В общем случае система бесконтактной идентификации состоит из двух частей: ключ и считыватель.
Ключ
Ключ представляет собой миниатюрный чип и антенну, которые затем запрессовываются в некоторый корпус (пластиковая карточка, авторучка, подошва обуви и т. д.). На рисунке, взятом из технического описания на чип H4100 фирмы EM-Marin показана схема такого ключа.
Примечательно, что система работает без какого либо источника питания. Внутри такого чипа имеется некоторое количество памяти в которой записан уникальный ID-номер. Память может быть как ROM так и перезаписываемая EEPROM (в данном случае из чипа можно не только считывать информацию, но и записывать). Тип памяти, а также ее объем зависит от типа чипа. При производстве чипов, ID-номер записывается в кристалл с помощью лазера, таким образом, что каждый новый выпущенный чип имеет уникальный номер отличный от предыдущего. Таким образом не существует двух чипов с одинаковыми номерами. Кроме ячейки памяти в данном чипе фактически собран источник питания от электромагнитного поля плюс миниатюрный радиопередатчик. Когда бесконтактный ключ попадает в электромагнитное поле , генерируемое считывателем, то в катушке индуктивности-антенне индуцируются токи, которые поступают внутрь чипа.
После выпрямления полученное напряжение запитывает чип. Из ячейки памяти считываются данные, которые должным образом кодируются (зависит от типа чипа) и передаются в модулятор. Теперь катушка уже является не источником энергии, а передающей антенной, излучающей модулированный радиосигнал. Сигнал улавливается считывателем, демодулируется и декодируется. На рисунке изображена схема взаимодействия ключа (transponder) и считывателя (tranceiver).
На следующем рисунке изображен вид сигналов на ключе и считывателе.
Фирма EM-Marin предлагает около десятка различных чипов для бесконтактной идентификации. Они отличаются объемом памяти, ее типом (ROM, EEPROM), скоростью считывания, несущей частотой и способом кодирования. В числе последних разработок фирмы, новые типы чипов включающие в себя антиколлизионные протоколы и функции шифрования. В нижеприведенной таблице перечислены чипы с характеристиками.
Таблица 1: Бесконтактные чипы в миниатюрных корпусах.
| Чип |
Рабочая
частота |
Тип
памяти |
Ёмкость
памяти |
Встроенный
конденсатор |
Способ
кодирования |
Особенности |
| H4001 |
100-150 кГц |
Только чтение |
64 бит |
-- |
-- |
Большая дальность считывания |
|
H4102
|
100-150 кГц |
Только чтение |
64 бит |
50 пф |
-- |
-- |
| H4003 |
100-150 кГц |
Только чтение |
64 бит |
170 пф |
-- |
Опция высокой скорости от 2 до 5 МГц |
| H4005 |
100-150 кГц |
Только чтение |
128 бит |
75 пф |
ISO FDX-B |
-- |
| H4100 |
100-150 кГц |
Только чтение |
64 бит |
75 пф |
Манчестер,
Bi-Phase,
PSK-модуляция |
Различные скорости передачи |
| H4006 |
13.56 МГц |
Только чтение |
64 бит +
16 CRC бит |
94.5 пф |
Миллер |
Различные скорости передачи |
| H4022 |
Различная |
Только чтение |
64 бит |
110 пф |
Антиколлизионный
протокол
BTG Supertag |
-- |
V4050
H4050 |
100-150 кГц |
Чтение/
запись |
1кбит EEPROM
32 бит (SN) +
32 бит (ID) |
170 пф |
-- |
Пароль, защищенные области памяти |
| H4069 |
100-150 кГц |
Чтение/
запись |
128 бит EEPROM
64 бит ROM |
70 пф |
Манчестер,
Bi-Phase |
2 или 4 кбод |
Чипы изготавливаются в нескольких вариантах корпуса. Большинство микросхем доступно в сверхтонком (ширина около 0.4 мм) корпусе CID. Данный корпус идеально подходит для запрессовки в пластиковые карточки. На рисунке показан сам корпус и его размеры в миллиметрах.
Теперь осталось только подключить миниатюрную плоскую антену, запрессовать все это в какой-либо корпус (например, в пластиковую карточку) и все. Бесконтактный ключ готов.
Пластиковые карточки производства EM-Marin
Если вам нужны сразу уже готовые пластиковые карточки включающие в себя вышеописанные чипы бесконтактной идентификации вместе с антенной, то следует иметь ввиду что фирма EM-Marin выпускает такие карточки. Карточки могут быть глянцевые или матовые. А также с магнитной полосой и без нее.
Считыватель
В качестве основы для считывателя фирма EM-Marin рекомендует микросхему EM4095. Она полностью совместима с оригинальными чипами бесконтактных ключей типа H400x, H4100, V4050, P4150, P4170, P4069...
Микросхема выполнена в компактном 16-выводном корпусе типа SOIC. Микросхема легко подключается к большинству современных микроконтроллеров.
Автор:
Арсений Платонов 
