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Partie RFID

Introduction sur la technologie RFID:

Fonctionnement:

Le lecteur génère un signal électrique en radiofréquences transmis par un câble HF à l’antenne qui va émettre le champ magnétique. Ce champ génère un courant électrique sur l’antenne réceptrice, de cette manière le circuit est alimenté.

Quand l’alimentation arrive à être suffisante, le circuit utilise l’antenne qui lui a servi à s’alimenter pour transmettre ses données. Le lecteur détecte les données transmises à la carte comme une différence de puissance du signal. Le signal reçu par le lecteur est à un niveau de 60 dB en dessous du niveau de la porteuse.

Dans la plupart des cas, la marge de lecture varie de 30 et 60 cm de distance entre le lecteur et l’antenne réceptrice.

Deux types de lecteurs :

Avec une bobine : Cela sert à transmettre l’énergie et les données. Cette solution est plus simple et moins coûteuse, mais avec la contrainte de la distance.

 

Avec deux bobines, une bobine pour transmettre l’énergie et l’autre pour transmettre les données. Plus onéreuse, mais avec de meilleures prestations.

Les Tags RFID :

                Les tags RFID sont de petits objets qui sont collés sur ou insérés dans les objets. Les plus grands ressemblent à de petits autocollants carrés sur lesquels se trouve une puce électronique autour de laquelle s’enroule, de façon carrée également, « une antenne ».

Il existe 2 types de tags RFID :

  • Les tags RFID passifs, qui ne possèdent pas de système d'alimentation en énergie et qui ne sont activés que lorsque les ondes du lecteur/scanner passent à proximité d'eux.

  • Tags RFID actifs, qui possèdent une pile minuscule, et qui émettent et reçoivent de l'information en permanence, et à l'insu des gens.

Jusqu'à présent, ce sont surtout les tags RFID passifs qui sont utilisés dans la grande distribution. La petite puce du tag RFID contient une mémoire qui décrit toute une série de choses concernant le produit sur lequel ce tag est placé : numéro unique du produit, composition, marque, lieu de fabrication, date d'envoi, date de péremption.

Fonctionnement du Tag Passif :

Une fois que le scanner est passé au-dessus du tag RFID passif, il envoie une onde radio qui « réveille » la puce. Celle-ci émet en retour (toujours par radiofréquences) toutes les informations qu'elle contient. Ces informations s'affichent alors sur le scanner, ou sur l'ordinateur auquel le scanner est relié. Dans notre cas les données seront transmises au microcontrôleur grâce à une liaison USB.

  

Réglementation

  Les étiquettes RFID en basses fréquences (LF: 125 - 134 kHz y 140 - 148.5 kHz) et en hautes fréquences (13,56MHz) peuvent être utilisées de façon globale sans avoir besoin d’une licence.

Solutions envisagées dans le bloc RFID.

L’idée initiale de ne mettre qu’une seule antenne sur le réfrigérateur ne reste plus envisageable du point de vue de l’expert (Fabrice DUVAL). Pour activer les tags passifs, nous devons envoyer de la puissance et étant donnée la faible portée du signal, nous allons simplement multiplier le nombre d’antennes dans le frigidaire.

Pourquoi et comment utiliser plusieurs antennes ?

Nous savons que pour recevoir les transmissions des données des tags, elles doivent être en polarisation avec l’antenne. C’est pourquoi nous allons placer nos antennes de telle manière à couvrir les 3 axes de l’espace. Aussi, nous devrons faire front à l’éventualité d’empilement des tags ; en effet une antenne risque de « voler » l’énergie à sa voisine en cas de trop grande proximité. Donc une des solutions possibles est de mettre plusieurs antennes autour du frigo pour pouvoir bien capter les signaux émis. De cette manière nous pourrons contourner la problématique de l’orientation des tags.

Pour multiplexer les antennes nous avons décidé de commander un multiplexeur analogique RFID, ce qui va affecter la taille finale de notre prototype. Ces antennes seront reliées au kit de développement de hautes fréquences  RFID (13,56MHz).

Pourquoi travailler à cette fréquence?

Parce que nous avons besoin d’une portée d’environ 50 cm et que c’est un standard déjà utilisé aux Etats-Unis. Avec une basse fréquence nous avons vu que nous ne pourrons détecter les tags qu’à une portée de quelques centimètres, surtout que nous allons utiliser les tags passifs.

Pourquoi travailler avec des tags passifs plutôt qu’avec des tags actifs?

Nous avons choisi les tags passifs, car comme nous l’avons vu plus haut ils se sont développés au travers de la grande distribution et (donc) ils sont moins chers que les actifs.


 

Analyses des risques RFID :

  • Incompatibilité entre le module et le microcontrôleur. Le module de TI utilise une connexion USB, qui nécessite un driver. Nous allons utiliser un OS intégré (linux) pour le cœur du produit. Il faut donc que le driver existant soit développé et compatible avec linux.

  • Fréquences d’utilisation / portée : si la fréquence est basse la distance de lecture est très petite. C’est pour cela que nous avons pris la haute fréquence (13,56 MHz). Même avec celle-ci nous aurons une portée d’un maximum de 50 cm. Le risque qui se dessine est une couverture incomplète du volume du frigo.

  • La problématique de l’anticollision. En sachant que nous aurons autant de tags que de produits dans un frigo, nous devrons prendre en compte le fait que les tags vont envoyer leurs données en même temps. Donc il faudra arriver à gérer cette situation. Le risque est ici relativement faible car nous disposons sur le kit de développement d’un dispositif anti-collision.

  • Problème de l’environnement électromagnétique. Nous savons que les parois du frigo ne sont pas bien isolées d’un point de vue électromagnétique, nous aurons des effets de réflexion sur la transmission et réception des signaux entre les antennes et les tags. Le risque ici est de ne pas pouvoir implanter le dispositif dans un vrai frigo, nous avons prévu de le tester en premier dans un environnement favorable (caisse en bois, ou en carton). C’est notre plus grosse source de risque car c’est sur ce point que le développement de plusieurs produits a échoué, ou est toujours en étude (caisse autonome en supermarché, inventaire automatique).

  • Comme nous avons déclaré les solutions envisagées, l’effet de l’utilisation de plusieurs antennes, nous amènera à gérer le multiplexage d’antennes. Le problème que nous pouvons voir ici c’est la possibilité que le multiplexeur détériore le signal du lecteur RFID. En même temps il ne faut pas oublier les pertes que nous pouvons avoir en reliant les antennes et les amener jusqu’au multiplexeur.

  • Fréquence/santé. En ayant fait une recherche sur cet aspect, nous avons vu que pour notre fréquence de travail nous n’avons pas besoin d’une licence pour son utilisation.

 

Captures d'écran (aléatoire)

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