Cómo funciona la RFID en su frambuesa Pi

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Por Sean McManus, Mike Cook

Su frambuesa Pi utiliza RFID. Existen básicamente tres tipos diferentes de sistemas RFID disponibles en el mercado, que se distinguen principalmente por la gama de frecuencias que utilizan. Todos los sistemas constan de dos partes: una etiqueta o tarjeta y un lector. El lector extrae bits binarios de una etiqueta o tarjeta utilizando ondas de radio, por lo que no se necesitan cables entre el lector y la etiqueta o tarjeta.

Estas etiquetas normalmente se conocen como etiquetas pasivas, es decir, etiquetas que aparentemente no requieren ninguna fuente de alimentación, aunque un pequeño número son etiquetas activas que requieren una pequeña batería de reloj. Estas etiquetas activas se utilizan cuando se necesita un rango de lectura mucho mayor.

El lector envía una señal de radio y la etiqueta la recoge y utiliza la potencia de esa señal de radio para activar un microchip. Ese microchip entonces envía un número de pulsos al lector, que se interpreta como un número. La forma en que la etiqueta envía los datos de vuelta es diferente en los diferentes tipos de etiquetas, pero la forma principal es transmitir los datos de vuelta al lector en una frecuencia diferente.

Aquí hay una lista de etiquetas disponibles, con sus rangos de frecuencia:

  • Tags 125-135 KHz: Estas etiquetas son las que se utilizan en el astillado de mascotas y también en muchos sistemas de control de acceso. Tienen una capacidad de almacenamiento limitada y normalmente se limitan a un número de serie de 64 o 128 bits. Las etiquetas y tarjetas utilizadas más ampliamente hoy en día cumplen con el estándar EM4100 / EM4200. La mayoría de las etiquetas son de sólo lectura, pero algunas (las etiquetas Hitag, por ejemplo) le permiten almacenar datos utilizando un programador especial.
  • Etiquetas de 13,56 MHz: Estas son las llamadas tarjetas inteligentes, capaces de almacenar no sólo un número de serie sino también algunos datos que pueden ser leídos o escritos. Hay una medida de seguridad incorporada en las tarjetas para que los datos no sean accesibles para aquellos que no conocen la clave de encriptación. Hay muchos tipos diferentes de tarjetas, pero la más común es la conocida como tarjeta clásica MIFARE.
  • UHF (860-960MHz): A diferencia de los otros dos tipos de RFID, los lectores UHF son capaces de leer más de una etiqueta al mismo tiempo. También son de largo alcance, típicamente de 10 a 30 pies. Están diseñados para hacer inventarios a granel. Cada elemento de una paleta puede ser registrado y contado al mismo tiempo. Los lectores tienen un transmisor de muy alta potencia en ellos, tanto que son un peligro para la salud, requiriendo estrictos límites de tiempo para los trabajadores que los operan a fin de evitar la exposición a la radiación a largo plazo. También hay otros sistemas de frecuencia más alta en esta clase.

Muchos propietarios de Frambuesa Pi utilizan la tarjeta clásica MIFARE – para darle su nombre dominical, el protocolo ISO/IEC 14443 A/MIFARE mode. Los lectores son baratos, y las etiquetas vienen en varias formas que van desde llaveros hasta tarjetas. Son las tarjetas las más convenientes para estos proyectos, pero no es esencial usarlas. Aquí está el diagrama de bloques de cómo es un sistema RFID electrónicamente.

Las antenas utilizadas están formadas por bobinas de alambre muy fino o incluso de lámina metálica. Los lectores para estas tarjetas vienen en todos los rangos de precios e interfaces. Puede utilizar uno de los más baratos, el RFID-RC522, que puede obtenerse por menos de 13 dólares por tres en sitios de subastas y de electrónica populares. Están basados en el chip MFRC522 de NXP Semiconductors (antes Phillips), y aunque este chip es capaz de conectarse a un ordenador de diferentes maneras, por la forma en que están diseñadas estas tarjetas de bajo coste, están restringidas únicamente a una interfaz SPI.

Cuando usted obtiene estos lectores RFID, vienen con una selección de dos tipos de pines de encabezado. Necesita soldar los pines en ángulo recto. Entonces puedes inventar una pista o montarla verticalmente en una protoboard.

Es mucho mejor montarlo verticalmente porque está lejos del metal que forma los clips internos de la protoboard, y el metal afecta la frecuencia de resonancia de la bobina de la antena – y por lo tanto el rango de lectura de la etiqueta. Aquí puede ver el diagrama esquemático y el diagrama de cómo conectar el lector al Pi de frambuesa.

Para un trabajo realmente limpio, monte el lector en una caja de madera o plástico, preferiblemente con tornillos de nylon, ya que el metal cercano reduce el rango de lectura.

Después de conectar el lector a la Pi, es hora de obtener el software que necesita para leerlo. Primero, tienes que instalar el sistema python-dev tecleando sudo apt-get install python-dev into a terminal window of a Raspberry Pi connected to the Internet.

Es muy probable que ya tenga la última versión instalada, pero es mejor que la compruebe. A continuación, necesita instalar la librería SPI-Py, que le permite usar el hardware SPI como una extensión C para Python. De nuevo en una ventana de terminal, introduzca lo siguiente:

clon de git https://github.com/lthiery/SPI-Py.git

cd SPI-Py

sudo python setup.py install

sudo python3 setup.py install

Esto instala el código que le permite usar el hardware SPI tanto de Python 2 como de Python 3. Finalmente, vaya al menú Escritorio y seleccione Preferencias, luego seleccione la aplicación Raspberry Pi Configuration. Cuando se abra la aplicación, haga clic en la pestaña Interfaces y asegúrese de que la interfaz SPI está activada. Si no lo es, haga clic para habilitarlo y reinicie su Pi.

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