基于SLRC400的礦用人員安全系統(tǒng)設計
北京交通大學電氣工程學院 陳艷麗 張曉冬
煤礦生產(chǎn)如何做到預防重大事故的發(fā)生一直是人們關注的熱點。本文采用SLRC400芯片構成RFID系統(tǒng)來監(jiān)控人員安全。對井下所有人員裝備射頻卡,當井下人員經(jīng)過監(jiān)測點時,閱讀器識別射頻卡并將射頻卡號和位置信息通過數(shù)據(jù)總線傳輸給上位機進行處理,一旦發(fā)生事故,可迅速查詢被困人員信息,從而把傷亡降至最低。
系統(tǒng)硬件結構
本系統(tǒng)的結構如圖1所示。其中,射頻識別系統(tǒng)中的核心部件采用了SLRC400芯片構成的閱讀器,用以對井下員工的位置進行監(jiān)控。
SLRC400的電氣特性
SLRC400是一種工作在13．56MHz的非接觸式IC卡閱讀器,它支持S015693協(xié)議,在無源的情況下能夠驅動天線發(fā)射到較長的距離(1．5米)。其主要特點是：數(shù)字部分具有CRC校驗功能;具有并行接口,可以直接與任何8位微處理器相連,為閱讀器和終端電路設計提供了較大的靈活性;高集成解調和編碼模擬電路;靈活的中斷處理;可編程計時器;獨特的串行數(shù)據(jù);用戶可編程的啟動結構：數(shù)字、模擬和傳輸部分的獨立電源供給;可外接RS-485等芯片。
SLRC400的外圍電路設計
系統(tǒng)的硬件設計包括SLRC400構成的閱讀器硬件電路設計以及CAN總線通信部分的設計。其中,SLRC400外圍電路包括EMC低通濾波電路、接收電路、天線匹配電路和天線。
EMC低通濾波電路
SLRC400的工作頻率是13．56MHz,作為SLRC400時鐘的信號由石英晶體的振蕩產(chǎn)生,同時也是驅動天線l3．56MHz載波頻率的基礎,這不僅導致發(fā)射出13．56MHz的能量,同時也發(fā)射更高次的諧波。國際EMC條例規(guī)定了在寬的頻率范圍內發(fā)射能量的幅值。因此,為了滿足這個規(guī)定,加了一個合適的濾波器。
接收電路
SLRC400的內部接收電路在射頻卡進入閱讀器范圍時工作。當輸入接引腳RX時,使用內部生成VMID。為了提供穩(wěn)定的參考電壓,接地電容C3與VMID相連。閱讀器的接收部分需要在RX和VMID之間加分壓器。
天線線圈電感選取與阻抗匹配問題
精確計算天線線圈電感值是不實際的,但是可以用線圈電感值公式估算。天線的實際電容和電感值取決于很多參數(shù),比如天線的結構(PCB的類型),導線的厚度,纏繞線圈間的距離,屏蔽層,周圍環(huán)境中的金屬或鐵氧體。
電容值的大小會嚴重影響閱讀器的性能,確定電容值可以采用軟件或硬件的方法,一種簡單的方法是：SLRC400有一個SIGOuT引腳,當閱讀器發(fā)出某一指令時,可以通過示波器觀察該引腳的輸出信號,不斷改變卡與閱讀器之間的距離和C2值,示波器將輸出不同的波形,根據(jù)不同的波形即可確定閱讀器最好的性能。
