RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
Radiogossen
Inlägg: 50
Blev medlem: 28 februari 2013, 10:28:34
Ort: Borlänge

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av Radiogossen »

Trafikverket bygger just nu upp ett stort antal RFID-läsare längs järnvägen enligt en modifierad ISO18000-6 C. Den ska klara av att läsa av fordonens taggar i minst 200km/h. Läsaren står ca 3 meter från närmsta räls.
Användarvisningsbild
ConnyWesth
Inlägg: 32
Blev medlem: 15 juni 2010, 12:55:38
Ort: Vallentuna
Kontakt:

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av ConnyWesth »

Se där, det verkat ju finnas lite teknik på det här området i alla fall.

Nu är mitt projekt en utbildningsgrej på hobbynivå så budgeten blir därefter. Men det är intressant att jobba vidare med för min del.
Användarvisningsbild
ConnyWesth
Inlägg: 32
Blev medlem: 15 juni 2010, 12:55:38
Ort: Vallentuna
Kontakt:

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av ConnyWesth »

Jag fick idag ett brev med lite RFID-taggar och lite inspirerande ord från vad jag gissar är en läsare på detta forum.

Jag vill bara säga tack för RFID-taggarna, de funkade direkt med det system jag byggt med ARDUIONO Uno och RDM6300.

Taggarna såg ut att vara utan batterier.
E Kafeman
Inlägg: 3618
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av E Kafeman »

För passiva taggar finns ingen direkt begränsning av hastighet att ta hänsyn till mer än som en parameter bland andra, åtminstone inte så länge man har fordon som rör sej med bråkdelar av ljushastigheten. Det handlar mer om parametrar såsom att hinna överföra tillräckligt med energi, samt att hinna avläsa denna medans den passiva tagen fortfarande befinner sej i avläsningsområdet. Ju längre datasekvens och lägre datatakt, ju vidare måste avläsningbara området vara (sämre antenn-gain),
Motsatsen med hög datatakt kostar mer bandbredd=> mindre avläsningsbart område, eftersom mottagarens S/N sjunker. Liknande gäller för den tid taggen befinner sej i uppladdnings-området, ju kortare tid taggen befinner sej i denna zonen, pga av t.ex. hög hastighet eller avstånd, ju högre energi måste avges av huvudsändaren för att uppnå viss laddningsnivå. Stora avläsningområden sänker antenn-effektiviteten och överförd effekt sjunker med kvadraten på avståndet.
Ju mer data som måste avges på viss tidperiod, begränsar vilken minsta bärfrekvens som måste användas.
Låga bärfrekvenser har mindre dämpning när det gäller att nå genom några cm blöt jord men kräver stora antenner för att vara effektiv. Taggen å andra sidan är oftast liten så kombinationen låg frekvens/liten antenn lämpar sig inte för längre överföringsavstånd. Eftersom den är passiv har den inte heller stora mängder effekt att sända med, som kompensation för den lilla antennen.
För att uppnå ett så dugligt system som möjligt så måste dessa parametrar optimeras till det man vill åstadkomma.

När det gäller snabba transportband, tåg mm så är det vanligaste att man för avläsningsutrustningen använder två huvudantenner med väl definierad riktverkan. Ena antennen laddar transpondern, den andra antennen läser något framför, vid det område där transponern förväntas sända.
Detta förenklar radio-arrangemanget, sändande antennen kan arbeta kontinuerligt, och mottagning sker kontinuerligt med den andra antennen vilket leder till längre tid av möjlig uppladdning/avläsning av transpondern.
De flesta av RFID-system kan inte hantera två samtidiga händelser, men sannolikheten att det ska hända med t.ex. tåg är liten, två samtidiga tåg på samma ställe går inte. Lite knepigare med bilracing.

För fullstor bilracing förekommer flera olika system men typ F1 där bilarna kan passera målrakan i över 300 km/t används märkligt nog en lågfrekvent slinga i marken för att aktivera transpondern, som då kan sända sitt ID-nummer på ett väldigt brett urval av kanaler. Man använder sej av 860-960 MHz. Frekvensområdet överenstämmer inte med något av RF-myndigheter tilldelat frekvensutrymme. Gissningvis har man fått systemet accepterat genom att använda så svaga sändare att de inte räknas som sådana, eller så begränsar man frekvens-området efter resp land där tävlingen hålls. Nackdelen med vitt skilda frekvenser för mottagare resp sändare är att man då måste ha två radio-system och två antenner i transpondern. Ett annat problem är att avläsningpunkten flyttar sej beroende på bilens hastighet samt hur bra transpondern kan ta emot ladd-signalen, vilket är lite individuellt mellan olika bil-modeller.
För detta har man därför en individuell kalibrerings-faktor. Varje transponder sänder på sin egna kanal och vid banan finns separat mottagare för varje transponder, med gemensam antenn, så därför kan flera samtidiga signaler registreras utan problem.
F1-systemet tillverkas av AMB och lär vara en modifierad variant av ett system de kallar X3. Transpondern avläser mark-slingan och när den detekteras går sändardelen igång och skickar sin ID-kod. Transponderna är ständigt i drift och har sin egen strömförsörjning. Den kan även erhålla vissa instruktioner via slingan.
X3-systemet var i F1 i bruk åtminstone fram till 2012, men det är möjligt att man nu ändrat detta då det ansågs omodernt. Ett förslag har varit att övergå till transpondrar som aktiveras av laser-ridå som belyses ovanifrån. Det skulle kunna ge ett i bilen mer kompakta och samtidigt betydligt exaktare tidsmätning.
För att kunna få mer information överförd från transpondern är ett förslag att övergå till ett enkanal-system med pollning av ID+internräknad tid, samt att transpondern ska internt kunna spara samtliga tidsstämplar. Pollningen förhindrar att flera bilar sänder samtidigt och vid tillfällig utstörning kan valfri tidsstämpel omhämtas i efterhand, vilket inte är möjligt med nuvarande transponders.
AMB gör även enklare system typ för karting och mini slot-racing.
Det finns många likartade tidmätnings-system. Ibland förekommer att transpondern sänder kontinuerligt via IR, vilken då måste ha egen strömförsörjning. Varje bil sänder till en individuell mottagarkrets vid startlinjen.
Närmsta jag hittar om beskrivning av ett av AMB's system, dock inte X3: http://appft1.uspto.gov/netacgi/nph-Par ... 65801.PGNR.

För att komma med ett förslag som inte påminner så mycket om redan existerande system, borde en video-kamera där bildströmmen analyseras vara möjligt alternativ. Kräver mer processorkraft, kontroll över slutarhastighet samt bildfrekvens så hög att bilen fastnar på åtminstone en bild, vid varje passering, men skulle i övrigt bli ett enkelt system. Bilarna skulle inte behöva någon transponder alls. Identifiering kan ske med t.ex. en stor streckods-etikett fastklistrad på motorhuven. Etiketten kan vara för ögat genomskinlig men printad med UV-reflekterande lack. Det borde ge rätt enkel identifiering av varje bil och även ge etikettens position i förhållande till en tänkt mållinje och kunna räkna om denna till den tid mållinjens passering motsvarar. Systemet borde inte ha så stora bekymmer med t.ex. flera samtidig avläsningar. Relativt billigt och närmast inget installationsarbete varken på bil eller bana.
Möjligen att regn och lera kan minska systemets funktionssäkerhet, men man har liknande problem med slingor i marken när det blir lera och blött. På fullstora bilar finns vindrutetorkare och rullande skyddsfilm används till de olika kamerorna i F1 så det borde gå att även hålla en streckkod någorlunda avläsningsbar. Inom andra sporter såsom fotboll och tennis förekommer avancerade flerkamera-system för att bestämma hastighet och vinklar för en relativt snabb boll, spelarpositioner mm. F1 borde ha råd med liknande system.

Kan inte alls vilka förutsättningarna råder vid u aktuell miniracing eller om man skulle kunna klara sej med en enkel webkamera som sensor. Faktorer typ hur stor yta kan en streckod fylla på en bil för att t.ex. vara avläsbar på en meters höjd ovanför banan med avläsning rakt nedåt där för enkelhetens skull kan antas att kameran ser 1 meter av banan. Nödvändig slutartid för att läsa streckoden tydligt kommer bero på streckens orientering men med lämplig orientering så borde den vara väl avläsningsbar även om strecken blir lite utsmetade i bilden.
En del av bildbearbetningen som behövs kan göras direkt på kameran. Riktigt IR-filter så slipper man en hel del störningar, och om kameran läser en meter banlängd så kan man maska bort det som inte hör till banan. Väl anpassad IR-belysning kan ochså göra sitt till att göra etiketten tydligt synlig. Helst behövs två följande avläsningar. Även om bilen då inte avläses precis vid mållinjen så går det få bra precision på tidpunkten när den beräknats passera. Med endast en bild kan man göra död räkning, med lite lägre precision eller om analysen är tillräckligt bra kan streckodens utsmetning användas för hastighetsberäkning och på det viset få fram mer exaktare tid än vad död räkning kan ge. Behöver naturligtvis inte heller vara streck, går t.ex. även med punkter som binärt kan representerar upp till 32 identiteter eller helt vanliga siffror, men för streckkod finns nog redan framtaget hyggligt optimerad bildanalyserande programvara.
Går åt en del bildbehandling och lite geometri-beräkningar för att kompensera bildens vinkel relativ banans plan och en hyggligt snabb dator att köra programmet i, men i övrigt borde det vara ett enkelt och tilltalande system som rent av skulle kunna gå att sälja.

Antagligen finns det förbisedda problem, annars hade nog någon redan gjort ett sådant system. Närmsta liknande system för tävlingsbanor som jag kan komma på är målkameran som används vid travbanor, där objektivet är en smal spalt. Filmen matas fram i kameran under hela målgången. Resultaten blir ett förvrängt foto där långsammare hästar ser mer utsträckta ut.
sebastiannielsen
Inlägg: 3663
Blev medlem: 11 september 2004, 09:30:42
Ort: gbg
Kontakt:

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av sebastiannielsen »

Skulle själv säga att det där med kamera + någon form av markering på bilen låter vettigast.
Då kan man låta kameran spela in under loppet och sedan när man har en inspelad film så finns det inga begränsningar i hur långsamt analysen får gå.
Då krävs det ingen snabb programvara.
Vill man ha ett system med "fri start" (dvs tiden börjar räkna så fort man passerar över start/mållinjen) så låter man numret för bildrutan där en bil med en viss QR-kod passerar en viss punkt, vara offset för just den bilen. Annars om man vill ha "samtidig start" (dvs alla startar samtidigt på givet tecken) så låter man kameran börja rulla precis när bilarna får klartecken för start och då räknas tiden från bildruta 0.

Mao när man markerar att loppet är över (alla bilar har passerat mållinjen) så skickas filmen helt enkelt till analys av ett script.
Här finns lite intressanta resurser:
http://opencv.org/

Enklast vore en QR-kod med siffrorna 0000 - 3232 - 6464 - 9999 så kan du ha upp till 99 bilar i samma lopp, plus att du får dubbel redundans genom full felkorrigering i QR-koden. (Först full felkorrigering i själva QR-koden plus att bilnumret är lagrat dubbelt)

Tillräckligt redundant samt att man med lite kodande skulle kunna knåpa ihop ett system där den läser av streckkoden enbart för identifiering, därefter läser den av den exakta bildrutan där bilfronten passerat en viss punkt i bilden - definerat av antal pixlar, samt att bilarna måste ha en kraftigt avvikande färg jämfört med marken i banan. Kameran måste då vara alledes spikrakt monterat och stumt monterat så att den inte påverkas av vind och vibrationer, samt att kameran måste se hela mållinjen.
Sedan är det bara kamerans FPS som avgör hur pass bra upplösning du får på tidtagningen. En standard 25 rutor/sekund-kamera ger en upplösning på ungefär 4 hundradelars sekund (0.04 sek) - dvs tidräkningen går 0.00 0.04 0.08 .... 0.96 1.00
Vill man ha högre upplösning finns bättre kameror. Ska man ner i 0.001-området behöver du en 1000FPS-kamera vilket är rätt dyrt. Men nöjer du dig med 0.005 så räcker det med 200FPS.

En bonusfördel med ett sådant system är ju helt klart filmen som kan användas om det blir "tjafs" om vem som vunnit. Går ju jättelätt att med ett script ta fram målfoton och varvfoton för varje enskilt fordon.
Det betyder visserligen att det blir ingen elektronik i det hela. Det enda är en kamera som är färdigköpt som spelar in film helt enkelt.
Det intressanta blir då själva mjukvaran som man matar den färdiga filmen genom.
Användarvisningsbild
Lennart Aspenryd
Tidigare Lasp
Inlägg: 12607
Blev medlem: 1 juli 2011, 19:09:09
Ort: Helsingborg

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av Lennart Aspenryd »

Heja EF.
Två bra (och korrekta) svar på ett problem.
Visst är de lite långa, men mycket belysande.
:tumupp:
Jag har v testat med RFID till mina bilbanebilar, det fungerar vid depå där hastigheten är lägre.
Har tankar om att skapa just dubbla avläsningszoner, en långsmal för att ladda chipet och rektangulär på andra hållet (kanske oval) för större precision i avläsningen.
Någon fler som vill ha brickor är det bsra att peemma! :humm:
Användarvisningsbild
ConnyWesth
Inlägg: 32
Blev medlem: 15 juni 2010, 12:55:38
Ort: Vallentuna
Kontakt:

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av ConnyWesth »

Tack för mycket matnyttig information, särskilt tack till E Kafeman (mycket bra information i ditt inlägg) och Lasp (för RFID taggarna antar jag).

Jag är nu inne på att köpa in lite kretsar för att testa att bygga en egen avläsare som kan läsa på avståndet ca 50 cm och åtminstonde 30-40 km/tim till en början (helst snabbare men jag får väl börja någonstans och pröva mig fram).

Jag har en Arduino One som jag tänkte koppla ihop kalaset med. Jag har kopplat upp en Crystal Display med Arduinon. Vill gärna kunna visa RFID-taggen ID på denna Crystal Display, då har jag kommit långt i mitt sökande.

Spelar ingen roll om det är aktiva eller passiva taggar, bara det funkar.

Då kommer jag till den konkreta frågan vad jag ska skaffa för kretsar och om det finns något kopplingsschema att utgå ifrån? Några tips. (Färdiga läsningar är inget för mig, jag vill bygga själv, så kanske jag lär mig nåt på kuppen).
Användarvisningsbild
Lennart Aspenryd
Tidigare Lasp
Inlägg: 12607
Blev medlem: 1 juli 2011, 19:09:09
Ort: Helsingborg

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av Lennart Aspenryd »

Skall bli intressant att följa upp.
Om man kan koppla en tidsenhet eller genera en TS TimeStamp så att det blir en sträng med Plats, Id, TS vore det enkelt att ta hand om i en presentationsdator.
Principiellt tycker jag att det borde gå att öka både distans för avläsning och precision.
Och så är det bara att hojta om någon behöver RFID taggar, ja de är utan batteri
Kanske kan man maska bort de inledande tecknen av ID så att det blir mindre att läsa!
Användarvisningsbild
ConnyWesth
Inlägg: 32
Blev medlem: 15 juni 2010, 12:55:38
Ort: Vallentuna
Kontakt:

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av ConnyWesth »

Att skapa en textsträng med ID och timestamp har jag klart för mig hur det ska gå till. Det görs i Arduionon (C++ liknande språk som kompileras i PCn och laddas via USB till Arduinon) och sen skickar jag ut det på en Crystal Display (en av exemplen i Arduinos startpaket) alternativt kan jag ta ut det i datorn via en USB/COM-port. Jag har en demo där jag räknar ut deltatiden som sedan visas på min display.

Jag är ju nybörjare på RFID och den fysiska elektroniken så där har jag en del "forskning" att göra innan jag får till rät läsavstånd och hastighet med RFID (det är därför jag skriver här på forumet då fler kan elektronik här). Det funkar med en standard RFID för nyckelavläsning, men den är för långsam och har för kort läsavstånd i min konstruktion än så länge. Sen finns en del programmeringsjobb kvar så allt funkar som en helhet, men det har jag koll på så de får låg prio just nu.
Användarvisningsbild
ConnyWesth
Inlägg: 32
Blev medlem: 15 juni 2010, 12:55:38
Ort: Vallentuna
Kontakt:

Re: RFID avläsning, taggar, slinga m.m.

Inlägg av ConnyWesth »

Nu har mitt projekt legat i träda alldeles för länge. Jag har bytt jobb och fått förnyad energi.

Nu jobbar jag dessutom med att bygga IT-system med lite RFID involverat åt min arbetsgivare. Vi jobbar med Visual Studio 2013 Professional, Raspberry PI, Arduino, SQL-server 2012, WCF (Windows Communication Foundation), WPF (Windows Presentation Foundation), ... Det finns ett par snubbar som jobbar mer eller mindre med hårdvara och ett par som jobbar mest med mjukvaruutveckling, men vi improviserar och hjälper varandra en hel del. Mycket spännande.

På jobbet håller vi på att bygga ett system med inpasseringsbommar som ska styras av RFID-taggar i företagets bilar och RFID-läsare. Detta innebär att det är ännu mer intressant att lära mig mer om RFID i största allmänhet.

Jag har dessutom hunnit fylla 50 år, så nu är det full fart framåt som gäller!!!

Vi har installerat Linux + mono-complete på Raspberryn så då kan jag köra C#-program som är kompilerade i Visual Studio på en Windowsmaskin, ja just det samma exe-fil som jag fick när jag kompilerade i Windows kopierade jag över till Raspberryn och satte chmod 777 eller chmod 755 ska gå lika bra. sen är det bara att tuta och köra. Nu har vi bara testat med console-applikationer ännu men det funkade på första försöket...

Om man försöker koppla upp sig mot en SSL med https-protokollet måste man dock installera några Certifikat för säkerhetens skull annars får man felmeddelanden.

Att läsa /dev/TTY (COM-portarna i Windows var dock inga problem) har jag inte lyckats med ännu men nya försök i morgon...
Skriv svar