Воскресенье, 07 февраля 2016 14:46

Устройство бесконтактного управления с использованием карт RFID 125 кгц. часть1. Featured

Written by
Rate this item
(0 votes)

17 thumb  Хотя устройство и предназначено для бесконтактного включения/выключения освещения объекта с применением карт (брелоков) доступа RFID, с успехом можно   применять не только в промышленности, но и в быту, в том числе и для   ограничения доступа вкл/откл  оборудования.  Автор предоставил полную информацию для повторения опытными радиолюбителями.

 

 

 

При разработке данного устройства были поставлены 3 основные задачи:

  • Разграничение доступа;
  • Отсутствие гальванических контактов для считывания идентификатора;
  • Бесконтактное управление нагрузкой;

 

Всем поставленным задачам соответствует способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках. Более подробно о RFID можно почитать здесь. Кроме этого, в интернете достаточно подробно расписан протокол радиочастотной идентификации EM-marin.

Представленное ниже устройство предназначено для бесконтактного включения/выключения освещения объекта с применением карт (брелоков) доступа RFID, поддерживающих протокол EM-Marin и работающие на частоте 125 кГц. Внешний вид ключей доступа представлен на рис.1.

 

 

1

рис.1

 

Устройство собрано на микроконтроллере компании Microchip - PIC12F683. Физически, устройство состоит из 2-х блоков, соединённых между собой кабелем небольшой длины. Схема основного блока, установленного на внешней стороне объекта, представлена на рис.2.

2 thumb

Рис.2

 

 

 Микроконтроллер тактируется от внутреннего генератора частотой 8 Мгц. Схема питается стабилизированным напряжением +5 В от микросхемы стабилизатора IC2 78L05, на которую поступает напряжение от гарантированного источника питания +9…12В через контакт 5 разъема Х2. Микроконтроллер формирует сигнал ШИМ частотой 125 кгц. На транзисторах Q1 и Q2 выполнен узел накачки на контур, подключаемый к разъёму Х3-1/2. Конденсаторы С5, С6 предназначены для точной настройки контура в резонанс на частоту 125 кгц. Диод D2 – амплитудный детектор. Операционный усилитель IC2 в данной схеме используется как компаратор. Если предполагается программирование микроконтроллера вне схемы, элементы R5, D1 можно не устанавливать, а вывод 7 IC2B подключить напрямую к выводу 6 IC1. Светодиоды LED1, 2 – индикация работы устройства. Разъем Х1 предназначен для внутрисхемного программирования контроллера и его выводы совпадают с распиновкой контактов программатора PICkit2.

Блок, схема которого представлена на рис.3, располагается в помещении объекта.

 

3 thumb

Рис.3.

 

  Кнопка S1 – управление освещением из помещения объекта. Светодиоды LED1 и LED2 дублируют состояние светодиодов внешнего блока. Для включения/выключения нагрузки применена гальванически изолированная схема на элементах Т1 и оптопаре с детектором перехода через ноль IC2. Разъем Х1 служит для соединения с внешним блоком, а разъем J1 для подключения к источнику питания.

Катушка индуктивности имеет прямоугольную форму со сторонами размером 4 х 7 см. Намотка катушки индуктивности выполнена проводом диаметром 0,2 мм и в первоначальном исполнении содержала 140 витков. Для точной настройки катушки индуктивности в резонанс и получения максимального расстояния считывания карточек/брелоков доступа желательно применить генератор НЧ сигналов и осциллограф. До установки микроконтроллера в схему необходимо на левый вывод резистора R4 с генератора НЧ подать меандр частотой 125 кгц и амплитудой порядка 6-7В. К контрольной точке КТ2 подключить осциллограф. Подать питание на схему. Подбором конденсаторов С5, С6 добиться максимального синусоидального сигнала в контрольной точке КТ2. В моей конструкции установлен только один конденсатор С5 ёмкостью 1000 пф, а резонанс подобран путём изменения числа витков катушки индуктивности. Изменяя частоту генератора на несколько килогерц вниз-вверх от частоты 125 кгц я контролировал на осциллографе максимальную амплитуду (резонанс) сигнала. Исходя из показаний осциллографа отматывал (именно так, потому, что изначально намотал больше витков) по 1-2 витка до достижения максимального уровня на частоте 125 кгц.

 

Эпюры напряжений по контрольным точкам приведены ниже на рисунках.

Рис. 4. Вывод 5 IC1 (KT1)

 

4

 

 

Рис. 5. Вывод разъёма X3-2 (КТ2)

5

 

Рис. 6. Выход амплитудного детектора (КТ3) без карты/брелока доступа

 

6

 

Рис. 7. Выход амплитудного детектора (КТ3) с картой/брелоком доступа

 

7

 

Рис. 8. КТ4 без карты/брелока

 

8

 

Рис. 9. КТ4 с картой/брелоком

 

9

 

Рис. 10. КТ5 с картой/брелоком

 

10

 

Рис. 11. КТ6 с картой/брелоком

 

11

 

Чертежи печатных плат представлены на рис. 12, 13, 14.

Рис. 12. Вид сверху.

 

12 1

12 2

 

 

Рис. 13 Вид снизу.

 

13 1

13 2

 

 

Рис. 14. Плата блока контроля

 

14 1

14 2

 

   В виду того, что данная конструкция собиралась в единичном экземпляре, внешний модуль смонтирован на монтажной плате, вид которой представлен на рис.15, 16, 17.

Рис.15. Вид сверху

 

15 thumb

 

Рис. 16. Вид снизу

 

16 thumb

 

 

Рис. 17. Вид сбоку

 

17 thumb

 

Плата помещена во влагозащищённый корпус и размещена на внешней стороне объекта.

Алгоритм работы программы.

После включения устройства загорается светодиод LED1 и устройство находится в режиме ожидания считывания карты доступа. Независимо от того, есть записанные ключи в EEPROM, или нет, управлять нагрузкой можно путем нажатия кнопки S1. Одно нажатие – нагрузка включена, ещё одно нажатие – нагрузка отключена. Нажатия кнопки и процессы считывания/записи ключей сопровождаются звуковыми сигналами. При этом, при включении нагрузки загорится светодиод LED2, а светодиод LED1 мигнёт 3 раза. Для записи ключа в EEPROM необходимо поднести записываемый ключ в зону считывания. При успешном считывании ключа прозвучит короткий звуковой сигнал, а светодиод LED1 мигнёт 4 раза. Для сохранения считанного ключа в EEPROM необходимо в течение времени мигания LED1 нажать кнопку S1. Если кнопка S1 не была нажата за это время, то запись ключа игнорируется. Записать ключ в EEPROM можно не зависимо от того, включена нагрузка в данный момент, или нет. Если считанный ключ уже записан в EEPROM, то он будет управлять включением/выключением нагрузки. Для стирания ключей необходимо на выключенном устройстве нажать кнопку S1 и включить питание. После стирания ключей (приблизительно 1 сек) прозвучит звуковой сигнал и загорится светодиод LED1. На каждый записываемый ключ в EEPROM отводится 3 байта, начиная с нулевого адреса. По адресу 0xFF хранятся данные по количеству записанных ключей. Таким образом, в EEPROM PIC12F683 можно записать до 85 ключей. В тексте программы установлено ограничение на 5 ключей. Если есть необходимость увеличить это количество, то вы должны это сделать самостоятельно путем изменения параметра Max_key в разделе «Константы». Программа устройства написана на языке ассемблер в среде программирования MPLABIDE v8.92. Исходный текст программы устройства совместно с файлом прошивки находится в папке Project, схема устройства и чертежи печатных плат в формате программы EAGLE в папке Eagle.

 

скачать

Ссылка для скачивания доступна только авторизованным пользователям сайта !
 

Вопросы можно задать на форуме...

 

И.Н.Шевченко R1ZK (ex.RW1ZK, ex.UA1ZLT)

г.Гаджиево Мурманской области

r1zk(dog)rambler.ru

07.02.2016

Read 4598 times Last modified on Воскресенье, 15 мая 2016 15:31

Все права принадлежат ChipMK.ru. При копировании материала ссылка обязательна. 2011-2017 © ChipMK.ru

ChipMk.ru Яндекс.Метрика
PRCY.ru