CIRCUITO TRASPONDER

Da qualche anno i trasponder sono una realtà consolidata nell’ambito dell’identificazione a distanza di oggetti e persone, e rappresentano oggi il sistema migliore per realizzare serrature elettroniche, sistemi di sicurezza, controlli di accesso e tante altre applicazioni riguardanti l’automazione industriale e l’identificazione di oggetti.

Diciamo il sistema migliore perché, rispetto alle tessere magnetiche e alle chipcard, i trasponder non chiedono il contatto fisico con il dispositivo di lettura e di riconoscimento, e non sfruttano sistemi di trasmissione radio. Infatti, i trasponder funzionano secondo il principio della reazione di indotto, ovvero quando si trovano “immersi” nel campo elettromagnetico prodotto dalla bobina lettore, ricavano una debole tensione con cui si autoalimentano e generano un codice personale cortocircuitando e aprendo i contatti della loro bobina in modo da determinare variazioni di flusso (sia pure lievi) e quindi di corrente nell’oscillatore del dispositivo di lettura. Quest’ultimo rileva le variazioni di corrente come stati logici, in modo da avere l’informazione numerica corrispondente al codice memorizzato nel trasponder che si trova nel suo campo d’azione,

Questa caratteristica rende il trasponder il dispositivo ideale per tutte le applicazioni dove e’ impossibile, scomodo o pericoloso avvicinarsi ad un elemento da identificare, e soprattutto nei casi in cui sia impossibile provvedere all’alimentazione dell’elemento di identificazione. Ecco quindi che il sistema di identificazione senza contatto fisico (trasponder) trova impiego nei controlli di accesso a zone riservate e per varcare i tornelli delle aziende e degli uffici, nelle etichette antifurto applicate ai vestiti di vendita nei grandi magazzini, nei collari dei capi di bestiame, negli immobilizzatori per autoveicoli, ecc.

DESCRIZIONE DEL DISPOSIVO TRASPONDER              

Il sistema di identificazione per eccellenza è oggi il trasponder, perché  rispetto alle classiche tessere magnetiche e alle pur prestanti chipcard,  non chiede alcun contatto fisico con il lettore o identificatore che sia: il dispositivo è caratterizzato da un codice impostabile in sede di fabbricazione o successivamente ( a seconda del tipo) che viene letto a distanza dall’ identificatore sfruttando il principio della reazione dell’indotto tipico delle macchine elettriche, ovvero dei trasformatori.

Nell’unità base  (identificatore) un oscillatore operante tra 100 e 400 KHz (tipicamente a 120 o 125 KHz) pilota una bobina di varie forme o dimensioni che produce nell’ambiente circostante un campo elettromagnetico variabile dalla medesima frequenza; immergendo in questo campo una qualsiasi bobina si crea ai capi di quest’ultima una tensione indotta, di pari frequenza ed ampiezza proporzionale al numero di spire, secondo i dettami dell’elettrotecnica . Sta di fatto che raddrizzando tale tensione e livellandola con un piccolissimo condensatore, possiamo ottenere una differenza di potenziale continua con la quale alimentare un chip in tecnologia CMOS a basso consumo: questo è quanto si trova in un trasponder di qualunque tipo.

Appena viene alimentato, ovvero eccitato, il chip del trasponder reagisce producendo un codice composto da una serie di impulsi di tensione che, pilotando un transistor, caricano la sua bobina determinando in essa una variazione di corrente abbastanza sensibile, sia pur per senza mettrla in corto ( altrimenti manca tensione e il chip si spegne ). Per il principio della reazione d’indotto, la variazione della corrente nella bobina immersa nel flusso del campo magnetico determina una variazione analoga della corrente della bobina dell’oscillatore sull’unità base, in quanto quest’ultima può essere considerata al pari del primario di un trasformatore, e quella del trasponder come l’avvolgimento secondario. Le variazioni di corrente nell’oscillatore dell’unità base determinano differenze di potenziale che hanno lo stesso andamento e che possono essere prelevate ad uno dei capi della bobina trasmittente (primario) rispetto a massa, quindi amplificate e rilevate fino ad ottenere impulsi che squadrati corrispondono a quelli prodotti localmente dal chip del trasponder. Leggendo questi impulsi e decodificandoli possiamo conoscere i dati o l’identificativo del trasponder passato nel campo d’azione dell’unità identificatrice

Sembra difficile e complicato, ma il principio e chiaro e inequivocabile; la difficoltà sta nel realizzare un circuito affidabile e stabile. Perciò abbiamo impiegato un integrato fatto appositamente per tale applicazione l’ U2270B della Temic, un SMD che contiene un’ oscillatore a frequenza regolabile, abbastanza stabile e compensato in temperatura, oltre ad uno stadio amplificatore e squadratore del segnale prelevato da uno dei capi della bobina (allo scopo è richiesto un rilevatore esterno a diodo e condensatore).

Il trasponder che abbiamo utilizzato per la nostra applicazione è prodotto da una società svizzera, ed è parte di una vasta gamma di prodotti tutti basati sul chip Unique  a 64 bit: in sostanza una memoria PROM che viene programmata bruciando appositi fusibili in silicio policristallino, organizzata in una matrice 10 righe per 4 colonne, quindi di 40 bit. Una volta eccitato, ovvero quando il trasponder viene immerso nel campo magnetico a 125 Khz (notate che tutti i moduli sono tarati in fabbrica per essere eccitati a tali frequenza, con una tolleranza +/- 10 KHz) il chip genera serialmente 9 bit tutti a 1 logico, che costituiscono il messaggio di Start del codice; quindi procede emettendo in sequenza i bit della memoria, ovvero una ad una le righe di 4 bit l’una,  seguite ciascuna da un bit di parità. Trasmette quindi 9+(5x10) bit, cioè 50 bit, poi invia 4 bit che rappresentano in sequenza lo stato della parità della somma dei primi, dei secondi, dei terzi, e dei quarti bit di ogni riga, e infine un bit di Stop (fine codice) sempre a zero logico. L’invio della sequenza è periodico e viene ripetuto fino a che il trasponder è eccitato dal campo a 125 KHz. 

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