RFID-tunnisteen kehittäminen

Abstract

Insinöörityössä perehdyttiin UHF-alueen RFID-järjestelmien toimintaan valmistamalla Metropolia Ammattikorkeakoululle useita 868 MHz:n RFID-tunnisteita käytettäväksi RFID-tekniikan opintojakson laboratoriotöissä. Lisäksi työssä perehdyttiin eri antenniratkaisuihin, joista piirilevylle valmistettiin dipoliantenni ja PIFA-antenni simulointitulosten perusteella. Lopuksi valmiilla piirilevyllä pystyttiin kommunikoimaan PE3001 RFID -sirun ja MBED-mikrokontrollerin välillä käyttäen SPI-väylää. MBED-mikrokontrolleria voitaisiin käyttää esimerkiksi LCD-näytön tai antureiden ohjaamiseen, mutta tässä työssä ei pidetty tarpeellisena valmistaa monimutkaisempaa piirilevyä.

Piirilevyt valmistettiin ja osa mittauksista toteutettiin oppilaitoksen tiloissa vektoripiirianalysaattorin ja radiokaiuttoman huoneen avulla. Loput lukijalaitteen ja tunnisteiden väliseen vuorovaikutukseen liittyvät mittaukset suoritettiin Metropolian Electria-tutkimuskeskuksessa Vantaalla. Lukijalaitteena toimi Impinjin valmistama Speedway R1000 -lukija, joka kytkettiin lähiverkon kautta tietokoneelle, josta sitä ohjattiin. Lukijalaitteen lähettämä tehotaso oli 24 dBm.

Tulokset olivat odotettua selvästi paremmat, sillä parhaiten toiminutta tunnistetta kyettiin lukemaan paristokäyttöisenä jopa n. 4 metrin päässä lukijalaitteesta ja ilman paristojakin noin 1,5 metristä. Muita tunnisteitakin kyettiin lukemaan ja ohjelmoimaan, joskin lyhyemmällä lukuetäisyydellä.

The objective of this thesis was to study UHF RFID-systems by implementing several RFID-transponders for the laboratory works of the RFID course at Metropolia University of Applied Sciences. In addition, several antenna configurations were studied of which a dipole antenna and a PIFA-antenna were made to printed circuit boards based on the simulation results. In the end, the printed circuit board made possible to communicate between the PE3001 RFID-chip and the MBED microcontroller by using the SPI-bus. The MBED microcontroller can be used for example to control LCDs and different sensors. However, this thesis did not include external applications for the SPI-bus.

The printed circuit boards were manufactured in the premises of the school. Also, most of the measurements were conducted in the school’s anechoic chamber with a vector network analyzer. The rest of the measurements were related to the relation of the transponder and the reader. These measurements were conducted in Metropolia’s R&D unit Electria at Vantaa. The reader used was the Speedway R1000 manufactured by Impinj, which was connected to a PC by local area network. The reader was operated by 24 dBm transmit power.

The results were better than what had been anticipated, due to the fact that the best transponder could be read up to 4 meters away from the reader when operated with batteries. Without batteries, a maximum of 1.5 meters was achieved. The other transponders were able to be detected by the reader, although the detection range was smaller.