Que puis-je faire pour augmenter la plage de lecture RFID HF passive?

Je travaille sur un prototype dont l'une des fonctions est de détecter si un objet est "à portée" de quelques cm. En ce moment, j'utilise simplement un Arduino et un kit Mifare RC-522 bon marché qui fonctionne à 13,56 MHz:

Je l'ai réussi à détecter la balise, mais seulement à une distance d'environ 3-4 cm lorsque la balise est orientée parallèlement à l'antenne.

Selon mes recherches limitées , la bande HF permet des plages de lecture comprises entre 10 cm et 1 m pour les étiquettes passives, en fonction de facteurs tels que la taille de l'antenne, la taille et l'orientation des étiquettes et la puissance de l'émetteur-récepteur.

Je me rends compte que ce lecteur bon marché n'est pas à la hauteur tel quel, mais je suis intéressé à construire quelque chose qui atteint des plages de lecture de 15 à 20 cm.

Quelques critères:

• Pas besoin de lire plusieurs balises; seulement si une balise est à portée ou non.
• Pas besoin d'écrire sur la balise.
• Impossible d'utiliser une balise active.

Je n'ai pas (encore) d'expérience dans la construction de lecteurs RFID, mais je souhaite savoir ce que je dois poursuivre.

Voici quelques éléments que j'ai envisagés:

• Laissez tomber l'antenne intégrée sur le lecteur RFID bon marché et construisez ma propre antenne plus grande. J'aurais besoin de voir si le MFRC522 embarqué est à la hauteur pour fournir une puissance supplémentaire.
• Recherchez un IC différent autour duquel construire un lecteur à partir de zéro.
• Trouvez une solution toute faite au lieu d'essayer d'en créer une (plus rentable?).
• Utilisez autre chose que la RFID pour une détection de proximité simple.

J'ai de l'expérience avec les microcontrôleurs et l'électronique de base, et j'ai réalisé des projets audio et d'éclairage, mais c'est une première avec la RFID. Comme je n'ai pas besoin de lire plusieurs étiquettes, pour lesquelles la RFID convient, j'ai envisagé peut-être une sorte d'aimant et de capteur à effet hall, mais la plage ne semble pas adéquate. J'ai envisagé d'utiliser un détecteur de proximité à ultrasons, mais l'application demande de détecter l'objet étiqueté tout en ignorant ceux non marqués (les ultrasons produiraient des faux positifs sur les objets non marqués). J'ai envisagé une sorte de surface réfléchissante placée sur l'objet et détectant la lumière réfléchie, mais l'orientation de l'objet n'est pas suffisamment fiable pour maintenir l'alignement.

Donc, en un mot, quelles modifications puis-je apporter à mon lecteur existant, ou quelle technologie alternative dois-je poursuivre pour obtenir une détection de 15 à 20 cm d'un objet marqué passivement?

Je prévois de connecter tout détecteur de proximité utilisé à un microcontrôleur utilisant SPI.

Je peux seulement raconter mes expériences: -

Si vous voulez détecter une étiquette de type passive normalement non alimentée à des distances extrêmes, vous devez alimenter cette étiquette à partir d'un champ magnétique beaucoup plus grand. Rendre votre champ magnétique plus fort est la seule façon que je puisse savoir (et que je peux recommander). Rendre votre tag plus efficace pour récupérer une fraction de ce pouvoir fait également partie de l'accord. Réduire l'énergie nécessaire au tag fait également partie de l'accord.

Une fois que l'étiquette "passive" reçoit suffisamment d'énergie de ce champ magnétique, elle peut transmettre un signal RF pour annoncer sa présence - car elle n'est que très faiblement alimentée, elle peut ne pas être en mesure de transmettre plus de quelques centaines de microwatts. Cette transmission ne devrait pas avoir à lutter contre le champ magnétique dominant qui l'alimente - elle devrait être sur une fréquence porteuse qui n'est pas connectée au champ magnétique de puissance pour que cela fonctionne plus efficacement. Cela nécessitera que l'objet stationnaire qui génère le champ magnétique de puissance soit capable de recevoir ce signal RF.

Alors maintenant, vous avez deux transmissions - la transmission qui alimente l'étiquette et la transmission à partir de l'étiquette contenant les données d'identification - ni l'une ni l'autre ne sont à la même fréquence si vous voulez une distance maximale.

À environ 4 pouces (peut-être 5 pouces si je le poussais), un système que j'ai développé pouvait détecter la présence d'un appareil normalement non alimenté. Cependant, je devais transmettre environ 1 watt à travers l'écart car l'appareil faisait d'autres choses qui avaient besoin de puissance - il tournait sur un arbre et les fils ne fonctionneraient pas. L'émetteur FM utilisé était à 80 MHz et transmis à environ 1 mW. Le récepteur pouvait le détecter à environ 1 m mais il n'était pas spécialement conçu pour le détecter à plus de 4 pouces. Le champ magnétique qu'il a généré était assez grand et la bobine qu'il a utilisée était enroulée à partir du fil de Litz - je pense qu'il était d'environ 3 uH et avait environ 400 volts crête à crête à 600 kHz (déterminez le courant par vous-même !!). Le fonctionnement du champ magnétique à 13 MHz pourraitêtre meilleur mais cela commence à devenir un compromis car, dans votre situation, vous voulez que la "zone de détection" soit grande - cela signifie une bobine de grand diamètre et vous voulez un courant maximum à travers elle pour produire le champ plus grand et plus étendu vous vous battez contre l'inductance de la bobine. Vous avez besoin de courant dans cette bobine pour produire un champ magnétique et plus c'est mieux.

Pour obtenir ce courant, j'ai utilisé un fil Litz de 250 brins et un réglage parallèle pour rendre le courant de circulation dans la bobine beaucoup plus grand que le courant d'attaque du générateur. Bien entendu, cela facilite la conception du générateur.

En bref, si vous voulez alimenter le tag à distance, pensez à la grosse bobine et pensez au fil litz et pensez au réglage parallèle pour une efficacité maximale. La bobine de réception de puissance était également très faible perte et hautement réglée pour obtenir autant de tension que possible lorsqu'elle est réglée à la distance maximale. C'est ce sur quoi vous devriez vous concentrer à mon avis.