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物聯網系統中非接觸近場通信方案RFID技術詳解(三)_RFID模塊篇

jf_94171069 ? 來源:jf_94171069 ? 作者:jf_94171069 ? 2024-10-08 10:29 ? 次閱讀

01

物聯網系統中為什么要使用RFID模塊

在物聯網系統中使用RFID模塊的原因主要可以歸納為以下幾個方面:

非接觸式自動識別與數據采集

RFID技術通過無線射頻信號實現非接觸式的自動識別和數據交換,這使得物聯網系統能夠實時、準確地獲取物品的身份信息、位置信息以及狀態信息等。相較于傳統的條形碼或二維碼識別技術,RFID無需人工干預,大大提高了數據采集的效率和準確性,降低了運營成本,提高了管理效率。這種自動化、高效化的數據采集方式在庫存管理、物流追蹤等場景中尤為重要。

促進物聯網系統的智能化升級

RFID模塊與物聯網其他技術的深度融合,如云計算、大數據、人工智能等,共同推動了物聯網系統的智能化升級。通過RFID采集的數據,物聯網系統能夠實現對物品的實時監控、預測性維護、智能調度等功能,為企業提供更為精準、高效的管理決策支持。例如,在智能制造領域,RFID技術可以用于工件的自動識別、分揀和追蹤,實現生產線的智能化改造。

增強物聯網系統的安全性與可追溯性

RFID模塊還具備防偽溯源的功能,能夠確保物品從生產到消費的全鏈條可追溯。這對于食品安全、藥品監管等領域尤為重要,能夠有效防止假冒偽劣產品的流通,保障消費者的權益。同時,RFID模塊還可以與加密技術相結合,提高物聯網系統的安全性,防止數據泄露和非法訪問。

適應復雜環境與應用場景

RFID技術具有耐環境性,能夠在各種惡劣環境下工作,包括黑暗、臟污等環境。此外,RFID還具備穿透性,即使被紙張、木材和塑料等非金屬材質包覆,也可以進行穿透性通信。這使得RFID模塊在物聯網系統中能夠適用于更多復雜的環境和應用場景。

RFID模塊具體應用場景

物流管理:用于快速識別和跟蹤貨物,實現自動化管理。

倉儲管理:通過智能貨架實現多貨物的識別和管理,提高盤點效率和準確性。

生產制造:在產線管理和醫藥分揀線管理中,用于監測和管理生產工序。

人員考勤和門禁控制:通過RFID安全門實現自動化的考勤和門禁管理。

供應鏈管理:在AGV小車運輸中,用于判斷小車的下一步工作與前進方向。

促進物聯網的普及與發展

隨著物聯網技術的不斷發展和普及,RFID模塊作為物聯網感知層中的關鍵組件,其應用范圍和場景也在不斷拓展。從生產到消費、從物流到倉儲、從城市到鄉村,RFID模塊正在逐步滲透到物聯網的各個領域,為構建更加智能、高效、安全、可持續的未來世界貢獻力量。

綜上所述,物聯網系統中使用RFID模塊的原因主要包括非接觸式自動識別與數據采集的高效性、促進物聯網系統的智能化升級、增強物聯網系統的安全性與可追溯性、適應復雜環境與應用場景的能力以及推動物聯網的普及與發展等方面。

本文會再為大家詳解無線通信模塊家族中的一員——RFID模塊。

02

RFID模塊定義

RFID(Radio Frequency Identification)模塊,即無線射頻識別模塊,是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據的無線通信技術模塊。RFID模塊主要由電子標簽(也稱應答器或標簽)、讀寫器(也稱收發信機)和天線三部分組成。電子標簽用于儲存目標的信息,讀寫器負責發出詢問信號和對標簽的操作,天線則用于將信號發出并接收標簽的響應信號。

03

RFID模塊原理

RFID模塊的工作原理基于無線電信號。具體過程如下:

讀取器發射詢問信號:讀取器通過發射天線發送特定頻率的射頻信號,向周圍尋找標簽。

標簽接收并回傳信息:當電子標簽進入射頻信號所處的工作區域時,會產生感應電流,從而獲得能量并被激活。電子標簽將自身編號信息通過內置射頻天線發送出去。

讀取器接收和處理信息:讀取器的接收天線接收到從標簽發送來的調制信號,經天線調節器傳送到讀寫器信號處理模塊。解調和解碼后的有效信息被送至后臺主機系統進行邏輯運算,識別標簽身份,并根據設定作出相應的處理和控制。

04

RFID模塊與NFC模塊的區別

RFID和NFC(Near Field Communication,近場通信)同樣屬于近距離、非接觸式無線通信技術,但兩者存在以下主要區別:

技術基礎:NFC是RFID技術的一種演變,使用RFID的高頻(13.56MHz)標準,但具有雙向通信能力。

通信距離:RFID的傳輸范圍可以達到幾米甚至幾十米,而NFC的傳輸范圍通常在10厘米之內。

安全性:NFC由于通信距離短且采用獨特的信號衰減技術,具有較高的安全性。

應用方向:NFC更多應用于消費類電子設備間的相互通訊,如移動支付、門禁系統等;RFID則更擅長于長距離識別和跟蹤,如物流、倉儲管理等。

通信模式:RFID通常只能進行單向通信(從標簽到讀取器),而NFC可以進行雙向通信。

05

RFID模塊分類

按功能特性分類

無線收發模塊:

負責射頻信號的發射和接收,是RFID系統中實現無線通信的關鍵部分。

射頻識別模塊:

主要包括讀寫器和標簽兩部分。讀寫器負責發射射頻信號并接收標簽返回的數據,而標簽則是被識別的物體上貼有的射頻芯片。這類模塊廣泛應用于物流、庫存管理、門禁系統等領域。

射頻功率放大器模塊:

用于增強射頻信號的功率,以提高信號的傳輸距離和穿透能力。

射頻濾波器模塊:

用于濾除射頻信號中的雜波和干擾,提高信號的純凈度和可靠性。

射頻開關模塊:

控制射頻信號的通斷,實現信號的切換和選擇。

射頻混頻器模塊:

用于將兩個不同頻率的射頻信號進行混合,產生新的頻率信號,廣泛應用于信號調制和解調過程中。

按讀寫方式分類

只讀RFID模塊:

只能讀取標簽中的信息,不能寫入或修改信息。這類模塊適用于只需獲取物體信息而無需更改的場景。

讀寫RFID模塊:

既能讀取標簽中的信息,也能向標簽寫入或修改信息。這類模塊在需要實時更新物體信息的場景中應用廣泛。

按標簽類型分類

無源RFID模塊:

標簽內部不含電池,通過接收讀寫器發射的射頻信號獲取能量進行工作。這類模塊成本低、壽命長,但讀取距離和速度相對有限。

有源RFID模塊:

標簽內部含有電池,可以主動發射射頻信號與讀寫器進行通信。這類模塊讀取距離遠、速度快,但成本較高且需要定期更換電池。

按頻率分類

RFID模塊的頻率范圍廣泛,從低頻(LF)到高頻(HF)、超高頻(UHF)甚至微波頻段(Microwave)都有應用。不同頻率的RFID模塊在傳輸距離、讀取速度、穿透能力等方面存在差異,適用于不同的應用場景。

06

RFID模塊選型參數

在選擇RFID模塊時,需要考慮以下主要參數:

頻率范圍:確保所選模塊的頻率范圍符合項目使用場所的頻率規格。

發射功率:了解讀寫器和天線的發射功率是否超過標準。

天線端口數量:根據應用程序是否需要多接口讀寫器,查看讀寫器具有的天線端口數量。

通訊接口:確保模塊的通訊接口滿足項目需求。

讀取距離和防碰撞指數:了解模塊的讀取距離和防碰撞能力,以確保在復雜環境中仍能穩定工作。

開發材料:查看開發材料是否滿足系統開發要求,是否支持您使用的系統以及相關的例程。

07

RFID模塊使用注意事項

在使用RFID模塊時,需要注意以下幾點:

防靜電措施:在研發、測試RFID模塊時,應確保雙手干燥并做好防靜電措施。

避免高溫環境:RFID模塊應避免在溫度過高的環境中使用,安裝時應做好散熱處理。

環境影響:水質和金屬會對射頻產品產生較大影響,應盡量避免在天線與標簽之間有水或金屬的介入。

天線方向性:使用線極化天線時,需考慮其方向性,盡量使標簽的極化方向與天線的極化方向一致。

磁場影響:避免磁場對RFID標簽的影響,這是影響模塊測試性能的重要因素之一。

08

RFID模塊廠商

RFID模塊廠商眾多,包括但不限于以下幾家:

深圳市宏維微電子有限公司:主營Arduino周邊模塊、電子模塊等。

深圳市偉訊嘉科技有限公司:主營RFID讀寫器、RFID標簽、RFID天線等。

深圳市智創微智能電子有限公司:主營arduino器件、智能傳感器、無線模塊等。

深圳市萊卡科技有限公司:主營智能IC卡、嵌入式讀寫模塊等。

廣州靈瑞智能科技有限公司:主營RFID讀寫器、RFID電子標簽等。

09

供應商A:廣州盛炬智能科技

1、產品能力

(1)選型手冊

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(2)主推型號1:CUT100-A

產品詳情介紹

廣州盛炬智能科技自主研發了一款CPU卡讀寫模塊CUT100-A/CU100-A,UART通訊接口,支持PSAM卡透傳指令,支持非接觸式CPU卡透傳指令,高度集成的函數調用指令,實現對FM1208卡的自創目錄、自創文件大小和自定義密鑰管理系統,可以自定義文件系統靈活操作CPU卡。調試簡單方便,直接串口調試助手發送串口命令即可。應用場合有門禁讀卡器、消費機、對講機、儲物柜等行業。

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1.2 產品特性

產品型號:CUT100-A/CU100-A;

支持卡片:FM1208卡;

工作頻率:13.56MHz;

通信接口:UART(TTL電平);

波特率:19200bps;

讀卡天線:CUT100-A自帶天線;CU100-A需外接天線;

工作電源:3.3 V ~5.0 V;

工作電流:小于50mA;

讀卡距離:0~7cm;

工作溫度:-20~85℃;

模塊尺寸:

CUT100-A(天線一體模塊) 56 mm×36 mm×3 mm;

CU100-A (天線分體模塊) 36 mm×20 mm×3 mm;

通信指示:具有2個通信數據收發指示燈,通信狀態一目了然;

輔助輸出:具有1個輔助輸出端口,可以控制LED或者蜂鳴器等外設;

運行保護:內置硬件看門狗,杜絕死機;

1.3 產品尺寸

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1.4 產品優勢

1、讀卡穩定

ST處理器和專業讀卡芯片,運算速度及穩定性得到充分的保障。

2、CPU卡更安全

支持上海復旦FM1208卡數據自定義讀寫和加密,安全性更高。

3、體積小巧,便于嵌入

模塊體積比較小巧,便于嵌入安裝到其他產品設備中。

4、高度集成,靈活操作

高度集成和封裝好對CPU卡創建文件、讀、寫和創建密鑰等指令函數,可靈活調用。

5、體系完善,開發簡易

提供測試demo和硬軟件操作說明等文檔,助您開發更簡易。

1.5 產品使用方法

調試簡單方便,直接串口調試助手發送串口命令即可。

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