

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

INFORMACJA PRASOWA. Cel: zakup komputerów, budowa sieci LAN, zakup i wdroŝenie aplikacji aktualnie dostępnych na rynku.

Excel w logistyce - czyli jak skrócić czas przygotowywania danych i podnieść efektywność analiz logistycznych

Transkrypt:

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej Nr 22 XVI Seminarium ZASTOSOWANIE KOMPUTERÓW W NAUCE I TECHNICE 2006 Oddział Gdański PTETiS Referat nr 4 TECHNIKA RFID I JEJ APLIKACJE Leszek DĘBOWSKI Instytut Elektrotechniki Oddział w Gdańsku, 80-557 Gdańsk, ul. Narwicka 1 tel: (058) 3431291 w. 213 fax: (058) 3431295 e-mail: leszek.debowski@iel.gda.pl Układy i systemy wykorzystujące technikę RFID (ang. Radio Frequency Identification) stanowią obecnie bardzo dynamicznie rozwijającą się dziedzinę elektroniki. Karty i etykiety radiowe znajdują zastosowania w przemyśle o coraz wyŝszym stopniu automatyzacji, jak równieŝ we współczesnych rozwiązaniach związanych z Ŝyciem codziennym. W referacie omówiono podstawy koncepcyjne i ewolucję technologii RFID. Opisano jeden ze współczesnych standardów standardów - MIFARE. Przedstawiono przykładową strukturę czytnika RFID i podano przykłady aplikacyjne. 1. WSTĘP We współczesnym rozumieniu RFID jest technologią obejmującą bilateralną radiową transmisję danych pomiędzy czytnikami i transponderami, które wykonywane są obecnie w postaci elektronicznych etykiet mocowanych na stałe do określonych obiektów, bądź teŝ funkcjonują jako rozwiązania przenośne. Kształty i wymiary produkowanych obecnie transponderów są bardzo zróŝnicowane i uzaleŝnione od wymagań aplikacyjnych. Na przestrzeni ostatnich kilku lat nastąpił niezwykle szybki wzrost zastosowań RFID dzięki opracowaniu tanich transponderów pasywnych. Niezbędne do pracy napięcie zasilające pojawia się z chwilą umieszczenia ich w odpowiednio silnym polu elektromagnetycznym czytnika [1] [3]. Dzięki nowym rozwiązaniom technologicznym moŝliwe jest masowe wykorzystanie transponderów pasywnych, które osadzane są w formie struktur planarnych na róŝnorodnych, w tym takŝe elastycznych podłoŝach [4]. 2. PODSTAWY I EWOLUCJA TECHNOLOGII RFID Najprostszy system RFID składa się z pojedynczego czytnika i transpondera komunikujących się między sobą w sposób bezkontaktowy, poprzez łącze radiowe. Dwukierunkowa transmisja danych jest moŝliwa wówczas, gdy transponder znajduje się w polu elektro- Recenzent: Dr inŝ. Dariusz Świsulski - Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

- 32 - magnetycznym wytwarzanym przez antenę czytnika. Stosowane są rozwiązania wykorzystujące zakres pól bliskich i dalekich, co pokazują rysunki 1 i 2: - zakres pól bliskich, częstotliwości 125 134kHz (pasmo LF), 13.56MHz (HF), - zakres pól dalekich (pasmo UHF), częstotliwości 433MHz, 868 965MHz i częstotliwości mikrofalowe 2.45GHz, 5.8GHz. Rys. 1. Schemat blokowy zestawu RFID pracującego w paśmie niskich częstotliwości Rys. 2. Schemat blokowy zestawu RFID pracującego w paśmie wysokich częstotliwości Transponder pasywny nie posiada własnego źródła zasilania, a energia niezbędna do działania czerpana jest z czytnika. Układ zasilający magazynuje ją w kondensatorze, skąd czerpią ją poszczególne obwody elektroniczne transpondera. Transponder pasywny nie przesyła Ŝadnego fizycznego sygnału do czytnika, zaburza jedynie jego nośną, co jest interpretowane jako zwrotny ciąg danych. Zasięg rozwiązania pasywnego nie przekracza kilku metrów (pasmo UHF). Opracowanie bardzo tanich i dojrzałych technologicznie transponderów pasywnych (obecnie około 0.2euro) stało się główna przyczyną gwałtownego rozwoju aplikacji RFID w ostatnich latach. Transponder aktywny wyposaŝony jest we własny nadajnik radiowy i zasilanie bateryjne, transmisja ma zasięg do 100m. Zakres jego zastosowań jest ograniczony, ze względu na wysoki koszt (10 30euro). W określonych aplikacjach moŝe samodzielnie inicjować transmisję danych. Transponder semi-pasywny posiada zasilanie bateryjne, lecz transmisja danych moŝe odbywać się jedynie w obecności pola czytnika. Transpondery mogą być wykonywane w wersji RO (ang. Read Only) z pamięcią tylko do odczytu lub jako RW (ang. Read-Write) z moŝliwością zapisu informacji w nieulotnej pamięci E 2 PROM, bądź FRAM. W najprostszej wersji transponder typu RO wysyła jedynie 64- lub 96-bitowy kod produktu EPC (ang. Electronic Product Code). Jest on odpowiednikiem EAN/UPC (ang. European Article Number / Universal product Code) stosowanego w stosowanego w technice kodów kreskowych. Najnowsza generacja transponderów RFID dla pasma 13.56MHz, opracowana przez firmę Fujitsu [8] wyposaŝona jest reprogramowalną pamięć FRAM o pojemności 2kB. Zarówno zapis jak i odczyt całego obszaru pamięci trwa ok. 1.5s. Liczba reprogramowań wynosi 10 10.

- 33 - W systemach RFID stosowane są róŝne metody kodowania danych, m.in. NRZ (ang. Non Return Zero), Manchester oraz róŝnicowe. W sytuacji, gdy w zasięgu czytnika moŝe znaleźć się jednocześnie dwa lub więcej transponderów konieczne staje się stosowanie protokołów antykolizyjnych. Istotnym elementem związanym z transmisją jest równieŝ bezpieczeństwo danych, przy czym ze względu na niewielką moc obliczeniową transpondera funkcje kryptograficzne przejmuje zazwyczaj czytnik. Bardziej szczegółowe ujęcie rozwiązań technologii RFID znaleźć moŝna w artykule [1]. Perspektywą dla nowych zastosowań RFID jest tendencja do integracji w strukturze transpondera części radiowej, mikroprocesora z pamięcią oraz bloków o charakterze pomiarowym wyposaŝonych w zintegrowane czujniki wielkości fizycznych (temperatury, ciśnienia, wilgotności). Ze względu na coraz powszechniejsze występowanie urządzeń i systemów RFID waŝne staje się ograniczanie szkodliwości oddziaływań występujących pól na organizm człowieka. TakŜe inne uwarunkowania, m.in. związane z kompatybilnością elektromagnetyczną powodują, Ŝe poprawna praca systemu RFID wymaga spełnienie stosownych norm (np. EN 300330), w tym ograniczenia natęŝenia pola magnetycznego, wytworzonego przez antenę nadawczą w przypadku systemów niskiej częstotliwości oraz ograniczenia efektywnej mocy wypromieniowanej dla systemów pracujących w obszarze UHF i mikrofal. 3. MIFARE STANDARD RFID Jednym z powszechnie stosowanych standardów RFID jest system MIFARE [5] opracowany przez firmę PHILIPS. Karty radiowe MIFARE są transponderami pasywnymi, które spełniają ostre wymagania stawiane elektronicznym biletom stosowanym w komunikacji miejskiej i podobnych aplikacjach: - odległość pomiędzy czytnikiem i kartą do 100mm, w zaleŝności od geometrii anteny, - częstotliwość robocza 13.56MHz, szybkość transmisji do 106kbodów, - czas typowej transakcji biletowej z pojedynczą kartą mniejszy od 100ms, - właściwość antykolizyjnej obsługi wielu kart, które znalazły się jednocześnie w polu anteny czytnika (wykorzystywany jest specjalny algorytm antykolizyjny wykrywający i uaktywniający kolejno poszczególne karty), - rozbudowane systemy zabezpieczeń i korekcji błędów transmisyjnych, - kaŝda karta posiada niezmienny, unikalny numer seryjny, - moŝliwość wykorzystania tej samej karty w wielu aplikacjach, dzięki wewnętrznej pamięci E 2 PROM (1kB) podzielonej na 16 sektorów po 4 bloki z indywidualnymi kodami dostępu. Schemat blokowy struktury wewnętrznej karty MIFARE przedstawiony jest na rysunku 3. Rys. 3. Schemat blokowy struktury wewnętrznej transpondera MIFARE

- 34 - Karty MIFARE produkowane są w róŝnych wersjach, m.in. w postaci plastikowych kart o ustandaryzowanych wymiarach oraz jako komponenty do umieszczenia wewnątrz obiektu, na obudowie lub opakowaniu. Przykłady wykonań kart MIFARE przedstawia rysunek 4. Rys. 4. Przykłady wykonań transponderów MIFARE 4. CZYTNIK RFID DLA TRANSPONDERÓW MIFARE Opracowany przez autora czytnik RFID przystosowany jest do współpracy z transponderami pasywnymi z rodziny MIFARE. Wykorzystano specjalizowany układ scalony MF RC500 zawierający zaawansowane algorytmy kodowania i dekodowania danych, zabezpieczenia oraz protokół bezkolizyjnej obsługi wielu transponderów [6]. Z układem współpracuje standardowy mikrokontroler 8-bitowy. Czytnik wyposaŝony został w szeregowe interfejsy komunikacyjne RS-485 i RS-232. Interfejs RS-485 umoŝliwia połączenie wielu czytników w sieć z nadrzędnym systemem komputerowym prowadzącym akwizycję i analizę danych, a takŝe realizującym funkcje decyzyjne. RS-232 pozwala na przyłączenie lokalnego urządzenia współpracującego z czytnikiem (np. komputera PC, panelu operatorskiego lub opcjonalnego skanera kodów kreskowych). Rozszerzenie funkcji czytnika moŝliwe jest poprzez złącze interfejsów SPI i I 2 C. Wyjście przekaźnikowe i sygnalizator akustyczny stają się przydatne w systemach kontroli dostępu (np. w bramkach wejściowych). Schemat blokowy czytnika RFID współpracującego z transponderami rodziny MIFARE przedstawia rysunek 5, zaś jego prototyp rysunek 6. Rys. 5. Schemat blokowy czytnika RFID dla transponderów MIFARE

- 35 - Rys. 6. Układ prototypowy czytnika RFID z modułem wyświetlacza i transponderem MIFARE W trakcie projektowania układu opracowano własną wersję anteny o wymiarach róŝniących się od zalecanych przez producenta. Do nowej anteny dobrano odpowiednie wartości elementów obwodu rezonansowego. W efekcie uzyskano zasięg czytnika do 40mm. Ze względu na rozbudowany zestaw komend wykorzystywanych do współpracy ze specjalizowanym układem RFID w pierwszym etapie prac uruchomieniowych opracowano testową wersję oprogramowania mikrokontrolera pozwalającą monitorować poprzez interfejs RS232 wymianę danych za pomocą komputera PC i programu terminala. Zaobserwowano zmiany w bloku informacji diagnostycznych w zaleŝności od połoŝenia transpondera względem anteny: - brak kontaktu czytnika z transponderem, - błędy komunikacji - kontakt niepewny, transponder na granicy zasięgu, - transmisja poprawna. Podczas przeprowadzonych testów stwierdzono, Ŝe odmiana transpondera MIFARE Ultralihgt posiada protokół komunikacyjny odbiegający nieco od standardu. Umieszczenie na płytce drukowanej anteny aktywnych, lecz wolno przełączanych elementów elektronicznych (diody LED) nie wpłynęło na pogorszenie jakości transmisji. Kolejny etap uruchamiania czytnika obejmować będzie opracowanie procedur wymiany danych pomiędzy mikrokontrolerem a transponderem: wywołanie, obsługa kluczy, logowanie do sektora, zapis, odczyt, kopiowanie bloku danych, zwiększanie/zmniejszanie wartości zapisanej w bloku. Pośród dostępnych obecnie na rynku czytników RFID zaproponowane rozwiązanie sprzętowe wyróŝnia się elastycznością, bogatym zestawem interfejsów i peryferiów, które 2 w razie potrzeby mogą zostać dodatkowo rozbudowane dzięki magistralom SPI i I C wyprowadzonym na złącze rozszerzające. Opracowany czytnik moŝe zostać wbudowany w urządzenie autonomiczne (np. maszyna pakująca) lub funkcjonować w ramach sieci złoŝonych systemu przetwarzania danych. 5. PRZYKŁADY APLIKACJI RFID jest jedną waŝniejszych współczesnych technologii elektronicznych, która znalazła juŝ znaczącą liczbę aplikacji w sektorach związanych z logistyką, usługami, przemysłem, komunikacją, administracją i bezpieczeństwem:

- 36 - - globalne systemy dystrybucji towarów, centra logistyczne [3], hipermarkety, systemy kart rabatowych, opłaty za przejazdy autostradami, elektroniczny pieniądz, - elektroniczne bilety np. komunikacji miejskiej, na imprezy masowe, - systemy śledzenia przesyłek pocztowych/kurierskich i bagaŝu na lotniskach [3], - zautomatyzowane linie produkcyjne, - identyfikacja elementów maszyn [2], gromadzenie danych eksploatacyjnych, - inteligentne budynki, systemy kontrola dostępu, biblioteki, - aplikacje medyczne, znakowanie zwierząt. 6. PODSUMOWANIE Dynamicznie rozwijająca się technika RFID, dzięki obniŝeniu kosztów i elastyczności w kształtowaniu wymiarów transponderów pasywnych, wkracza w nowe obszary zastosowań związanych z Ŝyciem codziennym, przemysłem, transportem i dystrybucją towarów oraz medycyną. Zaproponowane rozwiązanie czytnika kart radiowych MIFARE moŝe znaleźć zastosowanie w systemach kontroli dostępu oraz w układach automatyki. 7. BIBLIOGRAFIA 1. Jankowski H., Krzak Ł., Szczurkowski M., Warzecha M., Worek C.: Technologia radiowej identyfikacji obiektów RFID, Wiadomości Elektrotechniczne Nr 9/2006, str. 8-14, ISSN 0043-5112. 2. Fitowski K., Jankowski H., Krzak Ł., Stankiewicz J., Szczurkowski M., Warzecha M., Worek C.: System identyfikacji elementów maszyn górniczych z wykorzystaniem technologii RFID, Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne, 8 9.12.2005 3. Dobkin D., Wandingen T.: A Radio-Oriented Introduction to RFID Protocols, Tags and Appplications, RFID Tutorial, High Frequency Electronics, pp. 32 46, 08/2005 4. Ludwig K.: Printed Electronics and Display Applications (Printed Organic Circuitry), UK Annual General Meeting Flexible Displays and Electronics, 5 6.04.2006, Knebworth House, Stevenage, United Kingdoom 5. MIFARE Standard Card IC Functional Specification, materiały kat. firmy PHILIPS. 6. MIFRAE MF RC5000 Highly Integrated ISO 14443A Reader IC, Philips Semiconductors, January 2002 7. Series 2000 Reader System, Standard Radio frequency Module RI-RFM-104B, Reference Guide, Texas Instruments, October 2002 8. FerVID Family MB89R118/119 FRAMEmbedded Transponder IC, materiały katalogowe firmy Fujitsu RFID TECHNOLOGY AND ITS APPLICATIONS Dynamic growth has been currently observed in area of circiuts and systems based-on RFID (Radio Frequency Identification) technology. A wide range of RFID tags, cards and labels have been successfully applied in automation-based industry and common life. The paper summarizes RFID basis and evolution. MIFARE standard is described. An example design of compact RFID reader is briefly discussed. Modern RFID technology applications are presented.