Bezstykowa identyfikacja J E K T Y
P R Oz układami PIT
Bezstykowa identyfikacja
z układami PIT
kit AVT-454
Urządzenia elektronicznej
identyfikacji cieszą si� wśr�d
Czytelnik�w EP dułym
powodzeniem. Dotychczas
przebojami były immobilizery
oparte na układach iButton
(Touch Memory) firmy Dallas.
Urządzenia te, opr�cz szeregu
zalet, cechowała dośĘ istotna
wada - identyfikacja
nast�powała po przytkni�ciu
W artykule nie opisujemy de- do kt�rego są przypisane, a takłe
pastylki do specjalnego
kodera do formularza zeznania wymiana i przechowywanie da-
czytnika.
podatkowego PIT, przy wypełnia- nych związanych z tym obiektem.
W artykule prezentujemy
niu kt�rego przynajmniej raz w ro- T� samą funkcj� pełnią popular-
rozwiązanie pozbawione tej
ku trudzi si� wi�kszośĘ dorosłych ne juł karty telefoniczne i plas-
wady, oparte na stosunkowo
Polak�w. Zajmujemy si� produko- tykowe karty do bankomat�w.
nowoczesnych transponderach
wanymi przez firm� Philips ukła- Zmienia si� tylko spos�b wymia-
firmy Philips.
dami PIT (Programmable Identifi- ny informacji mi�dzy chipem lub
cation Transponder), co w niezbyt kartą i urządzeniem odczytują-
zr�cznym tłumaczeniu na j�zyk cym, a zwłaszcza pewnośĘ i bez-
polski oznacza programowalny piecze�stwo transmisji danych.
układ odzewowy dla identyfikacji Obszar zastosowania takich ukła-
bezdotykowej. W taki spos�b fir- d�w wciął si� powi�ksza, szcze-
ma Philips opisała grup� elemen- g�lnie we wsp�łczesnym stechni-
t�w, do kt�rej naleły PCF7930. cyzowanym środowisku człowie-
Jak na układ scalony, PCF7930 ka. W przypadku ograniczonego
wygląda bardzo dziwnie (rys. 1). dost�pu do pewnych obszar�w,
W swej najmniejszej wersji mierzy takich jak laboratoria, biura czy
on 12x6x3mm, wały zaledwie fabryki, łatwiej jest wyposałyĘ
0,43g i zupełnie pozbawiony jest osoby uprawnione w inteligentne
wyprowadze� do przylutowania karty identyfikacyjne i weryfiko-
do płytki drukowanej. I o to właś- waĘ tołsamośĘ wchodzących os�b
nie chodzi! Układy te, mające automatycznie. To samo dotyczy
pełniĘ rol� elektronicznej wizy- identyfikacji przedmiot�w np. pa-
t�wki lub plakietki, wymieniają czek na poczcie. Dołączenie do
dane z otoczeniem bez pośrednic- kałdej paczki elektronicznego ad-
twa przewod�w, a na dodatek oby- resu, kt�ry m�głby byĘ automa-
wają si� bez stałego �r�dła zasi- tycznie odczytywany, przyspie-
lania. szyłoby ich selekcj� i prawdopo-
PIT-y nalełą to tej samej, dobnie zmniejszyło liczb� pomy-
rozległej i wciął powi�kszającej łek.
si�, grupy element�w, co karty W krajach Europy Zachodniej
chipowe, elektroniczne portmo- istnieją juł normy związane
netki, układy i-Button firmy Dal- z elektronicznymi plakietkami dla
las, czy teł wszelkiego typu zwierząt, a wiele firm chciałoby
elektroniczne karty identyfikacyj- wyposałyĘ ludzi w chipowe do-
ne. Ich zadaniem jest automa- kumenty i paszporty. Taka cyfro-
tyczne, szybkie i bezbł�dne roz- wa uniformizacja sprawia troch�
poznawanie osoby lub obiektu, niepokojące wrałenie, ale wobec
Elektronika Praktyczna 7/98
39
Bezstykowa identyfikacja z układami PIT
chipowych, kt�-
re wymagają gal-
wanicznego po-
łączenia swoich
wyprowadze�
z gniazdem deko-
dera.
Na rys. 1 przedsta-
wiono w uproszczeniu
wewn�trzną budow�
PCF7930. Pierwszą z dw�ch gł�w- si� okres tłumienia pola przez
nych cz�ści składowych stanowi czas ok. 1ms i czas bez tłumienia
antena, nawini�ta na miniaturo- pola przez ok. 1,7ms. Impulsy te
Rys. 1. Uproszczony schemat wym rdzeniu ferrytowym. Antena rozdzielają kolejne transmisje blo-
blokowy transpondera PIT.
wraz z kondensatorem tworzy k�w danych i umołliwiają wpro-
układ rezonansowy, zar�wno gro- wadzenie układu w tryb progra-
korzyści jakie ze sobą niesie jes- madzący energi� potrzebną do mowania pami�ci EEPROM.
teśmy pewnie na nią skazani. pracy elektronicznej cz�ści ukła-
du, jak i modulujący zewn�trzne Dekoder PIT-�w
PIT od środka pole elektromagnetyczne podczas Na rys. 3 przedstawiony został
Jak to juł zostało nadmienione, transmisji danych do odbiornika. schemat dekodera, kt�ry potrafi
PCF7930 pozbawione są n�łek Drugą cz�śĘ układu stanowi płyt- odczytywaĘ zaprogramowane ukła-
czy złącz. Wymiana danych ka krzemowa z obwodami kontro- dy PCF7930, por�wnywaĘ odczy-
z czytnikiem nast�puje przy po- lującymi prac� urządzenia oraz tany unikatowy numer elementu
mocy pola elektromagnetycznego. matryca 128, 8-bitowych kom�rek z wcześniej zapami�tanym nume-
Og�lna zasada działania jest po- EEPROM do zapisu i odczytu in- rem i w przypadku zgodności in-
dobna jak w przypadku wykrywa- formacji. Bajty EEPROM-u podzie- formuje o tym fakcie operatora
czy metali. Emitują one, przy lone są na 8 blok�w. Dane zapi- lub steruje dołączonymi peryferia-
pomocy powietrznej cewki o kil- sane w pierwszych dw�ch blo- mi.
kudziesi�ciocentymetrowej średni- kach sterują pracą PCF7930, po- Do generacji impuls�w o cz�s-
cy zmienne pole, a obecnośĘ me- zostałe mogą byĘ dowolnie zapi- totliwości 125kHz słuły układ
talowych przedmiot�w zakł�cając sywane i odczytywane. Mogą za- generatora-dzielnika U2. Cz�stotli-
to pole demaskuje ich bliskośĘ. wieraĘ np. unikatowy numer se- wośĘ wytworzona w stabilizowa-
Podobnie działają w sklepach sa- ryjny, dane o obiekcie itp. PIT nym kwarcem generatorze 4MHz
moobsługowych bramki alarmują- oływa w polu magnetycznym dzielona jest w wielostopniowym
ce w przypadku pr�by wyniesie- o cz�stotliwości 125kHz i nat�łe- liczniku dw�jkowym. Sygnał o po-
nia towaru bez zapłaty. R�łnica niu 18�Wb/m2 (1 Weber - jednos- łądanej cz�stotliwości pobierany
polega na tym, łe bramki reagują tka strumienia indukcji magne- jest z wyjścia Q5 i wzmacniany
nie na kałde zakł�cenie pola - tycznej). Po wewn�trznym zero- w układzie T1, T2. Z wyjścia
w takim przypadku alarm byłby waniu, w zalełności od ustawio- wzmacniacza sygnał podawany
wywoływany przez klucze w kie- nych bit�w sterujących, cyklicz- jest na gniazdo JP1, do kt�rego
szeni kałdego kupującego - lecz nie transmitowana b�dzie zawar- dołączana jest cewka powietrzna
tylko na sygnały o określonej cz�s- tośĘ 1 lub wi�kszej liczby blok�w, wytwarzająca pole elektromagne-
totliwości. Emitują je elementy do momentu zachowania przez tyczne, kt�re zasili zbliłonego do
dyskretnie dołączone do wyłoło- pole odpowiedniego nat�łenia cewki PIT-a. Cewka składa si�
nych w sklepie towar�w, kt�re i cz�stotliwości. W przesadny spo- z 40 zwoj�w drutu. Wygląd cewki
ulegają dezaktywacji dopiero po s�b co do skali, modulacja pola wraz z wymiarami i dołączeniem
zapłaceniu w kasie za towar. Po- pokazana została na rys. 2. wyprowadze� do JP1 pokazuje
dobnie działa element PIT. Prze- Spos�b kodowania pojedyn- rys. 4. Cewka razem z C7 tworzy
syłając dane moduluje on pole czych bit�w jest nast�pujący. Je- nadawczo-odbiorczy obw�d rezo-
emitowane przez odbiornik, kt�ry łeli w czasie ok. 500�s
potrafi dekodowaĘ te zakł�cenia stan pola pozostanie
na ciąg impuls�w zero-jedynko- niezmienny, tzn. b�-
wych. Dodatkowo, element PIT dzie ono tłumione bąd�
potrzebną do swojej pracy energi� nie, taka sytuacja b�-
pobiera takłe z pola elektromag- dzie oznaczaĘ transmis-
netycznego, kt�re pobudza go do j� logicznej "1". Jeśli
transmisji. Jest to mołliwe dzi�ki zaś stan pola zmieni
zminimalizowaniu mocy potrzeb- si� po 250�s na prze-
nej do funkcjonowania elementu. ciwny, b�dzie to zna-
W efekcie PCF7930 mołe mieĘ czyĘ wysłanie bitu "0".
małe wymiary i mas�. Takłe spo- Dodatkowo PIT trans-
s�b wymiany informacji jest wy- mituje jeszcze impuls
Rys. 2. Przebiegi charakterystyczne dla "0" i "1"
godniejszy nił w przypadku kart PMC, na kt�ry składa
logicznej.
Elektronika Praktyczna 7/98
40
Bezstykowa identyfikacja z układami PIT
nansowy. Modulowany przez PIT pierw sygnał PMC określający
sygnał z cewki podawany jest na początek transmisji blok�w. Na-
wejście detektora U1A. W ukła- st�pnie odbierane impulsy prze-
dzie tym nast�puje taka sama kształcane są na bajty tworzące
detekcja sygnału, jak w przypadku kod transmitowany przez PIT.
radiowych odbiornik�w AM. Syg- Prawidłowo odebrany kod por�w-
nał z wyjścia detektora U1A-1 nywany jest z kodem zapisanym
podawany jest do układu kompa- wcześniej w pami�ci U5. W przy-
ratora U1D, gdzie odtwarzane są padku wystąpienia zgodności, pro-
impulsy prostokątne o amplitudzie cesor zapala diod� LED dołączoną
TTL. Tak przetworzony sygnał do JP3 i na czas 1s załącza
mołe byĘ dekodowany przez za- tranzystor T3. Jełeli uprawniony
programowany procesor U3. Pro- PIT b�dzie pozostawał w zasi�gu
gram procesora spośr�d odbiera- pola wytwarzanego przez cewk�,
nych impuls�w selekcjonuje naj- procesor cyklicznie b�dzie zapalał
LED-a i załączał tranzystor T3.
Montał, uruchomienie
i zastosowanie dekodera
Układ dekodera montuje si� na
jednostronnej płytce drukowanej,
kt�rej wygląd pokazany został na
wkładce. Rozmieszczenie elemen-
t�w przedstawiono na rys. 5.
Na płytce znajdują si� dwie
zwory, kt�re trzeba poprowadziĘ
jako pierwsze, a potem wlutowaĘ
oporniki, kondensatory i pozosta-
łe elementy. Procesor U3 i pa-
mi�Ę U5 najlepiej osadziĘ w pod-
stawkach. Cewk� antenową naj-
wygodniej jest połączyĘ z płytką
przy pomocy złącza. Wykonanie
tej cewki nie jest trudne, choĘ
wymaga nieco cierpliwości. Na
karkasie lub rurce o średnicy
4..6cm naleły nawinąĘ 40 zwo-
j�w drutu Ć0,1..0,3mm (rys. 4).
Zabezpieczoną przed rozwini�-
ciem cewk� naleły zsunąĘ z kar-
kasu. Potem do ko�c�wek drutu
cewki trzeba przylutowaĘ dwie
łyły przewodu ekranowanego (ek-
ran z tej strony nie musi byĘ
połączony i mołna go obciąĘ).
Uzwojenie cewki oraz miejsce
dołączenia z przewodu ekranowa-
nego naleły zabezpieczyĘ przez
owini�cie plastrem lub taśmą izo-
lacyjną. Z drugiej strony przew�d
b�dzie dołączony do gniazda JP1
na płytce drukowanej. Ekran
przewodu trzeba połączyĘ z JP1-
3, a łyły z JP1-1,2.
Urządzenie jest zasilane napi�-
ciem 6..12V. Pierwszym etapem
uruchomienia jest sprawdzenie,
czy w czasie montału nie doszło
do przypadkowych zwarĘ i czy na
wyjściu stabilizatora U4 jest na-
pi�cie +5V. Nast�pnie po wluto-
waniu U2 na złączu JP1-1 powi-
nien pojawiĘ si� mocno znie-
kształcony przebieg prostokątny
Rys. 3. Schemat elektryczny układu.
Elektronika Praktyczna 7/98
41
Bezstykowa identyfikacja z układami PIT
chwili zapami�tany PIT b�dzie
WYKAZ ELEMENTÓW
rozpoznawany 1-sekundowym
Rezystory
świeceniem diody i załączeniem
R1, R4, R5: 470&!
tranzystora T3. Maksymalnie
R2, R11: 10k&!
układ mołe zapami�taĘ 4 trans-
R6, R3: 220k&!
pondery. Rejestracje kolejnych
przeprowadza si� w spos�b iden- R7: 18&!
tyczny z opisanym. Mołliwe jest R8: 39k&!
takłe wyrejestrowywanie pojedyn- R9, R13, R14: 100k&!
czych transponder�w. Procesem
R10, R17: 4,7k&!
tym takłe steruje ustawienie jum-
R12: 1M&!
per�w. Najpierw zwiera si� jum-
R15, R16: 330&!
per JP4, a nast�pnie rozwiera JP5.
R18: 270&!
Jełeli do cewki zbliłony zostanie
R19: 220&!
PIT o numerze uprzednio zapa-
Kondensatory
mi�tanym, układ go rozpozna, po-
C1, C3: 4,7nF
czym usunie z pami�ci jego dane.
C2, C5, C15: 100nF
Potwierdzeniem wykasowania da-
C4, C7: 10nF
nych b�dą 4 kr�tkie błyski diody.
Rys. 4. Budowa cewki antenowej.
C6, C9: 100pF
Naleły wtedy zewrzeĘ jumper
C8: 1nF
o cz�stotliwości 125kHz. Jełeli do JP5.
C10: 68pF
płytki dekodera dołączona jest W czasie odczytu dane odbie-
C11, C16, C17: 27pF
prawidłowo wykonana cewka, na rane z transpondera poddawane
C12: 470pF
anodzie diody D1 pojawi si� są kontroli, łeby wyeliminowaĘ
sinusoida o amplitudzie wielokrot- bł�dy powstające podczas trans- C13: 4,7�F/10V
nie przewyłszającej napi�cie za- misji. Mołe jednak zdałyĘ si� C14: 47�F/10V
silania układu. Po umieszczeniu w czasie rejestracji nowego Półprzewodniki
zaprogramowanego elementu PIT PCF7930, łe jego kod zostanie
U1: LM324
prostopadle do obwodu cewki lub odczytany z bł�dem. W takim
U2: 4060
pionowo w jej centrum, na wyj- przypadku dekoder oczywiście nie
U3: 89C2051, zaprogramowany
ściu U1A-1 powinny pojawiĘ si� b�dzie widział nowego transpon-
U4: 78L05
impulsy prostokątne o amplitudzie dera, a zapami�tany numer nie da
U5: 24C02
0,3Vpp lub wi�kszej, a na wyjściu si� usunąĘ poniewał transponder
T1: BC548
U1A-14 impulsy o amplitudzie o takim, fałszywym, numerze nie
T2, T3: BC558
TTL. Pob�r prądu poprawnie dzia- istnieje. W tej sytuacji jedynym
D1, D2, D3: 1N4148
łającego dekodera zasilanego na- rozwiązaniem jest wymazanie
PCF7930: transponder zaprogra-
pi�ciem 12V wynosi ok. 70mA. wszystkich danych zapisanych
mowany
�eby układ dekodera m�gł roz- w pami�ci. Naleły wyłączyĘ zasi-
Różne
poznawaĘ uprawnione PIT-y, ich lanie, zewrzeĘ JP4 i rozewrzeĘ
JP4, JP5, JP6: Jumpery
numery muszą byĘ najpierw za- JP5. Po włączeniu zasilania pro-
X1: 4MHz
pami�tane. Zapami�tanie nowego cesor rozpoznając taki układ jum-
X2: 12MHz
numeru polega na zbliłeniu ele- per�w, skasuje pami�Ę i poinfor-
mentu do cewki a nast�pnie roz- muje o tym fakcie operatora czte-
warciu jumpera JP5 i JP4. Prawid- rema błyskami diody LED. Na- układ rezonansowy LC maksy-
łowy odczyt i zapami�tanie da- st�pnie układ mołe w normalny malnie dostroiĘ do cz�stotliwości
nych nowego transpondera zosta- spos�b dokonaĘ rejestracji właści- 125kHz. �wiadczyĘ o tym b�dzie
nie zasygnalizowane dwoma kr�t- wych PIT-�w i przejśĘ do trybu zwi�kszenie si� amplitudy sygna-
kimi błyskami diody. Zwarcie pracy. łu sinusoidalnego na anodzie dio-
jumpera JP5 wprowadzi dekoder Zasi�g transmisji danych mi�- dy D1.
w normalny stan pracy. Od tej dzy dekoderem i PCF7930 zaleły Firma Philips produkuje trans-
od jakości wy- pondery PIT takłe w innych wy-
konania cew- konaniach: pastylki, dysku i karty,
ki, jej kształ- a odległośĘ z jakiej mogą byĘ od-
tu, napi�cia czytywane jest zdecydowanie
zasilającego wi�ksza. Wynika to z mołliwości
d e k o d e r . umieszczenia w wi�kszej obudo-
Zwykle odleg- wie wydajniejszej anteny trans-
łośĘ ta wynosi pondera. Dodatkowo, rozwijana
kilka centy- rodzina transponder�w ma wi�k-
metr�w. Za- szą pojemnośĘ pami�ci EEPROM,
si�g mołna ale wi�kszośĘ z nich potrafi takłe
troch� zwi�k- pracowaĘ w trybie emulacji
szyĘ dobiera- PCF7930.
jąc C7 tak, aby Ryszard Szymaniak, AVT
Rys. 5. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 7/98
42