基于SLRC400的矿用人员安全系统设计
北京交通大学电气工程学院 陈艳丽 张晓冬
煤矿生产如何做到预防重大事故的发生一直是人们关注的热点。本文采用SLRC400芯片构成RFID系统来监控人员安全。对井下所有人员装备射频卡,当井下人员经过监测点时,阅读器识别射频卡并将射频卡号和位置信息通过数据总线传输给上位机进行处理,一旦发生事故,可迅速查询被困人员信息,从而把伤亡降至最低。
系统硬件结构
本系统的结构如图1所示。其中,射频识别系统中的核心部件采用了SLRC400芯片构成的阅读器,用以对井下员工的位置进行监控。
SLRC400的电气特性
SLRC400是一种工作在13．56MHz的非接触式IC卡阅读器,它支持S015693协议,在无源的情况下能够驱动天线发射到较长的距离(1．5米)。其主要特点是：数字部分具有CRC校验功能;具有并行接口,可以直接与任何8位微处理器相连,为阅读器和终端电路设计提供了较大的灵活性;高集成解调和编码模拟电路;灵活的中断处理;可编程计时器;独特的串行数据;用户可编程的启动结构：数字、模拟和传输部分的独立电源供给;可外接RS-485等芯片。
SLRC400的外围电路设计
系统的硬件设计包括SLRC400构成的阅读器硬件电路设计以及CAN总线通信部分的设计。其中,SLRC400外围电路包括EMC低通滤波电路、接收电路、天线匹配电路和天线。
EMC低通滤波电路
SLRC400的工作频率是13．56MHz,作为SLRC400时钟的信号由石英晶体的振荡产生,同时也是驱动天线l3．56MHz载波频率的基础,这不仅导致发射出13．56MHz的能量,同时也发射更高次的谐波。国际EMC条例规定了在宽的频率范围内发射能量的幅值。因此,为了满足这个规定,加了一个合适的滤波器。
接收电路
SLRC400的内部接收电路在射频卡进入阅读器范围时工作。当输入接引脚RX时,使用内部生成VMID。为了提供稳定的参考电压,接地电容C3与VMID相连。阅读器的接收部分需要在RX和VMID之间加分压器。
天线线圈电感选取与阻抗匹配问题
精确计算天线线圈电感值是不实际的,但是可以用线圈电感值公式估算。天线的实际电容和电感值取决于很多参数,比如天线的结构(PCB的类型),导线的厚度,缠绕线圈间的距离,屏蔽层,周围环境中的金属或铁氧体。
电容值的大小会严重影响阅读器的性能,确定电容值可以采用软件或硬件的方法,一种简单的方法是：SLRC400有一个SIGOuT引脚,当阅读器发出某一指令时,可以通过示波器观察该引脚的输出信号,不断改变卡与阅读器之间的距离和C2值,示波器将输出不同的波形,根据不同的波形即可确定阅读器最好的性能。
