Technische Dokumentation

Transkript

1 Technische Dokumentation für metratec QR14 HF RFID-Modul Stand: November 2010 Version: 1.1 Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 1 von 12

2 Inhaltsverzeichnis 1. Allgemeine Hinweise/Sicherheitshinweise Hinweise zur Benutzung der Dokumentation Sicherheitshinweis Exporthinweis Weiterführende Dokumente Produktbeschreibung Bestimmungsgemäßer Gebrauch Technische Spezifikation Systemübersicht Lieferumfang Zubehör Spannungsversorgung und elektrische Anschlusswerte Kommunikation Antennen Digitale Inputs/Outputs Versionsübersicht Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 2 von 12

3 1. Allgemeine Hinweise/Sicherheitshinweise 1.1. Hinweise zur Benutzung der Dokumentation In der Benutzeranleitung werden zur Kennzeichnung von Gefahren bzw. Hinweisen die folgenden Symbole und Signalwörter benutzt. Die Sicherheitshinweise stehen jeweils vor einer Handlung. ACHTUNG Bezeichnet eine möglicherweise gefährliche Situation. Wenn sie nicht gemieden wird, kann das Produkt oder etwas in seiner Umgebung beschädigt werden. HINWEIS Bezeichnet Anwendungstipps und andere besonders nützliche Informationen, wobei keine gefährlichen oder schädlichen Situationen auftreten Sicherheitshinweis Das QR14 HF RFID-Modul wurden nicht für den Einsatz in gefährlichen Umgebungen entwickelt. Ein Einsatz des Moduls in Applikationen, bei denen ein Ausfall der Technik (Hardware sowie Software) direkt zu Tod oder schweren Verletzungen führen könnte ( High Risk Activities ), z.b. in Nukleareinrichtungen, Flugsteuerungen, Lebensunterstützungsgeräte der Medizintechnik oder in Waffensystemen ist nicht vorgesehen. Der Hersteller weist jegliche Gewährleistung für die Tauglichkeit des Geräts für den Einsatz in solchen Szenarien ab Exporthinweis Das QR14 HF RFID-Modul beinhaltet Bauteile, die US-Exportrestriktionen unterliegen. Es ist daher nicht erlaubt, das Modul in Länder zu exportieren, die US-Exportrestriktionen unterliegen. Gleiches gilt naturgemäß auch für Länder, die EU-Exportrestriktionen unterliegen Weiterführende Dokumente Zur Benutzung des QR14 ist es ratsam, neben dieser technischen Dokumentation, die sich mit den elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Moduls befasst, auch den passenden metratec Protokoll-Guide zu lesen, der die Steuerung des QR14 Moduls im Details erläutert. Diesen finden Sie auf der metratec Homepage, unter Support Downloads Dokumentation Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 3 von 12

4 2. Produktbeschreibung Das QR14 HF RFID-Modul ist ein flexibel einsetzbares RFID Modul, welches schnell und einfach in eigene Platinen integriert werden kann. So können eigene Produkte mit geringem Aufwand mit RFID Funktionalität ausgestattet werden. Durch die getestete und extrem flexible Firmware auf dem Modul, kann direkt mit dem Lesen und Beschreiben von RFID- Tags begonnen werden, die nach dem ISO 14443A Standard bzw. dem Mifare Protokoll inkl. MifarePlus kommunizieren. Mit der internen Antenne sind Lesereichweiten bis 50 mm möglich, mit Hilfe einer extern angeschlossenen Antenne sogar Reichweiten bis 100 mm (abh. von der Antenne und den verwendeten Transpondern) Bestimmungsgemäßer Gebrauch Das QR14 HF RFID-Modul liest RFID Transponder auf kurze Entfernungen, die dem ISO14443A Standard entsprechen (inkl. Mifare-Arten). Auch Sonderfunktionen können ohne Firmware-Anpassungen genutzt werden, solange die Kommunikation auf dem Air-Interface der ISO14443A entspricht. Für Transponder, die dem ISO15693 Standard entsprechen, verwenden Sie bitte ein QR15 Modul Technische Spezifikation Stromversorgung Kommunikation Digitale Inputs/Outputs Antennen-Anschluss Arbeitsfrequenz HF Leistung Protokolle Betriebstemperaturbereich Abmessungen 90mA bei 5V DC, UART (über Pinleiste) 8 x 5V DC IOs, über Firmware konfigurierbar Externe Antenne: MMCX, female 13,56 MHz 250 mw ISO14443A, Mifare, MifarePlus -20 C bis +70 C 51 x 51 mm (2 x 2 Inch) Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 4 von 12

5 2.3. Systemübersicht Das Modul hat fünf Unterbereiche, denen die folgenden Funktionen zugeordnet sind: UART-Kommunikation und Spannungsversorgung über zwei Pinleisten wird die Spannungsversorgung sowie die Kommunikation mit dem Basis-Board ermöglicht Mikrocontroller das Herzstück des Reader mit der metratec Firmware HF-Komponenten erzeugt das RFID Signal bzw. wertet dies aus Interne Antenne über die interne Antenne kann eine Lesereichweite von bis 50 mm erreicht werden Anschluss für externe Antenne über den MMCX Stecker können passende externe Antennen angeschlossen werden. JP1 X1.2 X1.1 X4 X2.3 X2.2 X2.1 X3.9 X3.8 X3.7 X3.6 X3.5 X3.4 X3.3 X3.2 X3.1 Abb. 1: QR14 Modul Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 5 von 12

6 2.4. Lieferumfang Das QR14 HF RFID-Modul wird mit folgenden Komponenten ausgeliefert: QR14 HF RFID-Modul Dokumentation, Treiber und Software (zum Download von der Webseite) 2.5. Zubehör Neben dem QR14 (Short-Range RFID-Modul für ISO14443A/Mifare) sind die folgenden Aufsteckmodule verfügbar: Diverse externe RFID PCB-Antennen, z.b. MiniPCB, MidiPCB sowie Sonderentwicklungen (z.b. auch flexiblen Material) MUX4 Multiplexer-Modul QR15 HF-Modul für ISO15693 Tags Diverse RFID Tags, je nach Anforderung Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 6 von 12

7 3. Spannungsversorgung und elektrische Anschlusswerte Das Modul verfügt über kein eigenes Schaltnetzteil, so dass eine saubere 5V DC Spannungsversorgung sichergestellt werden muss, um die optimale Leseperformance zu erreichen. Ein Vorschlag für ein geeignetes Netzteil findet sich auf der folgenden Seite. Anschlusspin Belegung X1.1 GND X1.2 5V DC Tab. 1: Übersicht über Pinbelegung zur Spannungsversorgung Spannungsversorgung Stromaufnahme, HF an Stromaufnahme, HF aus Stromaufnahme, Sleep 5V DC 90 ma 50 ma 10 ma Spannungsniveau, GPIO Tab. 2: Maximale Anschlusswerte und elektrische Daten 5V RFID Systeme erfordern eine sehr hohe Versorgungsspannungsqualität. Wenn möglich sollten Linearregler mit hoher Präzision und Regelgeschwindigkeit verwendet werden. Bei Schaltnetzteilen sollten eine Schaltfrequenz >500kHz und ein EMV gerechtes Layout verwendet werden. Abbildung 2 zeigt den Schaltplan eines möglichen Netzteils, wie es auch auf dem UDB1 Development-Board eingesetzt wird. HINWEIS Es handelt sich bei dem vorgeschlagenen Netzteil um eine Weitbereichsnetzteil, das die 5V DC Versorgung des Moduls aus Eingangspannungen von 9V bis 30V erzeugen kann. Während dieses Design sehr flexibel einsetzbar ist, ist es nicht auf niedrige Kosten hin optimiert. Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 7 von 12

8 Abb. 2: Schaltplan eines möglichen 5V Netzteils HINWEIS Das Urheberrecht an der oben genannten Schaltung für das Netzteil liegt allein bei metratec. Bei der Verwendung von QR14 HF RFID-Modulen darf die Schaltung lizenzkostenfrei und ohne weitere Beschränkungen für eigene Projekte genutzt werden. Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 8 von 12

9 4. Kommunikation Das QR14 HF RFID-Modul kommuniziert mit der Host-Platine (z.b. dem UDB1 oder einer eigenen Elektronik) über eine UART Verbindung mit 5V Signalpegel. Dies ermöglicht den Anschluss des Moduls direkt an einen Mikrocontroller. Die Schnittstellenparameter sind Baud, 8 Datenbits, 1 Stopbit, kein Parity, keine Flusskontrolle. Zusätzlich sind am Markt eine Reihe von Lösungen verfügbar, mit denen ein UART Signal auf RS232, RS422, USB oder Ethernet umgesetzt werden kann. Hierbei beraten wir Sie gerne. Anschlusspin Belegung X2.1 GND X2.2 Tx X2.3 Rx Tab. 3: Übersicht über Pinbelegung zur Kommunikation Die eigentlichen Befehle zur Steuerung des QR14-Moduls entnehmen Sie bitte direkt dem separaten metratec Mifare Protokoll-Guide. Dieser enthält eine genaue Übersicht aller Befehle, mögliche Antworten des Reader-Moduls sowie eine Reihe von Beispielen zur Benutzung. Da das Protokoll mehrere Produkte von metratec betrifft, ist diese Beschreibung in ein externes Dokument ausgegliedert. Quelle: --> Endgeräte --> Downloads --> Dokumente Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 9 von 12

10 5. Antennen Für das Aussenden des RFID-Signals stehen dem QR14 Modul zwei Alternativen zur Verfügung. Entweder es wird die interne Antenne genutzt, die im Rand des Moduls integriert ist. Mit den Abmessungen 50 x 50 mm kann hiermit mit dem QR14-Modul eine maximale Lesereichweite von etwa 50mm (bei passenden Transpondern) erreicht werden. In dieser Konfiguration müssen die oberen beiden Pins von Jumper JP1 verbunden sein. Wird eine höhere Reichweite benötigt, kann über die vorhandene MMCX Buchse (X4) auch eine externe Antenne (z.b. eine MiniPCB- oder MidiPCB-Antenne von metratec) angeschlossen werden. Soll diese Option genutzt werden, müssen die unteren zwei Pins von Jumper JP1 verbunden sein. Im Unterschied zu den meisten RFID-Modulen für ISO14443/Mifare verfügt das QR14-Modul über einen single-ended Antennen-Anschluss. Es ist also kein dreiadriges/triaxiales Antennenkabel notwendig, um die volle Leistung zur Antenne zu bringen. Stattdessen kann ein übliches Koaxialkabel (wie bei ISO15693 auch) genutzt werden. Dies verringert die Kosten für Spezialkabel und ermöglicht außerdem den Einsatz von anderer Standardhardware, wie z.b. Multiplexer (z.b. das MUX4-Modul) in Verbindung mit Mifare. Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 10 von 12

11 6. Digitale Inputs/Outputs Das QR14-Modul verfübt über 8 frei konfigurierbare digitale Input/Output Pins, welche über entsprechende Firmware-Kommandos gesetzt bzw. ausgelesen werden können. Die Signale sind TTL Signale (5V DC). ACHTUNG Stellen Sie insbesondere bei der Konfiguration als Input-Pins sicher, dass wirklich nur 5V DC an den Signalen anliegen. Manche Geräte aus dem Automatisierungs-Bereich (SPS, Lichtschranken, etc.) arbeiten intern mit 24V DC. Wenn Sie ohne geeignete Schutzmaßnahmen 24V an die Pins des QR14 anlegen, wird dies zu einer permanenten Zerstörung des Gerätes führen. Anschlusspin Belegung X3.1 GND X3.2 Input/Output 0 X3.3 Input/Output 1 X3.4 Input/Output 2 X3.5 Input/Output 3 X3.6 Input/Output 4 X3.7 Input/Output 5 X3.8 Input/Output 6 X3.9 Input/Output 7 Tab. 4: Übersicht über Pinbelegung der digitalen IOs 7. Versionsübersicht Version Änderung Bearbeitet durch Datum 1.0 erstellt KD Pinbelegung hinzugefügt KD Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 11 von 12

12 Kontakt metratec GmbH Werner-Heisenberg-Str. 1 D Magdeburg Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) support@metratec.com Web: Copyright metratec GmbH Nachdruck, Vervielfältigung oder Übersetzung dieser Benutzeranleitung, auch auszugsweise, sind ohne schriftliche Genehmigung der metratec GmbH nicht gestattet. Alle Marken sind Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber. Alle Rechte vorbehalten. Wir arbeiten ständig an der Weiterentwicklung unserer Produkte. Änderungen in Form, Ausstattung und Funktionalität unserer Produkte behalten wir uns ausdrücklich vor. Technische Dokumentation metratec QR14 Seite 12 von 12