COMMENT J'AI MONTE LE LECTEUR EXPERIMENTAL DE CARTES RFID


Je vous présente ma méthode, elle ne varie que peu par rapport à la présentation qui en a été faite dans la revue mais vous pourrez peut-être en tirer des idées.
Sachez que par un "clic" sur les images vous en aurez une version élargie que vous pourrez également fermer par un simple "clic" pour revenir au document de base. Les fichiers PDF qui contiennent les typons sont également disponibles d'un simple "clic".

D'abord quelques mots de la raison qui m'a poussé à réaliser ce montage :



Il y a sûrement des lecteurs qui souhaitent s'attaquer à la RFID mais pour qui la mise en oeuvre d'une platine toute montée n'est pas la tasse de thé (bien sûr il reste à souder un afficheur et éventuellement à installer l'ensemble dans un coffret). Je fais partie des inconditionnels du DIY - Do It Yourself pour nos amis d'outre Manche et d'outre Atlantique -- et FLTM - Fais-Le Toi-Même chez nous (encore qu'outre Atlantique Ford nous a piqué ce sigle pour son Ford Laboratory Test Method). Le 31 octobre j'ai commandé les composants pour réaliser ce montage sur plaque d'essai comme dans l'article, histoire de gratter un peu la surface de cette technologie et, accessoirement, vérifier si je n'étais pas l'heureux gagnant d'un des lots mis en jeu (sans illusions, je n'ai généralement pas la main heureuse dans les jeux de hasard). Lorsque, le 3 novembre, Guillaume, un lecteur a laissé un Post sur le Forum :

"je voudrais réaliser le lecteur expérimental mais je ne sais pas comment faire les antennes pour le lecteur expérimental de SEPTEMBRE 2006. Je cherche donc de l'aide pour le réaliser. Merci d'avance."

Je lui ai donc fourni une première indication pour qu'il puisse réaliser ses bobines et ça a été le petit coup d'adrénaline pour passer au niveau plus élaboré.

Les dérives par rapport au projet initial :


J'ai découpé le projet en plusieurs sections afin de me réaliser une platine de développement à base de ATMEGA16 qui est la base "intellectuelle" du montage (mes excuses à Martin Ossmann, véritable cerveau de cette conception) et deux platines pour l'émetteur et le récepteur. Ceci me permettra également d'évoluer plus facilement lorsqu'on passera à la version ISO 15693.

Je me fais le gabarit pour les bobines et je les réalise :


D'abord le gabarit composé de 2 bouts de liteau collés et taillés au format souhaité (65mm X 50mm) on arrondit les angles pour éviter de crever la couche d'émail et on couvre d'une feuille de papier maintenu par un ruban adhésif pour extraite la bobine plus facilement après réalisation. Sur ce papier on fixe le départ du fil émaillé 10/10ème par un bout d'adhésif en laissant une marge de quelques centimètres, on enroule soigneusement 5 spires jointives et on laisse également à la fin quelques centimètres de fil qu'on fixera à nouveau par un adhésif qui recouvrira les 5 spires (+ le bout de quelques centimètres). On améliore si nécessaire le jointoiement des spires et on maintient le tout par quelques épingles (merci madame!).

Construire les bobines Une fixation à la colle bi-composants est souhaitable en évitant si possible les quelques centimètres qui serviront de "pattes" à notre bobine et, lorsque la colle est bien durcie on peut faire glisser le tout (merci le papier!) et on obtient ce que vous voyez sur la photo suivante. Si vous trouvez que les résidus de papier sont inesthétiques il vous suffit de couvrir entièrement votre papier de ruban adhésif avant de bobiner.
Ah oui! encore un petit truc, pour dégager plus facilement le bobinage du gabarit il est possible de faire ce dernier en 3 pièces non collées. Il suffira alors d'enlever la pièce centrale pour que le bobinage soit dégagé sans peine. C'est inutile ici pour la réalisation de 2 bobines mais pensez-y en cas de petite série. bobine termin#233;e

Je dessine les 3 typons qui supporteront les composants :



Comme indiqué plus haut j'ai scindé le projet en 3 parties pour obtenir une platine de développement pour ATMEGA16 avec connecteur de programmation in situ (ISP) classique à 10 broches, accès à tous les ports d'entrée/sortie, interface RS232C normalisé en tensions, afficheur LCD 2X16 caractères, alimentation régulée, bouton de RESET, utilisation possible d'horloge externe ou quartz sur support avec straps pour isoler les broches CLOCK des condensateurs. Les 2 autres platines sont l'émetteur et le récepteur que j'ai toutefois gravés sur la même plaque et laissés solidaires ce qui me permet de conserver les bobinages correctement placés l'un par rapport à l'autre.

Voici l'implantation des composants de la platine de développement : Pour la liaison RS232C j'ai simplement prévu un connecteur SUB-D DB9 mâle du modèle à utiliser pour souder sur câble que j'enficherai à cheval sur le bord de la carte. Le trimmer de contraste est du type T7YA ou TYP ou T63YB ou T93YB à écartement de 2,54mm en triangle et réglable par dessus. Comme je souhaitais également en faire une platine de développement j'ai prévu un emplacement enfichable pour le quartz et des straps pour isoler complètement les condensateurs des broches d'horloge (inutile à priori mais, ...). Le reste est classique et il serait raisonnable de placer l'afficheur sur support car ce composant n'est pas gratuit et on en place quasiment sur chaque platine de développement qu'on utilise rarement en même temps.
Le condensateur C20 n'existe pas dans le schéma de la revue (chimique 1F) les condensateurs C1 et C2 ainsi que le quartz X1 sont identiques à ceux de l'émetteur mais le quartz dispose d'un support et ne doit pas être installé ou les straps JP2 doivent être enlevés.
RFID experimental composants du controleur
Et le PDF IMPRIMABLE du typon
Voici l'implantation des composants de la partie émetteur : Rien de très particulier si ce n'est le condensateur ajustable pour lequel je suis resté fidèle au pas de 2,54mm et ses multiples (attention, dans ces valeurs il n'y a pas toujours le choix). La "perle ferrite" est ici une classique VK200. Les transistors sont prévus pour une implantation "en ligne" ce qui m'a valu un coup de pince pour aligner les pattes du BS250 alors que le BS170 était "bien dans le rang". RFID experimental composants de l'emetteur
Et le PDF IMPRIMABLE du typon
Voici l'implantation des composants de la partie récepteur : Rien de très particulier non plus, les ajustables sont du même type que ceux utilisés sur la platine contrôleur même si je n'ai pas utilisé le même graphisme.Le transistor est prévu pour une implantation "en triangle" ce qui tombait bien dans ce cas. Les selfs sont simplement de type moulé. Enfin il y a pas mal de composants implantés debout.
Le condensateur noté C8 sur l'image de l'implantation correspond au C1 du schéma de la revue mais il existait déjà un C1 dans le schéma de l'émetteur.
RFID experimental composants du r#233;cepteur
Et lePDF IMPRIMABLE du typon

Je réalise les 3 platines :


Je vous passe l'impression des typons sur transparent à l'imprimante laser, le montage en 2 épaisseurs (les traits fins imprimés dans le sens du défilement ont la fâcheuse tendance à être peu opaques dans leur partie centrale), l'exposition aux UV et le développement. J'ai "inauguré" la gravure à l'acide chlorydrique pour des raisons de moindre pollution malgré la plus grande dangeurosité des produits manipulés. Après un test en version "brutale" qui m'a procuré une gravure d'excellente qualité en environ 30 secondes mais avec une réaction assez vive du produit, j'ai gravé ma plaque dans une mixture plus diluée qui m'a donné les 3 platines très finement gravées (dans une seule plaque au format "Europe") en 2 minutes 30 secondes.
Si vous êtes intéressés par cette méthode Google vous mènera sans peine vers plusieurs formules utilisables.
Enfin est venue la pénible opération de perçage dont vous pouvez deviner dans les termes utilisés que je n'aprécie pas cette étape (mais en janvier débuteront des articles dans notre revue préférée qui laissent entrevoir un espoir de libération de cette corvée et je compte bien "BLOGUER" sur ce sujet). La soudure des composants sans problème avec une petite station régulée qui a été testée récemment dans notre revue mais que je possède depuis plus de 2 ans maintenant.

Je passe aux réglages :


Les indications fournies dans le complément gratuit à l'article d'origine : Logiciel et réglage du lecteur expérimental sont très utiles pour guider vers un excellent résultat et, bien que mon vieux METRIX OX710C s'essouffle en principe à 15MHz il a fourni les éléments que je souhaitais. D'abord j'ai effectué le réglage du condensateur ajustable pour obtenir le signal maximal et le plus propre au niveau de CLK1. Une comparaison avec le réglage à l'aide du renifleur de test ne montre aucune différence.
La suite des réglages est très simple et parfaitement expliquée dans l'article complémentaire, il faut bien veiller à obtenir des signaux forts oui mais surtout propres c'est à dire non saturés. Je ne vous montrerai aucune photo sur cette étape parfaitement décrite par ailleurs.

Puis aux essais définitifs en mode autonome :


C'est à cette occasion que j'ai pris les clichés qui nous permettent de voir une vue d'ensemble en situation et la vue de la platine contrôleur affichant les données de ma carte. J'ai lu ma carte à une distance de 20mm de la bobine d'émission donc, l'espace entre les bobines étant dans mon cas d'environ 10mm, à une distance d'environ 35mm de la bobine de réception.

RFID experimental vue d'ensemble (en situation) RFID experimental vue de la platine controleur

Et enfin aux essais définitifs en mode connecté :


C'est ici que je rencontre mon premier problème avec ce montage, je reçois parfaitement le texte venant du contrôleur mais il est répété sans cesse sans prendre en compte les ordres que le lui transmets :
ELEKTOR ISO14443
R=read,W=write,C=contious-read,T=collision_sequence,S=state_sequence >>
R=read,W=write,C=contious-read,T=collision_sequence,S=state_sequence >>
R=read,W=write,C=contious-read,T=collision_sequence,S=state_sequence >>
R=read,W=write,C=contious-read,T=collision_sequence,S=state_sequence >>
R=rea


Cela me permet de remarquer que le mot "continuous" est un peu écorné mais mon problème n'est pas là. Il est 23H15, je place un Post sur le Forum et je vais me coucher, la nuit porte conseil!
Le lendemain matin, frais et dispos, j'analyse mon problème et je m'aperçois assez rapidement que (je reprends presque intégralement le Post que j'ai envoyé le 13/11 vers 15H) :
HONTE SUR MOI!!! JE N'AVAIS PAS CÂBLE LA MASSE SIGNAL DU CÄBLE RS232 SUR LA PLATINE!!!
Rassurez-vous, le typon est correct, c'est seulement que j'ai soudé un bout de 50cm de câble équipé d'une DB9 et non une prise directement sur la platine.
Bon, ça fonctionne parfairement mais cela ne change rien au numéro de ma carte, il ne figure pas parmi ceux qui désignent un lot.
Les contrôles passent bien, la lecture et l'écriture se font très bien avec la carte placée à une distance de 1 à 2cm de la bobine d'émission (2 à 3 cm de la bobine de réception).

Voici quelques résultats :
- Réponse à un READ :
R=read,W=write,C=contious-read,T=collision_sequence,S=state_sequence >>
REQA:44 00 e:0000
READ 0000 >> 04 14 5E C6 29 EE 02 81 44 48 00 00 00 00 00 00 e:0000
READ 0004 >> FF FF FF FF 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 e:0000
READ 0008 >> 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 e:0000
READ 000C >> 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 e:0000


- Réponse à un WRITE :
R=read,W=write,C=contious-read,T=collision_sequence,S=state_sequence >>

enter 4 bytes:>59
>56
>45
>53
enter ADR:>8
WR :59 56 45 53 @ :08
ok ? (Y/N):WRITE !!
REQA:44 00 e:0000
READ 0000 >> 04 14 5E C6 29 EE 02 81 44 48 00 00 00 00 00 00 e:0000

REQA:44 00 e:0000
READ 0000 >> 04 14 5E C6 29 EE 02 81 44 48 00 00 00 00 00 00 e:0000
READ 0004 >> FF FF FF FF 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 e:0000
READ 0008 >> 59 56 45 53 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 e:0000
READ 000C >> 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 e:0000


(un READ est systématiquement réalisé après l'écriture).

Hé oui, j'ai personnalisé ma carte mais pas en mémoire OTP, je ne le mérite pas à cause d'une masse oubliée!
Un petit truc en passant, pensez à bobiner les 2 "cadres" dans le même sens ou plutôt à les implanter de façon à ce que les enroulements tournent dans le même sens.
J'ai fait le test en inversant une bobine => cela ne fonctionne plus (ou de façon exceptionnelle).

C'est teminé sur le sujet. N'hésitez pas à poser des question et à nous faire part de vos propres expériences soit sur ce BLOG soit sur le Forum où un sujet sur le RFID expose les expériences heureuses ou non des lecteurs avec des matériels divers.

Pour vous aider à réaliser ce montage voici la liste des composants :
Section contrôleur :
- Résistances :
(1/2 ou 1/4 watts couche métallique format 1/4 watts) :
R17 330R
R18 10K
R19 100R
(ajustables horizontal type T7YA ou TYP ou T63YB ou T93YB)
R16 10K
- Condensateurs :
(céramiques radiaux pas 2,54mm) :
C1, C2 33p (optionnels, voir texte)
(MKT radiaux pas 2,54mm) :
C12 100n
(MKT radiaux pas 7,62mm) :
C13 100n
(chimiques radiaux pas 2,54mm) :
C16, C17, C18, C19, C20 1/25V
(chimiques radiaux pas 5,08mm) :
C14, C15 10/25V
- semi-conducteurs :
D3 1N4007
D4 LED
IC3 MAX232
IC4 7805
IC5 ATMEGA16 (programmé ELEKTOR 060221-41 ou à programmer avec 060221-11)
- divers :
X1 quartz 13MHz56 HC18 (optionnel, voir texte)
support de quartz (3 broches de support tulipe sécable - enlever ou casser le picot central).
CONFIG (JA à JF) barrette sécable 2 x 6
K2 barrette sécable 2 x 5
K3 connecteur SUB D 9 mâle à souder (modèle pour câble)
JP2 barrette sécable 2 x 2
J1 support tulipe sécable 8 picots
J2 support tulipe sécable 11 picots
J3 support tulipe sécable 8 picots
J4 support tulipe sécable 8 picots
TP1 à TP3 barrette sécable 1 x 3
S1 touche D6 momentané
CONNECTIQUE AFICHEUR barrette sécable 1 x 14
AFFICHEUR 2 x 16
Bornier d'alimentation à vis pas 5,08mm

Section émetteur :
- Résistances :
(1/2 ou 1/4 watts couche métallique format 1/4 watts) :
R1 2M2
R2 2K2
- Condensateurs :
(céramiques radiaux pas 2,54mm) :
C1, C2 33p
(céramiques radiaux pas 5,08mm) :
C3 4n7
(ajustables plastique 10mm "horizontal") :
C4 65p (voir texte)
- semi-conducteurs :
IC1 74HC00
T1 BS170
T2 BS250
- divers :
X1 quartz 13MHz56 HC18
L1 bobine FLTM (Fais-Le Toi-Même, voir texte) 130cm fil émaillé diamètre 1mm
L2 "perle ferrite" self de choc VK200
support de quartz (3 broches support tulipe sécable - enlever ou casser le picot central).

Section récepteur :
- Résistances :
(1/2 ou 1/4 watts couche métallique format 1/4 watts) :
R3 220R
R5, R10, R12 2K2
R6, R8, R15 1K
R7 330R
R9, R11, R14 4K7
(ajustables horizontal type T7YA ou TYP ou T63YB ou T93YB)
R4 22K
R13 4K7
- Condensateurs :
(MKT radiaux pas 5,08mm) :
C5, C8 100n
(céramiques radiaux pas 5,08mm) :
C6, C7 330p
C9, C10, C11 220p
- semi-conducteurs :
IC2 LM393
T3 BC560
D1, D2, BAT43
- divers :
L3 bobine FLTM (Fais-Le Toi-Même, voir texte) 130cm fil émaillé diamètre 1mm
L4, L5 100H (self axiale moulée format résistances 1/4 watts)

Je crois n'avoir oublié que les straps et la liaison entre les platines (à votre choix).

Cette liste est récupérable au format PDF