Электрондық құлыппен басқару модулін конструкциялау
6
7
8
9
Аңдатпа
Осы дипломдық жобада бір көлемде орналасқан объектілердің көп
мөлшерін идентификациялау қарастырылды. Жұмыстың негізгі мақсаты Em
marin 125 кГц RFID таңбалары арқылы электрондық құлыпты басқару модулін
қарастыру. Дипломдық жоба тапсырмалары негізінде ұлғаймалы техникалық
процесс игерілді,элементтік базаларды талдау және таңдау өткізілген модул
жұмысының
сипаттамасы көрсетілді.Жасалатын құрылымға
микропроцессорлық архитектуралар таңдау үшін жобаланатын бұйымның
техникалық талаптары сипатталды.
Есептеу бөлімінде жобаланған модулдің өндірістік мақсатын дәлелдейтін
конструкциялық-технологиялық бағасы шығарылды. Тұтас электромагнитті
экранның экрандалу тиімділігі есептелді.
Дипломдық жобаның экономикалық бөлімінде модул әзірлеудегі
экономикалық тиімділік бағасы есептелді.
Еңбек және қоршаған ортаны қорғау бөлігін жобалау процесінде модул
жасалатын бөлменің жарық жүйесі есептелген.
Аннотация
В рамках данного дипломного проекта разрабатывается Модуль
управления электронным замком на RFID метках Em marin 125 кГц. На основе
задания на дипломный проект было разработано расширенное техническое
задание, было представлено описание работы модуля, проведен анализ и выбор
элементной базы. Для разрабатываемого устройства были сформулированы
технические требования к проектируемому изделию, произведен выбор
микропроцессорной архитектуры.
В
расчетной
части была произведена оценка технологичности
разработанной конструкции модуля, которая доказала целесообразность его
производства..
В экономической части дипломного проекта была произведена оценка
экономической эффективности разработки модуля.
В части охраны труда и окружающей среды разработана система
освещения помещения в процессе проектирование разрабатываемого модуля.
10
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1 Идентификациялау белгілеріне қысқаша шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1 RFID технологиясының даму тарихы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2 Штрихтік кодтау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.3 Радиожиіліктік бірдейлестіру белгілері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ..
1.4 Бейтарап, жартылай белсенді және белсенді белгілер ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.5 RFID - жүйесінің қарапайым көрінісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.6 Чиптік және чипсіз белгілер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.7 РЖИД-жүйелердің жиілік диапазондары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.8 Санауыштың параметрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2 Техникалық тапсырма ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.1 Қолдану облысы және атауы ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 Негізгі параметрлердің талаптары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 Пайдаланым шарттары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3 Электрондық құлыппен басқару модулін конструкциялау ... ... ... ... ... ... ... ..
4 Схемотехникалық талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.1.Электрлік принципиалды схеманы талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ..
4.2 Ішкіжүйе қорек көзі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.3 Қабылдағыш модул ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.4 Индикацияның ішкі жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.5 ДЭЕМ байланыстар ішкі жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.6 Микропроцессорлық ішкі жүйе және ішкі жүйе жадысы ... ... ... ... ... ... ..
5 Есептік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.1 Шығарылым көлемін талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.2 ТАЭ құрастырудың технологиялық процесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.3 Анализ және ұяшық технологиясын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.4 Технологиялықтық кешенді көрсеткішті анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.5 Баспа өткізгіштерінің енін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6 Блокты құрастырудағы технологиялық процесс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
6.1 Басқару модулі блогі үшін ТП маршруты ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6.2 Электромагнитті экранның экрандалу тиімділігі есептеу ... ... ... ... ... ... .
6.3 Электростатикалық қалқаны зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6.4 Сәулеленудің ұзақ зонасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6.5 Сәулеленудің жақын зонасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
11
8
9
9
14
15
17
18
18
19
20
22
22
22
23
24
26
26
28
29
30
31
31
33
33
34
34
37
38
40
40
40
42
44
48
7 Қауіпсіздік және еңбек қорғау бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
51
7.1 Жұмыс орнының жабдығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 51
7.2 Өндірістік жарықтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
52
7.3 Компьютермен жұмыс жасау кезінде қауіпсіздік техникасы ... ... ... ... ... . 53
7.4 Жасанды жарықтандыруды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
7.5 Электромагниттік сәулеленулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
7.6 Өртке қарсы қауіпсіздік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
7.7 Электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
7.8 Қорғаныс жерлендіру есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
7.9 Тартқыш шкафты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8 Техника ─ экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8.1 Модулдің техникалық прогрессивтілігін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8.2 Тәжірибелі-конструкторлық әзірлеу шығындарын анықтау ... ... ... ... ... ..
8.3 Модулдің сатылатын бағасы және экономикалық тиімділігі ... ... ... ... ..
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Қысқартылған атаулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
А қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Б 1 қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Б 2 қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
12
54
55
56
57
57
60
62
62
64
72
74
75
76
77
80
81
Кіріспе
Ақпараттық ─ есептеуіш техникасының жобалау үдерісінің негізгі
кезеңдерінің бірі схематехникалық тынымын физикалық іске асыратын
конструкциялау болып табылады. Қазіргі радиоэлектронды аппаратураны
конструкциялауының мәселелері бұйымның және оның өндірісінің тиімділік
сапасын көтермелеу мақсатымен бірлескен,бұл құнның, көлемнің, салмақтың,
көтермелеу шапшаңдылығының, сенімділіктің төмендеуі.
Құрастырушының басты мақсаты пішіннің, материалдардың және
құрылымның өлшемдерін анықтау болып табылады. Сондай-ақ құрастырушы
сыртқы әсерлерден қорғайтын әдіс-айлаларын және бір қалыпты жылу
режимін, бұйым элементіне кіретін механикалы және электр құралымының
бірігулерін анықтау керек.
Қазіргі кезде ақпараттық-есептеуіш
техникасының іс
жүзінде
пайдаланылмайтын адами қызметтің ешбір облысы қалмаған.
Бұл дипломдық жоба
электрондық құлыппен
басқару модулінің
зерттемесіне және тексеру жүйесі мен басқару құрамында жұмыс істеуі үшін
арналады. Модульдің мақсаттары: жиын, ақпаратты өңдеу және анализы, RFID
белгілермен модульге берілуі және рұқсат немесе рұқсат алудың тыйымы
болып табылады.
RFID
(Radio
Frequency IDentification
ағыл.сы,радиожиіліктік
бірдейлестіру) - нысанның автоматты бірдейлестіруінің әдісі, радиосигналдар
арқылы деректер саналып немесе жазылады және олар RFID - белгілер мен
транспондерлерде сақталады.
Кез келген RFID - жүйе санағыш құрылымнан (считыватель, ридер) және
транспондерден (ол RFID - белгі, кейде RFID - тег термині қолданылады)
құралады.
Белгі кішігірім жадында сақтағыш құрылым болып табылады.Ол
ақпаратты сақтайтын микрочиптен және белгінің ақпаратты жіберіп-қабылдай
алатын антеннадан құралады. Кейде белгіде меншікті қорек көзі болады (бұл
белгілерді белсенді деп атайды), бірақ белгілердің көпшілігінде меншікті қорек
көзі болмайды (бұл белгілерді бейтарап атайды).
Белгінің жадысында оның меншікті бірегей нөмірі және қолданбалы
ақпарат сақталады.Белгі тіркеу зонасына түскен кезде,сол ақпарат белгілердегі
ақпаратты оқып жаза алатын арнаулы аспап санауышпен қабылданады.
Белсенді белгілер меншікті қорек энергиясы элементінің берілісі үшін
пайдаланады.Олар негізінде былай
программаланады,бір айқын уақыт
аралығында өзінің сәулелерін шығарады (мысалы, секундына 1 рет). Осындай
белгінің оқылымы 100 метрге дейін жетуі ықтимал.
13
1 Идентификациялау белгілеріне қысқаша шолу
1.1 RFID технологиясының даму тарихы
Соңғы жылдарда ұялы телефон, цифрлық теледидарлама, жерсеріктік
жүйе арқылы ақпаратты таратуды ұйымдастыру үшін қолданылатын сымсыз
байланыс технологиясының қарқынды дамуымен қоса адам немесе басқа да
физикалық жүйелердің жай күйін бақылауға болатын құрылғысы бар сымсыз
байланыс жүйесі кеңінен таралуда. Мұндай құрылғылар радиожиілікті
идентификация (RFID) технологиясы негізінде жасалуы мүмкін.
Радиобелгілер дүкендерде, ауруханаларда, дәріханаларда, әуежайларда,
транспортта, оқу орындарда және тағы да басқа жерлерде орналасуы мүмкін.
Мұндай радиобелгілер көрсеткіш болып табылады, ақпараттарды жинап,
оларды өңдеп және шешім шығару үшін радиосигналдарды технологиялық
процестер орындау жүйелеріне жібере алады.
RFID-ны енгізуде жиналған ақпараттарды пайдалану компаниялар үшін
өте тиімді, ал тұтынушылар заманауи және сапалы қызметтер ала алады. RFID-
ны енгізудегі пайда, мысалы тауарды контейнер көмегімен дүкендерге жеткізу
кезінде келесі түрде көрінеді:
- буферлі қосалқыны қысқарту (тауар бағасының 0,25-0,3 %);
- қызмет көрсету арнасының ұзындығының кемуімен (0,13-0,16%);
- қызмет көрсету бағасының төмендеуі (0,08-0,1 %);
- әкімшілік шығынының төмендеуі (0,04-0,05 %);
- ұрлық пен жоғалу санының азаюы (0,04-0,05 %) .
Осындай пайдалардың жиынтығы тауар бағасының
0,54-0,66
%
үнемдейді. Сонымен қатар жекелей атасақ: белгі бағасы, санауыш, антенна,
эксплуатацияға енгізу бағасы мен бағдарламалық қамтамасыз ету бағасы,
қызмет көрсету бағасы да есепке алынады. RFID технологиясын енгізу кезіндегі
экономикалық әсер жүйе жұмысы мен оны енгізу инженерлік тұрғыдан сауатты
орындалғанда ғана жүзеге асады.
Радиожиілікті идентификациялау немесе
RFID (Radio Frequency
Identification) - бұл идентификацияның басқа түрлерімен салыстырғанда
айтарлықтай үлкен мүмкіншіліктері бар, заманауи технология. Оның негізінде
идентификациялық та, қолданушылық та ақпарат тасымалдайтын арнайы ен-
таңба бекітілген объектілерді анықтауға арналған ақпаратты радиотолқындар
арқылы жіберу технологиясы жатыр.
RFID технологиясын нақты жүзеге асыру оның қолданыс аймағы секілді
аз болып табылады. Одан басқа оның жаңа нарық көшіне енуі көбінесе әр елдің
мемлекеттік саясатына байланысты жоғары технологиялар және жаңартулар
жөніндегі үкіметтік комиссиясымен мемлекеттің технологиялық дамуының
14
басым бағытының бірі ретінде анықталады. Бұл әрине болашаққа айқын сенім
туғызады.
Арнайы RFID стандартымен қарастырылған антиколлизия алгоритмі
бірден (әрі сенімді) көптеген ондаған белгіні оқуға мүмкіндік береді.
Осылайша, бір өткенде тұрақты қоймалық салыстырып оқығышпен бүкіл бума
тауарды өңдей алады. RFID белгісін (штрихкодтан басқасы) тура көруге
қажеттілік болмағандықтан, белгісі бар объектіні жекелей ашу қажет емес, ал
белгінің өзі орауыштың түкпіріне орналастырылуы мүмкін. Бұл оны жағымсыз
сыртқы әсерлерден қорғанысын арттырады.
Іс жүзінде RFID белгісін қолдан жасау мүмкін емес (ең болмағанда, бұл
штрихкодты оқуға карағанда айтарлықтай шығын қажет етеді). Белгіні оқу
уақыты ондаған миллисекундты құрайды, ал өздері іс жүзінде автономдық
қоректенуді қажет етпейтіндіктен және жылжымалы бөліктері жок
болғандықтан мәңгі жойылмайды. Сонымен қатар активті
RFID
технологиялары да, ақпаратты жазуды рұқсат ететін ақылды белгілер де бар,
алайда олардың қолданыс аймақтары әр сала түріне байланысты.
Радиожиілікті идентификациялау - объектіге орнатылған электрондық
белгі және сигнал белгісін оқитын арнайы радиоэлектрондық құрылғы
арасындағы радиосигнал арқылы ақпаратпен сымсыз алмасу технологиясы.
Белгі ішінде объект түрі, құны, салмағы, температурасы, логистика мәліметтері
туралы, сонымен қатар объект жайлы кез келген оқуға ыңғайлы мүмкіндігі бар
ақпарат болуы мүмкін. Бұл -
дәстүрлік таңбалаумен салыстырғанда
айтарлықтай көп мүмкіндіктер ұсынатын заманауи идентификация
технологиясы. Ең көп таралған белгілер көптеген штрих-кодтар секілді өзі
жабысатын заттаңба болып саналады. Егер де штрих-кодта ақпарат график
түрінде сақталған болса, онда белгіге ақпарат енгізу және оны оқу
радиотолқындар арқылы жүзеге асады. RFID технологиясының негізгі
артықшылықтары мыналар болып табылады:
-
-
-
-
-
сақталатын ақпараттың үлкен көлемі;
ақпаратты контактісіз тәсілмен оқу;
топтық операциялардың мүмкіндігі;
белгіде сақталған ақпаратқа өзгерту енгізу мүмкіндігі;
жоғары жылдамдық және ақпарат оқу растығы;
- RFID белгілерін кір, бояу, пластмасса, ағаш және басқалардың үстінен
оқуға болады;
- RFID белгілерін іс жүзінде қолдан жасау мүмкін емес;
- RFID белгілеріндегі ақпарат жасырын болуы мүмкін;
- белгілерді оқу және жазба енгізуді арақашықтықта орындау мүмкіндігі;
- төзімділік, тек қана оқу операциясына белгінің өміршеңдік мерзімі іс
жүзінде шектелмеген;
15
- қауіпсіздіктің жоғары деңгейі белгінің зауытта дайындалуы кезінде
иеленетін бірегей идентификаторын қолдану және
белгіге жазылатын
ақпаратты шифрлау арқылы қамтамасыз етіледі;
- қоршаған орта әсеріне тұрақтылық, өйткені белгіні әрқашанда кез
келген қорғаныштық полимерлі қабықшаға орнатуға болады.
Сарапшылардың бағалауына сәйкес радиожиілікті идентификациялау
болашақтағы негізгі технологияларға жатады.
RFID
технологиясының
қолданыс аймағы үнемі кеңеюде. RFID технологиясын адам қызметінің әр түрлі
саласында қолдануының мысалдарын келтірейік:
-
-
қоймалық шаруашылық;
логистика және өндірушіден тұтынушыға келетін жеткізілім
тізбегін нақты уақыт режимінде басқару;
-
нақты уақыт ауқымында жылжымалы объектілерді
идентификациялау;
-
көлік
тұрақтарында, автобекеттерде
автокөліктік құралдарын
идентификациялау;
-
өнеркәсіптік
өндірістегі құрастырма конвейерлерді
идентификациялауды автоматтандыру;
-
-
-
-
-
-
-
бөлмелер мен ғимараттарда қатынауды бақылау жүйелері;
жолаушыларды электрондық билетпен қамтамасыз ету;
сәлемдемелерді жедел жеткізу;
әуе жолдарында жүкті өңдеу және жеткізу;
автокөліктік қорғау жүйелері;
төлем жүйесінің транзакциясының дұрыстығын тексеру;
әр түрлі санаттағы тауарларды қолдан жасауды болдырмау;
-
дүние-мүлік,
құжаттар, кітапханалық мәліметтерді таңбалау
(идентификация);
- автоматтандырылған автокөліктік май құю бекеттері.
Қоймада RFID технологиясының көмегімен нақты уақытта тауарлардың
жылжуы автоматты түрде бақыланады, негізгі қабылдау және тиеу үрдістерін
елеулі жылдамдатады, адамдық фактордың әсерін төмендетумен қатар
операциялардың өнімділігін, сенімділігін, айқындылығын жоғарылатады.
Өндірісте
RFID технологиясы арқылы нақты уақытта жартылай
фабрикаттардың және дайын өнімдердің қозғалуын есепте алу жүргізіледі,
технологиялық операциялар және алынатын өнімнің сапасы бақыланады. Өнім
өзіндік электронды төлқұжатты иеленеді, бұл өнім сапасымен жаңа деңгейде
жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Тұтынушылық тауар және бөлшектік сауда
өнеркәсібінде
RFID жүйелері жеткізілім тізбегінің барлық кезеңінде,
өндірушіден сатушы сөресіне дейін қадағалайды. Тауар сөреге дер кезінде
шығарылады, қоймада өтпей қалмай, сол тауарға жоғары сұраныс болған
дүкендерге жіберіледі. Кітапханаларда осы технология көмегімен автоматты
түрде кітап қорының барлық қимылы бақыланады. Ол үшін кітап қорының
16
әрбір бірлігі таңбалануы және оқырмандар электрондық оқырман билеттерін
алу қажет. Оқырман кіре берісте тіркеуден өтіп, өзіне керекті кітаптарды
таңдап алып, олардың жазбасын өзінің электрондық оқырман билетіне енгізеді.
Оқырман абонементіне жазылмаған кітаптарды залдан шығару мүмкін емес,
өйткені салыстырып оқығыштар шығарда осыны қадағалайды. Одан әрі
жетілдірілетін қолданыстағы RFID технологиясының тәсілдерінен басқа осы
технологияны қабылдауға дайын көптеген салалар бар. Күн сайын осы
технологияны қолданудың жаңа тәсілдері жайлы хабарламалар пайда болуда.
Тұтынушылық тауардың көптеген өндірушілері логистиканы
оңтайландыру үшін бір мезетте қабылдап тарататын транспондер деген
құрылғыны қолданады. RFID технологиясы қоймалық қорды басқарудың
жетілдірілген түрін қамтамасыз етеді және логистикалық үрдістердің
тиімділігін елеулі жоғарылатуға мүмкіндік береді.
Өз тауарыңды қолдан жасаудан қорғау үшін АҚШ-тың фармацевтикалық
кәсіпорындары дәрі-дәрмектер орауышына транспондерлер орналастырады.
Осының арқасында дәрі-дәрмектердің өндірушіден дәріханаға дейінгі жолын
қадағалауға болады.
Канадада фермерлер жануардың құлағына транспондерлер орнату
арқылы ірі қара малды таңбалайтын болды. Осылайша, егер кенеттен ауру
таралса немесе эпидемия болған жағдайда мал табынын дереу оқшаулауға
мүмкін болады.
Кейбір кітапханалар RFID технологиясын өздерінің кітап алмасу
жүйесіне енгізген. Сондай-ақ кітаптарға, қабықшаларға және компакт
дискілерге транспондер орнатады. Нәтижесінде келіп кетушілер өз еркімен
жылдам өздері таңдаған ақпарат тасымалдаушыны ала алады, осылайша,
транспондерлер арқылы осы ақпарат тасымалдаушылар ұрлықтан қорғалады.
Сонымен қатар АҚШ-тағы
және Германиядағы ауруханалар да
радиожиіліктік идентификацияны емделушілердің идентификациясын
жеңілдетуге және палаталарға орналастыруды оңтайландыру үшін қолданады.
Ішіне интегралданган транспондер орнатылған, электрондық дерекқорда
сақталынатын емделушінің аты-жөні және оның ауру тарихының нөмірі
кодталған қол білезікпен емделушілер жабдықтанады. Салыстырып оқығыш
құрылғысы бар мобильдік компьютер арқылы емдеуші дәрігер өзінің
емделушілерінің ауру тарихына жылдам қол жеткізе алады.
Мұражайларда келіп кетушілер дербес сандық көмекші PDA (Personal
Digital Assistant) арқылы көрме экспонаты туралы ақпарат сұрай алады, ол үшін
экспонаттар RFID транспондерлерімен жабдықталады. Сондай-ақ мұражай
қызметкерлері қай экспонатқа айрықша жиі қызығушылық болғаны жайлы
ақпарат алып отырады.
Германияда зерттеушілер RFID технологиясының көмегімен аралардың
өмірін бақылады. Жәндіктердің арқасына кіп-кішкентай чиптер
17
жабыстырылған. Осылайша алынған аралардың әрекеті туралы ақпарат
басқасын айтпағанда аурулармен тиімді күресуге көмектеседі.
АҚШ ғалымдары RFID технологиясының көмегімен өзгерген ағаштардың
генетикалық өсуін бақылаған. Бұл жүйе барлық алдыңғы таңбалау тәсілдерінен
едәуір асып түсті. Өйткені ағаш ішіне орнатылған транспондер қоршаған орта
әсерінен қорғалған.
2006 жылғы Германиядағы әлемдік футбол біріншілігі ойынына билеттер
RFID
транспондерлерімен жабдықталды. Халықаралық футбол
ассоциацияларының федерациясы
(ФИФА)
дербес билеттер көмегімен
алыпсатарлармен күресуді және стадиондардағы қауіпсіздікті жоғарылатуды
жоспарлады.
АҚШ-тың кейбір демалу саябақтарында келіп кетушілер RFID көмегімен
бір-бірімен байланыс ұстай алады. Салыстырып оқығыш құралдар
интегралданған транспондері бар білезіктерді тіркеп, тұтынушының орналасқан
орнын тұрақты орналастырылған экрандарда көрсетеді. Осы сенсорлық
экрандар арқылы келіп кетушілер хабарлама жіберіп және қабылдай алады.
RFID технологиясын қолдану мүмкіндігі орасан зор. Болашақта өмірдің
көптеген салаларында RFID технологиясын қолдану арқылы пайда түсіре
алатын болады. Бұл технология тұтынушылардың қызығушылықтарын тиімді
қорғау үшін мүмкіндіктер ашады. Мысалы, азық-түлік тауарлар саласында
тағам өнімдерін тұтынудағы қауіпсіздікті жоғарылатуға себепші болады,
өйткені сапасы төмен тауарлар өндірушілерге қайтарылып берілуі мүмкін.
Алайда бұл технология халық кеңінен мойындағанда ғана барынша көп
пайда әкеле алады. Жаңа техникаға сенім білдіру үшін, тұтынушылар әуелі
оның қалай жұмыс істейтінін және де қандай артықшылықтарды қамтамасыз
ете алатынын білген жөн. Сондықтан осы технологияның дамуының заманауи
кезеңіндегі маңызды мәселенің бірі халыққа ол туралы барынша көп ақпарат
ұсыну қажет.
RFID технологиясын қолдану саласының негізгілерінің бірі бақылау
жүйесі және қатынауды басқару (БЖҚБ) болып табылады, дегенмен әлемде
радиожиіліктік идентификация өндіріс, логистика, тіпті сауда болмасын,
тауарларды таңбалау саласында әлдеқайда көбірек таралған.
RFID технологиясын енгізу келешегі мына салаларда жүзеге асады:
қауіпсіздік және қатынауды бақылау, қызмет көрсету саласында (көп кешікпей
нағыз жақын өріс әрекеті, яғни NFC (Near Field Communication), сонымен
қатар КВ-RFID-ке қатысты технологиясының серпілісі күтілуде), негізгі
қаражатты есепке алу, қоймалық және транспорттық логистика, өндірістік
логистика (жиынтықтаушы бұйымдардың құрастыру желісіне жіберілуін
бақылау, қордың ашықтығы, дайын өнімді есепке алу, жіберілімді қадағалау),
сауда (өндіріс үрдісінде тауарларға таңбаланған белгілерді дұрыс қолдану
ритейлдің шығындарын айқын төмендетеді).
18
Радиожиілікті идентификациялау технологиясын (RFID) енгізу елімізде
болжағанымызда баяу дамуда. Көптеген компаниялар осы әжептәуір қымбат
ғанибетті
қолдануға асықпайды, алайда заттаңбалардың көптеген
өндірушілері олардың жаппай шығарылуын реттеп жатыр, ал ақпаратты
жинаудың автоматтандырылған жүйесінің жеткізушілері олардың
қолданылуына қажетті барлық құрылғыларды ұсынуға дайын. Өткен жылдары
RFID онша көп емес радикалдық қадам жасады. Дегенмен, кейбір үлкен
көтерме қойма-дүкендер, сауда павильондары, гипермаркеттер айтарлықтай
едәуір материалдық шығынға қарамастан, тауарды бақылау үрдісін
автоматтандыру үшін RFID сымсыз жүйелерін табысты қолдана бастады.
1.2 Штрихтік кодтау
Европалық кодтау жүйесі EAN кеңінен таралған. Бұл жүйеге сәйкес әр
өнімнің түріне көбінесе 13 саннан тұратын
(EAN-13)
жеке нөмір
беріледі.Типтік штрих код 1.1 суретте көрсетілген.
1) мемлекет коды;2) әзірлеші коды;3) тауар коды;4) бақылау саны;5)
лицензия арқылы жасалған тауар белгісі.
1.1 сурет - Типтік штрих код
Негізгі штрих кодалаудың артықшылықтары жүзеге асудың оңайлылығы
және аласа құндылығы болып табылады.
19
1.3 Радиожиіліктік бірдейлестіру белгілері
Радиожиіліктік бірдейлестіру - құрылымдағы ақпараттын оқыпжазылуы
үшін радиожиіліктік
электромагнитті сәулеленуді қолданатын технология.
РЖИД-белгісінің типтік құрылысы 1.2 суретте көрсетілген.
1.2 сурет - Контактісіз радиожиіліктік бірдейлестіру картасының типтік
құрылысы
1.1 кестеде Радиожиіліктік бірдейлестірудің және штрих кодалаудың
салыстырмалы мінездемесі келтірілген.
1.1 к е с т е - Радиожиіліктік бірдейлестірудің және штрих кодалаудың
салыстырмалы мінездемесі
Технология
сипаттамасы
Белгінің тікелей
көрілімінің қажеттілігі
Жады көлемі
Қайта жазу мен көп рет
қолданылуы
Бір уақытта бірнеше
белгілерді
идентификациялау
Технология
сипаттамасы
Қоршаған ортаның
әсеріне тұрақтылығы:
РЖИД
Жасырын белгіні оқуы
10 нан 10000 байтқа
дейін
Бар
200 белгіге дейін
РЖИД
Көтеріңкі беріктілік
және
Штрих-код
Тікелей көрілімсіз оқи
алмайды
100 байтқа дейін
Жоқ
Мүмкін емес
Штрих-код
Оп-оңай
механикалық,
20
1.1 к е с т е н і ң жалғасы
Радиожиілік бірдейлестірумен жұмыс істеген кезде бірнеше шектеулерді
ескеру қажет. Оларға: біргелкі жоғары құны жатады; темір және экрандайтын
беттердің астында
орналастырылуы мүмкін емес;
өзара коллизиялы;
электромагниттік өріс түріндегі
кедергілерге шалдыққыштығы. Бас-басыны
осы міндерді егжей-тегжей тексереміз.
Бейтарап РЧИД-белгінің құны штрих кодталған заттаңбаның құнынан
асады. Радиожиіліктік
белгіні қолдану гарантиялы күтуге берілген қымбат
тауарды ұрлықтардан немесе бұйымның бұзылмауы үшін пайдалы. Логистика
мен жүкті транспорттау өрісінде радиожиіліктік белгілердің бағасын
контейнердің ішіндегі тауардың бағасымен салыстырғанда әлдеқайда төмен
болады, сондықтан радиожиіліктік белгілерді қаптағыш жәшіктерде, паллеттар
мен контейнерларда қолдану тиімді.
Радиожиілік белгілер металдың (бұл қаптағыштардың белгілі түрлеріне
қатысты - металл контейнерларға, кей-кездері фольгамен жапсырылған сұйық
азықтарға да қатысты) ықпалына душар. Мәселе РЖИД қолданысын тіпті емес
шығарады, бірақ келтіреді немесе металлдық беттерге қондыру үшін арналған
нысандағы белгілерді стандартсыз қондыруға әкеледі.
Радиожиіліктік
бірдейлестіру
жүйесінің
қосылған
жабдықтан
электромагнитті өріс түріндегі кедергілерге шалдыққыштығы, РЖИД-жүйесінің
жұмысы үшін пайдаланылатын
жиіліктің диапазонында радиобөгеттердің
сәулененуі пайдаланылады. UHF жүйесіндегі 868-869 мгц диапазоны үшін бұл
21 Технология
сипаттамасы
РЖИД
Штрих-код
температураға,
химикалық, ылғалға
кедергілік
бұзылады
Белгінің қолданыс
ұзақтығы
10 жылдан астам
Қысқа
Қауіпсіздік және
боямалықтан корғау
Боямалық іс жүзінде
мүмкіін емес
Жасау оңай
Қозғалмалы
нысандарды
идентификациялау
Мүмкін
Қиындау
Темір нысандарды
идентификациялау
Мүмкін
Мүмкін
Электромагниттік өріс
сияқты кедергілерге
ұшырағыштығы
Бар
Жоқ
Тіркеу ұзақтығы
100 м дейін
4 м дейін
Бағасы
Орташа
Төмен
іс жүзінде көкейкесті (осы диапазонда ешқандай басқа аспаптар жұмыс
істемейді), бірақ 125 КГц жиілікте жұмыс істейтін төмен жиіліктегі белгілер
осындай ықпалға душар.
Радиожиіліктік сәйкестендірме белгілерді "чиптік" және " чипсіз" деп
бөлу қалыптасқан. Чиптікте интегралды микросұлбаны
болады - чип, ал
чипсізде болмайды. Чиптік өз кезегінде бейтарап, жартылай белсенді және
белсенді болып бөлінеді. Бейтарап белгілерде не қөрек элементі , не белсенді
таратқыш болмайды; жартылай белсенді белгілерде қөрек элементі болады,
бірақ белсенді таратқыш болмайды; белсенді белгілерде екеуі де болады.
Тағы бір топтастыру белгілерді
саналатын
ғана
емес
және
саналатынжазылатын деп бөлінеді. Тек қана саналатын белгілер жадты немесе
саналатын жадты, немесе бір рет
және дүркін-дүркін программаланатын
саналатын жадты болады. Саналатынжазылатын белгілер ақпаратты бір рет
және дүркін-дүркін жазады.
1.4 Бейтарап, жартылай белсенді және белсенді белгілер
Пассивті белгілердің дайындалу технологиялары жеткілікті түрде әртүрлі
болып келеді. Пассивті белгілерді дайындау технологиясының көп бөлігі
микросызбаның қолданылуын қажет етпейді, белгілердің жоғары бөлігі әртүрлі
материалдардан жасалған шағылатын кодтық шаблонның негізінде жасалған.
Мұндай шаблон бірқалыпты арнайы санаушыда радиосигнал түрінде
шағылатын ақпарат болып қала береді. Мұндай белгіде энергия тек қана
радиосигналды жібергенде ғана керек болады.
Пассивті белгілердің
ерекшеліктері:
- металдардың және сұйықтықтардың жанында белгілердің оқылуы
кезіндегі жоғары дәлділік;
- радиосигналдар интерференциясынан үлкен қорғау;
- экстремалды температура кезінде жұмыс істеу қабілеттілігі;
- арзан баға.
Белсенді белгілер ең жақсы мінездемелерге ие. Ұзақтығы километрлерге
жету мүмкін, ал санауышпен байланыс сенімді және жылдам. Алайда қорек көзі
мен таратқыштың болуы бағанын өсуіне әкеледі.
Жартылай белсенді
белгілер бейтарап белгілерге қарағанда байланыс
қашықтығы ұзағырақ болады (ондаған метрге дейін), соған байланысты біраз
функциялық мүмкіндіктері жоғарырақ болады. Алайда, сол оның құнының
көтермелеуіне әкеледі.
Бейтарап белгілердің әрекет ұзақтығы 100 метрге дейін болады және
қоршаған орта ықпалына тәуелді. Дегенменде, олар бағасының төменіне
байланысты кең таралып кетті. Сол себептен болашақтағы әртүрлі белгілерді
салыстырған кезде тек қана бейтарап сәйкестендіру облысын карастырамыз.
22
1.5 RFID - жүйесінің қарапайым көрінісі
RFID жүйесінде объектілерге радиобелгілер (радиомаяктар) орнатылады
немесе қойылады, олар осы объекті жайлы кейбір мәліметтерді жазып, тіркеп
алуға мүмкіндік береді. Радиосигналдарды сәулелендіре отырып радиобелгілер
объектілер жайлы мәліметтерді оларды қабылдау мен өңдеу қызметін
атқаратын санаушы құрылғыға береді. Мұндай радиобелгілердің және
санауыштардың сымсыз байланысы объектілерді табуда, тануда немесе
олардың орын ауыстыруын бақылауда талап етілетін әртүрлі қосымшалардың
көбін орындауға мүмкіндік береді.
RFID қосымшасының қолданыстағы ең көп тараған нұсқаларын 1.2 кесте
түрінде көрсетейік.
1.2 к е с т е - RFID қосымшаларының белгілі нұсқалары
1.6 Чиптік және чипсіз белгілер
Объекттердің жиынын белгілеу үшін, жадтар схемасы сирек кездесетін
кодтардың жеткілікті сандарын сақтау мүмкіндігін алуға тиісті. 96 биттік
жадтар көлемі ұтымды болып есептелінеді. Көпшілік чипсіз белгілер осы
уақытқа дейін 24 бит сақталу мүмкіндік береді немесе аз, бірақ кейбір 64 бит
сақталу мүмкіндік береді.Бірақ, жадтар мөлшердің белгілердің құндары
үлкеюіне алып келіп жатыр.
23 RFID-нықолдану қосымшалары
Пайдасы мен артықшылықтары
Тауарларды электронды бақылау
Жалғандықтың расталуы, оны қорғау
Куәлік, құжаттар
Жалғандық факті, қорғау
Ғимаратқа кіру құқығы
Қауіпсіздік,қорғау
Дәрілік препараттардың шығуы және
пайда болуы
Қауіпсіздік, жалғандық факті
Емделуші жағдайының мониторингі
Емдік процедураның тиімділігі
Өнеркәсіптік автоматизация
Процесті ұйымдастырудың тиімділігі
Өнімді жеткізу айналымының
интеграциясы
Процестердің тиімділігі
1.3 сурет - Пассивті белгі компоненттері
1.7 РЖИД-жүйелердің жиілік диапазондары
Қазіргі радиожиілік теңестірулер жүйелердің бірнешесі лицензиясыз
жиілік диапазондарда жұмыс істеп жатыр. Осы уақытта ерекшеленген
диапазондардын әрбірі үшін өз стандарттары жұмыс бар. Халықаралық ISO
стандарттармен сәйкес РЖИД жүйелері төрт классқа бөлінеді:
− төменгі жиілікті, жұмыс жиілік диапазоны 125-135 кГц;
− жоғарыжиілікті жүйелер - 13,56 МГц;
− өте жоғарыжиілікті жүйелер - 850-950 МГц;
− жоғарыжиілікті - 2,4 ГГц.
Әрбір жиілік диапазондағы RFID жүйелерінің өз артықшылықтары және
кемшіліктері бар, сондықтан нақты диапазонды таңдау және қолдану негізгі
салаға тәуелді болады. Төмен жиілікті жүйелері жоғары жиілікті жүйелермен
салыстыру бойынша оқылады және кіші қашықтықтағы
берілулердің
жылдамдығы аласа болады. Осылай әр түрлі материалдардағы электромагнитті
толқындардың ену қабілеттілігі жиіліктің өсуімен азаяды. Төмен жиілікті
жүйелердің шектері
әдетте
бір метр
қашықтықта
әрекеттеседі.
Бұл
диапазондағы толқындардың таралуы физикалық күшке, төмен жиіліктің
қосымшалары
әр
түрлі бетке кіретін
электромагнитті толқындардың
қабілеттілігі керек. Осындай қолданулар
мал таңбалау
облыстарында
қолданылып жатыр. Кейбір объекттер үшін (кесте 1.3) арнайы стандарттар
жасалған.
Жоғары жиілікті жүйелерде (~ 106 Кбит) осы берілулер биігірек
жылдамдықпен бейнеленеді. Сонымен бірге биігірек тактыдағы жиіліктің белгі
24
қосымшасын функционалдық жабдықтауға мүмкіндік беріп жатыр, шифрлауды
сондай сияқты осы және қайта жазулар мүмкіндігі осы таңбада. Осындай
жүйелерді қолдану салалары: электрондық куәліктер, таңбалау, банктік және
техникалық процесстердің смарт карталары, бақылау.
1.3 к е с т е - РЖИД жүйелердің жұмыс істейтін стандарттары
1.8 Санауыштың параметрлері
Санауыш (ридер) (1.4 суретті қараңыз) берілген мәліметтерді RFID
белгімен санауға және оған берілген мәліметтерді жазуға мүмкіндік береді.
Белгі ридерінің жазба параметрлері белгінің құрылуы деп аталады. Белгінің
құрылу үрдісі және оның объектімен байланыс орнатуы белгінің
эксплуатацияға енуі деп аталады. Эксплуатациядан белгінің қорытындысы
белгіленген объектімен белгінің байланысының істен шығуын және жойылуын
білдіреді. Пассивті және жартылай активті белгілермен жұмыс кезінде санауыш
белгінің электромагниттік өрісіне келіп түсетін энергиясын қамтамасыз етеді.
Бұл өрістің әсер ету қашықтығы бәрінен бұрын ридердің және белгінің
25 Жұмыс жиілігі
Стандарт
Қолдану саласы
125 кГц
135 кГц
ISO 14223
ISO 11784
ISO 11785
ISO 18000-2
Жануарларды
идентификациялау үшін
арналған
13.56 МГц
ISO 14443
ISO 15693
ISO 10373
ISO 18000-3
Кең қолданысқа ие контактісіз
смарт-карталар
Логистика және тауарларды
идентификациялауға арналған
контактісіз смарт-карталар
860-930 МГц
ISO 15961
ISO 15962
ISO 15963
ISO 18000-6
Логистика және тауарларды
идентификациялауға арналған
орта қашықтықтағы контактісіз
смарт-карталар
антеннасының өлшеміне тәуелді. Алайда шағылатын сигналдың қуаты
стандарттармен шектеледі.
Ақпараттың оқылуы. Санауыштың басты мақсаты белгіде сақталынатын
ақпараттардың оқылуы болып саналады. Бұл үрдістің орындалуы үшін қиын
бағдарламалық өнімдер керек.
Берілген мәліметтердің жазылуы. Белгілер үлкен партиялармен өндіріледі
және белгінің бұл жағдайында, өндіруші зауытында қандай болмасын
мәліметтерді жазбайды. Бұл жағдайда санауыш, мысалы, нақты өнімнің жеке
идентификациялық номерін жазуға рұқсат етеді. Санауыш кез- келген уақытта
ескі белгілерді жойып, жаңа белгілерді енгізуге мүмкіндік береді.
1.4 сурет - Станционарлы RFID-ридерлер
Компьютермен байланыс. Санауыш сондай-ақ, тізбектелген порт арқылы
немесе Ethernet немесе сымсыз желі арқылы хост - компьютермен байланысты
қамтамасыз етеді.
Кірістірілген
RFID ридерімен берілген мәліметтер жиынтығының
терминалы
RFID терминалы деп аталады. Ол өзін мамандандырылған
бағдарламалық қамтамасыз етумен қорғалған микрокомпьютер түрінде
ұсынады және ол тек қана RFID белгісімен өзара әсерлесу үшін ғана
арналмаған, ол сондай-ақ, мәліметтердің өңделуіне, мәліметтердің локальді
базасының сақталуы және хост-компьютермен мәліметтер алмасуына арналған.
26
2 Техникалық тапсырма
2.1 Қолдану облысы және атауы
Толық атауы - Em marin 125 кГц RFID таңбалардағы электрондық
құлыппен басқару модулі.
Қысқаша
атауы
-
Электрондық
құлыппен
басқару модулі.
Электрондық құлыппен басқару модулі (ары қарай басқару модулі) бақылау
және басқаруға жүйелер құрамына кіреді. Модул RFID белгіні оқуға,
электрондық құлыппен
басқару және ЖК дисплей арқылы индикациялау,
жарық диодтарда және динамик үшін арналған.
2.2 Негізгі параметрлердің талаптары
Модулдің қоректену көзі - тұрақты ток көзі. Модулдің қоректену
номиналды және шекті кернеулерімәндері 2.1 кестеде көрсетілген.
2.1 к е с т е - Қоректену кернеуінің номиналды және шекті мәндері
Модулдің қоректену көзден тұтынатын тоқтың максимал мәні: көп емес
0, 5А.
Жұмсалатын қуат: бар жоғы 3 Вт.
Қызмет көрсететін белгілер саны - 1000.
ДЭЕМ мен байланыс интерфейсі - USB.
27 Параметр атауы
Кернеу
Iмакс.
Uном.
Uмин.
Uмакс.
5 В
5 В
3,2 В
5,25 В
2.3 Пайдаланым шарттары
2.2 к е с т е - Әсер ететін факторлардың түрлері және мәндері
Массогабариттік талаптар.
Модуль массасы 0,5 кг аспауы керек.
Модульдің габариттік мөлшері: 120x80x30 мм.
Атқарымның тоқтамай жұмыс жасау орташа уақыты 30000 сағаттан кем
емес болуға тиісті.
Даусыз жұмыстар ықтималдығы 0.95 кем емес.
28 Әсер ететін фактор
Әсер ететін фактордың
сипаттамасы
Әсер ететін
фактордың мәні
Бір жиіліктегі
синусоидалық дірілдеу
Бір жиіліктерден
амплитудалық үдеулер
20-30 Гц
2
19,6 мс
Электромагниттық
толқындар
Бір жиілік
10 кГц
Жұмыс температурасы
0
от 0 до +70 С
Атмосфералық қысым
600 1520 мм.рт.ст
3 Электрондық құлыппен басқару модулін конструкциялау
Бұл дипломдық жұмыстың мақсаты: бақылау жүйесі және қатынасты
басқару құрамында жұмыс атқаратын электрондық құлыппен басқару модулін
конструкциялау.
Бақылау жүйесі және қатынасты басқару (БЖҚБ) - тексеруге мүмкіндік
беретін техникалық құралдардың жиынтығы және қажеттілік бойынша,
адамдардың рұқсатына шек қойу керектігі немесе автокөлік қорғалатын объект
аумағына, тексерілетін объекттің ішінде қызметкерлердің және келушілердің
орын ауыстыруына шек қойу.
3.1 суретте БЖҚБ құрылымдық схемасы көрсетілген:
3.1 сурет - БЖҚБ құрылымдық сұлбасы
Ең қарапайым
жағдайда
(БЖҚБ)
электромагниттік
немесе
электромеханикалық құлыптан, басқару модулінен, шығу батырмасы және кілт
санауыштарынан құралады. Сондай жүйе жеке алған есік арқылы рұқсат алуға
шек қойуына мүмкіндік береді. Осы дипломдық жобада 3 есікке дейін тексере
алатын басқару модулі игерілген.
3.2 суретте БЖҚБ көрсетілген, құрамына кіретіндер: антенна, батырма,
құлып, ДЭЕМ, электрондық құлыппен басқару модулі, үзіліссіз қоректену көзі.
29
3.2 сурет - Бақылау жүйесі және қатынасты басқару
ДЭЕМ негізінен БЖҚБ-ға басқару модулін кескіндеу және оны басқару
үшін қосылады. БЖҚБ бар болған пайдаланым процесте ДЭЕМ болуы міндетті
емес. БЖҚБ-да электрондық құлыппен басқару модулі ең маңызды рөл
ойнайды, ол барлық жүйенің миы . Модул RFID таңбадан алған мәліметті
жұмыстанып жатады және құлыпты ашуға туралы шешім қабылдайды.
БЖҚБ кеңістікте кез келген жерде орналасуына болады, себебі барлық
құраушылар солқылдақ кабелдермен және шлейфтермен жалғастырылынады.
Осы БЖҚБ және электрондық құлыппен басқару модулі нарықта
көрсетілген (Em marin,HID,Motorola) алдыңғы өндірушілердің аналогтарымен
салыстырғанда салыстырмалы аласалау құнға ие болып жатыр. Сонымен қатар
жүйенің миы болатын құлыпты басқару модулі Atmel Atmega32
микроконтроллері базасыда салынған және модулдің қайта бағдарламалануы
және солқылдақ кескінделу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.
Бүгінгі күндегі
рұқсат алуды тексеретін және әр түрлі объекттердің
қауіпсіздігін қамтамасыз ететін жүйелер тіпті әйгілі және осы дипломдық
жобаның тақырыбын көкейкесті қылады.
30
4. Схемотехникалық талдау
4.1. Электрлік принципиалды схеманы талдау
Осы модулде негізінен SMD (surface mounted devices) компоненттер
(бетке
құрастырылатын компоненттер)
қолданылады.
Шалағай монтаж
технологияларының негізгі айырмашылықтары радиоэлементтердің монтажына
дәстүрлі келеді, ал баспа плата бетіне баспа өткізгіштер тарапынан келеді. Бұл
баспа төлемге өте жаңа радиоэлектронды компоненттердің қоюлар,озық
технологиялар қолдануды қамтамасыз етуге, шығаратын өнімдердің сапа және
сенімділігін жоғарылатуына мүмкіндік береді. SMT (surface mount technology)
технологиясының артықшылықтары:
− дайын бұйымның массаның және габариттерінің төмендеуі;
− радиоэлементтердің құнының төмендеуі;
− компоненттермен қызыметшінің тікелей байланысың жою;
− ораушыдан зауытыдан тікелей компоненттердің қолданысы;
− монтаждың толық автоматтандыру мүмкіндігі;
− жуып тастаулар операциялары ерекшеліктері мүмкіндігі;
− қазіргі элементтік базасында қолдануы;
− компоненттердің қоюлары биік дәлдік және қайталанғыштығы.
Шығаратын компоненттер, сондай сияқты микроконтроллер ATmega32
және DIP, олар корпустарда алған жадтар микросхема AT24C128 DIP панелінде
орнату үшін, қажеттілікте келесі алмастыру үшін осылр қолданылады.
Жарық диодтар HL1және HL2, ал осындай BF1 динамик алған
шығаратын өз конструктивтік ыңғайлылықта күшке сондай түрде табылған. .
4.1 кестеде маңызды электр схемаларының элементтер тізімі келтірілген.
4.1 к е с т е - Маңызды электр схемаларының элементтер тізімі.
Белгі
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
Атауы
31
Номинал
0.1мкФ
0.1мкФ
47пФ
0.1мкФ
4700пФ
1000пФ
10000пФ
4.1 к е с т е н і ң жалғасы
Белгі
Атауы
Номинал
C8
C9
C10
C11
DD1
DD2
DD3
DD4
DPY1
HL1
HL2
L1
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
R11
R12
R13
R14
LM 358
ATmega32
AT24C128
FT232RL
WH1602D
Светодиод 3мм
Светодиод 3мм
Приемная
катушка
100нФ
10нФ
100нФ
4.7мкФ
270кОм
270кОм
22кОм
22кОм
10кОм
10кОм
100Ом
270кОМ
22кОм
22кОм
51оМ
1кОм
10кОм
10кОм
R15
3314G-1-203E
32
20кОм
4.1 к е с т е н і ң жалғасы
Em marin 125 кГц RFID карталарындағы электрондық құлыпындағы
басқару модулінің электрлік принципиалдық сұлбасы Б1 қосымшасында
көрсетілген.
Модулдің маңызды электр схемасын 6 ішкі жүйелерге шартты бөлуге
болады (Б1 қосымшасы): 1) ішкі жүйеден қоректену, 2)қабылдағыш, 3) ішкі
жүйе индикациясы, 4) ішкі жүйеден
ДЭЕМ баланысымен, 5) ішкі жүйе
жадысы, 6) микропроцессорлық ішкі жүйесі.
4.2 Ішкіжүйе қорек көзі
Ішкіжүйе қорек көзі суретте көрсетілген. Ол екі резистордан R1 және R2
270 кОм номиналымен және 0.1 мкФ болатын C1 конденсаторынан құралады.
Резисторлар 5В кернеуді тең ортақ бөлу үшін қажет , оның қабылдағыштың
ішкі жүйесінің құрамына кіретін LM-358 микросхемасына ары қарай беру үшін
керек. Тіркеуіш X1 - PLS-2 штырлық шаңышқылық. Резисторлар R1, R2 және
C1 конденсатор - SMD компоненттер 1206 .
33 Белгі
Атауы
Номинал
R16
1кОм
R17
1кОм
VD2
L4148
VD3
L4148
VD4
L4148
BF1
HCM1206A
X1
PLS2
X2
USB-B
X3
PLS4
4.1 сурет - Ішкіжүйенің қорек көзі
4.3 Қабылдағыш модул
Қабылдағыш модулінің электрлік схемасы Б2 қосымшасында көрсетілген.
Екі биполярлық комплиментарлық транзисторды VT1 және VT2 маңызды
тәртіпте жұмыс істейтін және ATmega32 микроконтроллерімен басқарылатын,
электромагниттік өрісте катушкада құратын үлкен тоқ коммутация жасауға
мүмкіндік береді. Резистор R12 транзисторлар базасына қосылған негізді тоққа
шек қойып жатыр. Айнымалы тоқ C5 4700 пФ сыйымдылық конденсатор
арқылы тұйықтанады. Қабылданған сигнал айналатыны құрастыру үшін VD4
4148 түрдегі диодта амплитудалық детектор қолданып жатыр және C6 1000 пФ
сыйымдылықпен конденсаторды. Детектордың жүктемемен резистор R8 келіп
жатыр, кедергімен 270 кОм. Шынжырда бұдан әрі конденсаторда биік
жиіліктердің сүзгі жүр C4, сыйымдылықпен 100 нФ және резисторға R4,
кедергімен тұрақты құрайтын кесетін 22 кОм. Бұдан әрі сигнал екі қарсы -
параллел VD2, VD3 диодқа теріс кері байланыста шынжырда бар болу
арқасында LM358 микросхемаларға құрамда операциялық күшейткішке
инвертацяланатын кіруге түсіп жатыр, +- 0.7 вольт шығуда сигналдан
компаратормен, құлашпен келіп жатыр.Себебі кернеуден бөлгіштен
инвертацяланбайтын кіруге (R1, қоректенулер кернеулері жартысы R2) түсіп
жатыр, компаратордың демалыс сигналы бұл деңгейге түралы қалыптасып
жатыр. Параллел диодтарға қосылған конденсатор C3 биік жиіліктерде
компаратордың қоздыруын сақтап қалып жатыр. Компаратордан шығудан, биік
жиіліктер сүзгі арқылы резисторда R2 және C3, сигналға біртіндеп қосған кері
байланыс болмағандықтан, сандық сигналдың құрастырғышты сияқты жұмыс
істеген екінші операциялық күшейткішке кіруге түсіп жатыр, ал
инвертацяланатын кіру 22 кОм резисторға R10, кедергіге жерге тартады.
Құрастырғыштың жүктемемен резистор келіп жатыр R6, кедергімен 10 кОм,
қоректенуге кернеуге операциялық күшейткіштің тартылып
34
шығуы.
Құрастырғыштан шығудан, жоғары жиілікті радиосигналдан айналатыныдан
алған сандық ақпараттық сигнал,
алған осы түсіндіріп берген PB0
микроконтроллер ATmega32 кіруге итініп жатыр және лайықты операциялар
орындайды.
4.4 Индикацияның ішкі жүйесі
Индикацияның ішкі жүйесі 4.3 сұлбада көрсетілген. Ол пьезодинамик
BF1 (HCM1206A), екі жарық диодтарды HL1 және HL2 және 16 нышандық ЖК
дисплейдің және екі DPY1 (WH1602D) жолдан тұрады. SMD резисторлар R16
және R17, типразмер 1206, 1кОм номинал мен жарық диодтар HL1 және HL2
арқылы тоқ шектеу үшін қызмет көрсетіп жатыр. Дисплей қарама-қарсылық
реттеу үшін DPY1 дисплейге қосған айнымалы резистор R15 (3314G-1-203E)
қызмет көрсетіп жатыр. Солқылдақ шлейфте көмекте баспа төлемге DPY1
дисплейге қосылады, төлемне бұл үшін PLD-14 шанышқы ескерген.
4.3 сұлба - Индикация ішкі жүйесінің сұлбасы
35
4.5 ДЭЕМ байланыстар ішкі жүйесі
ДЭЕМ байланыстарының ішкі жүйесі 4.4 сұлбада көрсетілген. Ол өзі ПК
бойынша қосатын жаттығу дайын шешім ұсынған DD4 (FT232RL)
микросхемамен көрсеткен USB және UART сигналдарға шығуда болатын.
Тіркеуіш X2 өзі USB-B бола алады. Микросхемалар қорытындылары RX және
TX микроконтроллер TX және RX бойынша қорытындыларына қосылады .
USB ДЭЕМ шинадан DD4 микросхема қоректеніп жатыр.
4.4 сұлба - ДЭЕМ байланыстар ішкі жүйесі
4.6 Микропроцессорлық ішкі жүйе және ішкі жүйе жадысы
Микропроцессорлық ішкі жүйе және ішкі жүйе жадысы 4.5 сұлбада
көрсетілген.
Микропроцессорлық ішкі
жүйе
Atmel AVR ATmega 32
микроконтроллерімен көрсетілген, ішкі жүйе жадысы - AT24C128 жадтар
микросхемасымен көрсетілген.
Осы микросхемалардан қоректенуі
+4.5 дейін +5.5 диапазонда бола
алады.
Микросхемалардың шығу деңгейлері қоректенуден кернеуден жаттығу
айырмашылығы болмайды (лог "1") және (лог "0") ортақ өткізгіштер
потенциалдың айырмашылығы болмайды.
36
4.5 сұлба - Микропроцессорлық ішкі жүйе және ішкі жүйе жадысы
37
5. Есептік бөлім
5.1 Шығарылым көлемін талдау
Бұйым шығарылымының жылғы көлемі N біржыл шығарылымның
тактысың Т минбір есептеуге мүмкіндік беріп жатыр;ауысымға, айға, тоқсанға,
жылға шығаратын бұйымдардың саны анықтау керек; өндіріс түрі туралы
қорытынды жасау керек; жабдықты, лайықты өнімділіктерді таңдау және оның
жүктеуін бағалау; операциялардың технико-экономикалық жағдаятын және
технологиялық процессті дәлелдеу керек.
Шығарылым көлемін
талдау нәтижелер бойынша осы қойылған
мерзімдер арқылы бұйымдардың шығарылым көлемі
анықтауға мүмкіндік
береді. Бұл мүмкіндік шығарылым такттан есептік мәнмен бұйым жасау
саналанатын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
7
8
9
Аңдатпа
Осы дипломдық жобада бір көлемде орналасқан объектілердің көп
мөлшерін идентификациялау қарастырылды. Жұмыстың негізгі мақсаты Em
marin 125 кГц RFID таңбалары арқылы электрондық құлыпты басқару модулін
қарастыру. Дипломдық жоба тапсырмалары негізінде ұлғаймалы техникалық
процесс игерілді,элементтік базаларды талдау және таңдау өткізілген модул
жұмысының
сипаттамасы көрсетілді.Жасалатын құрылымға
микропроцессорлық архитектуралар таңдау үшін жобаланатын бұйымның
техникалық талаптары сипатталды.
Есептеу бөлімінде жобаланған модулдің өндірістік мақсатын дәлелдейтін
конструкциялық-технологиялық бағасы шығарылды. Тұтас электромагнитті
экранның экрандалу тиімділігі есептелді.
Дипломдық жобаның экономикалық бөлімінде модул әзірлеудегі
экономикалық тиімділік бағасы есептелді.
Еңбек және қоршаған ортаны қорғау бөлігін жобалау процесінде модул
жасалатын бөлменің жарық жүйесі есептелген.
Аннотация
В рамках данного дипломного проекта разрабатывается Модуль
управления электронным замком на RFID метках Em marin 125 кГц. На основе
задания на дипломный проект было разработано расширенное техническое
задание, было представлено описание работы модуля, проведен анализ и выбор
элементной базы. Для разрабатываемого устройства были сформулированы
технические требования к проектируемому изделию, произведен выбор
микропроцессорной архитектуры.
В
расчетной
части была произведена оценка технологичности
разработанной конструкции модуля, которая доказала целесообразность его
производства..
В экономической части дипломного проекта была произведена оценка
экономической эффективности разработки модуля.
В части охраны труда и окружающей среды разработана система
освещения помещения в процессе проектирование разрабатываемого модуля.
10
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1 Идентификациялау белгілеріне қысқаша шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1 RFID технологиясының даму тарихы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2 Штрихтік кодтау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.3 Радиожиіліктік бірдейлестіру белгілері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ..
1.4 Бейтарап, жартылай белсенді және белсенді белгілер ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.5 RFID - жүйесінің қарапайым көрінісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.6 Чиптік және чипсіз белгілер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.7 РЖИД-жүйелердің жиілік диапазондары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.8 Санауыштың параметрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2 Техникалық тапсырма ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.1 Қолдану облысы және атауы ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 Негізгі параметрлердің талаптары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 Пайдаланым шарттары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3 Электрондық құлыппен басқару модулін конструкциялау ... ... ... ... ... ... ... ..
4 Схемотехникалық талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.1.Электрлік принципиалды схеманы талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ..
4.2 Ішкіжүйе қорек көзі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.3 Қабылдағыш модул ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.4 Индикацияның ішкі жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.5 ДЭЕМ байланыстар ішкі жүйесі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.6 Микропроцессорлық ішкі жүйе және ішкі жүйе жадысы ... ... ... ... ... ... ..
5 Есептік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.1 Шығарылым көлемін талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.2 ТАЭ құрастырудың технологиялық процесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.3 Анализ және ұяшық технологиясын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.4 Технологиялықтық кешенді көрсеткішті анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.5 Баспа өткізгіштерінің енін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6 Блокты құрастырудағы технологиялық процесс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
6.1 Басқару модулі блогі үшін ТП маршруты ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6.2 Электромагнитті экранның экрандалу тиімділігі есептеу ... ... ... ... ... ... .
6.3 Электростатикалық қалқаны зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6.4 Сәулеленудің ұзақ зонасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
6.5 Сәулеленудің жақын зонасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
11
8
9
9
14
15
17
18
18
19
20
22
22
22
23
24
26
26
28
29
30
31
31
33
33
34
34
37
38
40
40
40
42
44
48
7 Қауіпсіздік және еңбек қорғау бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
51
7.1 Жұмыс орнының жабдығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 51
7.2 Өндірістік жарықтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
52
7.3 Компьютермен жұмыс жасау кезінде қауіпсіздік техникасы ... ... ... ... ... . 53
7.4 Жасанды жарықтандыруды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
7.5 Электромагниттік сәулеленулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
7.6 Өртке қарсы қауіпсіздік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
7.7 Электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
7.8 Қорғаныс жерлендіру есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
7.9 Тартқыш шкафты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8 Техника ─ экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8.1 Модулдің техникалық прогрессивтілігін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8.2 Тәжірибелі-конструкторлық әзірлеу шығындарын анықтау ... ... ... ... ... ..
8.3 Модулдің сатылатын бағасы және экономикалық тиімділігі ... ... ... ... ..
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Қысқартылған атаулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
А қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Б 1 қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Б 2 қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
12
54
55
56
57
57
60
62
62
64
72
74
75
76
77
80
81
Кіріспе
Ақпараттық ─ есептеуіш техникасының жобалау үдерісінің негізгі
кезеңдерінің бірі схематехникалық тынымын физикалық іске асыратын
конструкциялау болып табылады. Қазіргі радиоэлектронды аппаратураны
конструкциялауының мәселелері бұйымның және оның өндірісінің тиімділік
сапасын көтермелеу мақсатымен бірлескен,бұл құнның, көлемнің, салмақтың,
көтермелеу шапшаңдылығының, сенімділіктің төмендеуі.
Құрастырушының басты мақсаты пішіннің, материалдардың және
құрылымның өлшемдерін анықтау болып табылады. Сондай-ақ құрастырушы
сыртқы әсерлерден қорғайтын әдіс-айлаларын және бір қалыпты жылу
режимін, бұйым элементіне кіретін механикалы және электр құралымының
бірігулерін анықтау керек.
Қазіргі кезде ақпараттық-есептеуіш
техникасының іс
жүзінде
пайдаланылмайтын адами қызметтің ешбір облысы қалмаған.
Бұл дипломдық жоба
электрондық құлыппен
басқару модулінің
зерттемесіне және тексеру жүйесі мен басқару құрамында жұмыс істеуі үшін
арналады. Модульдің мақсаттары: жиын, ақпаратты өңдеу және анализы, RFID
белгілермен модульге берілуі және рұқсат немесе рұқсат алудың тыйымы
болып табылады.
RFID
(Radio
Frequency IDentification
ағыл.сы,радиожиіліктік
бірдейлестіру) - нысанның автоматты бірдейлестіруінің әдісі, радиосигналдар
арқылы деректер саналып немесе жазылады және олар RFID - белгілер мен
транспондерлерде сақталады.
Кез келген RFID - жүйе санағыш құрылымнан (считыватель, ридер) және
транспондерден (ол RFID - белгі, кейде RFID - тег термині қолданылады)
құралады.
Белгі кішігірім жадында сақтағыш құрылым болып табылады.Ол
ақпаратты сақтайтын микрочиптен және белгінің ақпаратты жіберіп-қабылдай
алатын антеннадан құралады. Кейде белгіде меншікті қорек көзі болады (бұл
белгілерді белсенді деп атайды), бірақ белгілердің көпшілігінде меншікті қорек
көзі болмайды (бұл белгілерді бейтарап атайды).
Белгінің жадысында оның меншікті бірегей нөмірі және қолданбалы
ақпарат сақталады.Белгі тіркеу зонасына түскен кезде,сол ақпарат белгілердегі
ақпаратты оқып жаза алатын арнаулы аспап санауышпен қабылданады.
Белсенді белгілер меншікті қорек энергиясы элементінің берілісі үшін
пайдаланады.Олар негізінде былай
программаланады,бір айқын уақыт
аралығында өзінің сәулелерін шығарады (мысалы, секундына 1 рет). Осындай
белгінің оқылымы 100 метрге дейін жетуі ықтимал.
13
1 Идентификациялау белгілеріне қысқаша шолу
1.1 RFID технологиясының даму тарихы
Соңғы жылдарда ұялы телефон, цифрлық теледидарлама, жерсеріктік
жүйе арқылы ақпаратты таратуды ұйымдастыру үшін қолданылатын сымсыз
байланыс технологиясының қарқынды дамуымен қоса адам немесе басқа да
физикалық жүйелердің жай күйін бақылауға болатын құрылғысы бар сымсыз
байланыс жүйесі кеңінен таралуда. Мұндай құрылғылар радиожиілікті
идентификация (RFID) технологиясы негізінде жасалуы мүмкін.
Радиобелгілер дүкендерде, ауруханаларда, дәріханаларда, әуежайларда,
транспортта, оқу орындарда және тағы да басқа жерлерде орналасуы мүмкін.
Мұндай радиобелгілер көрсеткіш болып табылады, ақпараттарды жинап,
оларды өңдеп және шешім шығару үшін радиосигналдарды технологиялық
процестер орындау жүйелеріне жібере алады.
RFID-ны енгізуде жиналған ақпараттарды пайдалану компаниялар үшін
өте тиімді, ал тұтынушылар заманауи және сапалы қызметтер ала алады. RFID-
ны енгізудегі пайда, мысалы тауарды контейнер көмегімен дүкендерге жеткізу
кезінде келесі түрде көрінеді:
- буферлі қосалқыны қысқарту (тауар бағасының 0,25-0,3 %);
- қызмет көрсету арнасының ұзындығының кемуімен (0,13-0,16%);
- қызмет көрсету бағасының төмендеуі (0,08-0,1 %);
- әкімшілік шығынының төмендеуі (0,04-0,05 %);
- ұрлық пен жоғалу санының азаюы (0,04-0,05 %) .
Осындай пайдалардың жиынтығы тауар бағасының
0,54-0,66
%
үнемдейді. Сонымен қатар жекелей атасақ: белгі бағасы, санауыш, антенна,
эксплуатацияға енгізу бағасы мен бағдарламалық қамтамасыз ету бағасы,
қызмет көрсету бағасы да есепке алынады. RFID технологиясын енгізу кезіндегі
экономикалық әсер жүйе жұмысы мен оны енгізу инженерлік тұрғыдан сауатты
орындалғанда ғана жүзеге асады.
Радиожиілікті идентификациялау немесе
RFID (Radio Frequency
Identification) - бұл идентификацияның басқа түрлерімен салыстырғанда
айтарлықтай үлкен мүмкіншіліктері бар, заманауи технология. Оның негізінде
идентификациялық та, қолданушылық та ақпарат тасымалдайтын арнайы ен-
таңба бекітілген объектілерді анықтауға арналған ақпаратты радиотолқындар
арқылы жіберу технологиясы жатыр.
RFID технологиясын нақты жүзеге асыру оның қолданыс аймағы секілді
аз болып табылады. Одан басқа оның жаңа нарық көшіне енуі көбінесе әр елдің
мемлекеттік саясатына байланысты жоғары технологиялар және жаңартулар
жөніндегі үкіметтік комиссиясымен мемлекеттің технологиялық дамуының
14
басым бағытының бірі ретінде анықталады. Бұл әрине болашаққа айқын сенім
туғызады.
Арнайы RFID стандартымен қарастырылған антиколлизия алгоритмі
бірден (әрі сенімді) көптеген ондаған белгіні оқуға мүмкіндік береді.
Осылайша, бір өткенде тұрақты қоймалық салыстырып оқығышпен бүкіл бума
тауарды өңдей алады. RFID белгісін (штрихкодтан басқасы) тура көруге
қажеттілік болмағандықтан, белгісі бар объектіні жекелей ашу қажет емес, ал
белгінің өзі орауыштың түкпіріне орналастырылуы мүмкін. Бұл оны жағымсыз
сыртқы әсерлерден қорғанысын арттырады.
Іс жүзінде RFID белгісін қолдан жасау мүмкін емес (ең болмағанда, бұл
штрихкодты оқуға карағанда айтарлықтай шығын қажет етеді). Белгіні оқу
уақыты ондаған миллисекундты құрайды, ал өздері іс жүзінде автономдық
қоректенуді қажет етпейтіндіктен және жылжымалы бөліктері жок
болғандықтан мәңгі жойылмайды. Сонымен қатар активті
RFID
технологиялары да, ақпаратты жазуды рұқсат ететін ақылды белгілер де бар,
алайда олардың қолданыс аймақтары әр сала түріне байланысты.
Радиожиілікті идентификациялау - объектіге орнатылған электрондық
белгі және сигнал белгісін оқитын арнайы радиоэлектрондық құрылғы
арасындағы радиосигнал арқылы ақпаратпен сымсыз алмасу технологиясы.
Белгі ішінде объект түрі, құны, салмағы, температурасы, логистика мәліметтері
туралы, сонымен қатар объект жайлы кез келген оқуға ыңғайлы мүмкіндігі бар
ақпарат болуы мүмкін. Бұл -
дәстүрлік таңбалаумен салыстырғанда
айтарлықтай көп мүмкіндіктер ұсынатын заманауи идентификация
технологиясы. Ең көп таралған белгілер көптеген штрих-кодтар секілді өзі
жабысатын заттаңба болып саналады. Егер де штрих-кодта ақпарат график
түрінде сақталған болса, онда белгіге ақпарат енгізу және оны оқу
радиотолқындар арқылы жүзеге асады. RFID технологиясының негізгі
артықшылықтары мыналар болып табылады:
-
-
-
-
-
сақталатын ақпараттың үлкен көлемі;
ақпаратты контактісіз тәсілмен оқу;
топтық операциялардың мүмкіндігі;
белгіде сақталған ақпаратқа өзгерту енгізу мүмкіндігі;
жоғары жылдамдық және ақпарат оқу растығы;
- RFID белгілерін кір, бояу, пластмасса, ағаш және басқалардың үстінен
оқуға болады;
- RFID белгілерін іс жүзінде қолдан жасау мүмкін емес;
- RFID белгілеріндегі ақпарат жасырын болуы мүмкін;
- белгілерді оқу және жазба енгізуді арақашықтықта орындау мүмкіндігі;
- төзімділік, тек қана оқу операциясына белгінің өміршеңдік мерзімі іс
жүзінде шектелмеген;
15
- қауіпсіздіктің жоғары деңгейі белгінің зауытта дайындалуы кезінде
иеленетін бірегей идентификаторын қолдану және
белгіге жазылатын
ақпаратты шифрлау арқылы қамтамасыз етіледі;
- қоршаған орта әсеріне тұрақтылық, өйткені белгіні әрқашанда кез
келген қорғаныштық полимерлі қабықшаға орнатуға болады.
Сарапшылардың бағалауына сәйкес радиожиілікті идентификациялау
болашақтағы негізгі технологияларға жатады.
RFID
технологиясының
қолданыс аймағы үнемі кеңеюде. RFID технологиясын адам қызметінің әр түрлі
саласында қолдануының мысалдарын келтірейік:
-
-
қоймалық шаруашылық;
логистика және өндірушіден тұтынушыға келетін жеткізілім
тізбегін нақты уақыт режимінде басқару;
-
нақты уақыт ауқымында жылжымалы объектілерді
идентификациялау;
-
көлік
тұрақтарында, автобекеттерде
автокөліктік құралдарын
идентификациялау;
-
өнеркәсіптік
өндірістегі құрастырма конвейерлерді
идентификациялауды автоматтандыру;
-
-
-
-
-
-
-
бөлмелер мен ғимараттарда қатынауды бақылау жүйелері;
жолаушыларды электрондық билетпен қамтамасыз ету;
сәлемдемелерді жедел жеткізу;
әуе жолдарында жүкті өңдеу және жеткізу;
автокөліктік қорғау жүйелері;
төлем жүйесінің транзакциясының дұрыстығын тексеру;
әр түрлі санаттағы тауарларды қолдан жасауды болдырмау;
-
дүние-мүлік,
құжаттар, кітапханалық мәліметтерді таңбалау
(идентификация);
- автоматтандырылған автокөліктік май құю бекеттері.
Қоймада RFID технологиясының көмегімен нақты уақытта тауарлардың
жылжуы автоматты түрде бақыланады, негізгі қабылдау және тиеу үрдістерін
елеулі жылдамдатады, адамдық фактордың әсерін төмендетумен қатар
операциялардың өнімділігін, сенімділігін, айқындылығын жоғарылатады.
Өндірісте
RFID технологиясы арқылы нақты уақытта жартылай
фабрикаттардың және дайын өнімдердің қозғалуын есепте алу жүргізіледі,
технологиялық операциялар және алынатын өнімнің сапасы бақыланады. Өнім
өзіндік электронды төлқұжатты иеленеді, бұл өнім сапасымен жаңа деңгейде
жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Тұтынушылық тауар және бөлшектік сауда
өнеркәсібінде
RFID жүйелері жеткізілім тізбегінің барлық кезеңінде,
өндірушіден сатушы сөресіне дейін қадағалайды. Тауар сөреге дер кезінде
шығарылады, қоймада өтпей қалмай, сол тауарға жоғары сұраныс болған
дүкендерге жіберіледі. Кітапханаларда осы технология көмегімен автоматты
түрде кітап қорының барлық қимылы бақыланады. Ол үшін кітап қорының
16
әрбір бірлігі таңбалануы және оқырмандар электрондық оқырман билеттерін
алу қажет. Оқырман кіре берісте тіркеуден өтіп, өзіне керекті кітаптарды
таңдап алып, олардың жазбасын өзінің электрондық оқырман билетіне енгізеді.
Оқырман абонементіне жазылмаған кітаптарды залдан шығару мүмкін емес,
өйткені салыстырып оқығыштар шығарда осыны қадағалайды. Одан әрі
жетілдірілетін қолданыстағы RFID технологиясының тәсілдерінен басқа осы
технологияны қабылдауға дайын көптеген салалар бар. Күн сайын осы
технологияны қолданудың жаңа тәсілдері жайлы хабарламалар пайда болуда.
Тұтынушылық тауардың көптеген өндірушілері логистиканы
оңтайландыру үшін бір мезетте қабылдап тарататын транспондер деген
құрылғыны қолданады. RFID технологиясы қоймалық қорды басқарудың
жетілдірілген түрін қамтамасыз етеді және логистикалық үрдістердің
тиімділігін елеулі жоғарылатуға мүмкіндік береді.
Өз тауарыңды қолдан жасаудан қорғау үшін АҚШ-тың фармацевтикалық
кәсіпорындары дәрі-дәрмектер орауышына транспондерлер орналастырады.
Осының арқасында дәрі-дәрмектердің өндірушіден дәріханаға дейінгі жолын
қадағалауға болады.
Канадада фермерлер жануардың құлағына транспондерлер орнату
арқылы ірі қара малды таңбалайтын болды. Осылайша, егер кенеттен ауру
таралса немесе эпидемия болған жағдайда мал табынын дереу оқшаулауға
мүмкін болады.
Кейбір кітапханалар RFID технологиясын өздерінің кітап алмасу
жүйесіне енгізген. Сондай-ақ кітаптарға, қабықшаларға және компакт
дискілерге транспондер орнатады. Нәтижесінде келіп кетушілер өз еркімен
жылдам өздері таңдаған ақпарат тасымалдаушыны ала алады, осылайша,
транспондерлер арқылы осы ақпарат тасымалдаушылар ұрлықтан қорғалады.
Сонымен қатар АҚШ-тағы
және Германиядағы ауруханалар да
радиожиіліктік идентификацияны емделушілердің идентификациясын
жеңілдетуге және палаталарға орналастыруды оңтайландыру үшін қолданады.
Ішіне интегралданган транспондер орнатылған, электрондық дерекқорда
сақталынатын емделушінің аты-жөні және оның ауру тарихының нөмірі
кодталған қол білезікпен емделушілер жабдықтанады. Салыстырып оқығыш
құрылғысы бар мобильдік компьютер арқылы емдеуші дәрігер өзінің
емделушілерінің ауру тарихына жылдам қол жеткізе алады.
Мұражайларда келіп кетушілер дербес сандық көмекші PDA (Personal
Digital Assistant) арқылы көрме экспонаты туралы ақпарат сұрай алады, ол үшін
экспонаттар RFID транспондерлерімен жабдықталады. Сондай-ақ мұражай
қызметкерлері қай экспонатқа айрықша жиі қызығушылық болғаны жайлы
ақпарат алып отырады.
Германияда зерттеушілер RFID технологиясының көмегімен аралардың
өмірін бақылады. Жәндіктердің арқасына кіп-кішкентай чиптер
17
жабыстырылған. Осылайша алынған аралардың әрекеті туралы ақпарат
басқасын айтпағанда аурулармен тиімді күресуге көмектеседі.
АҚШ ғалымдары RFID технологиясының көмегімен өзгерген ағаштардың
генетикалық өсуін бақылаған. Бұл жүйе барлық алдыңғы таңбалау тәсілдерінен
едәуір асып түсті. Өйткені ағаш ішіне орнатылған транспондер қоршаған орта
әсерінен қорғалған.
2006 жылғы Германиядағы әлемдік футбол біріншілігі ойынына билеттер
RFID
транспондерлерімен жабдықталды. Халықаралық футбол
ассоциацияларының федерациясы
(ФИФА)
дербес билеттер көмегімен
алыпсатарлармен күресуді және стадиондардағы қауіпсіздікті жоғарылатуды
жоспарлады.
АҚШ-тың кейбір демалу саябақтарында келіп кетушілер RFID көмегімен
бір-бірімен байланыс ұстай алады. Салыстырып оқығыш құралдар
интегралданған транспондері бар білезіктерді тіркеп, тұтынушының орналасқан
орнын тұрақты орналастырылған экрандарда көрсетеді. Осы сенсорлық
экрандар арқылы келіп кетушілер хабарлама жіберіп және қабылдай алады.
RFID технологиясын қолдану мүмкіндігі орасан зор. Болашақта өмірдің
көптеген салаларында RFID технологиясын қолдану арқылы пайда түсіре
алатын болады. Бұл технология тұтынушылардың қызығушылықтарын тиімді
қорғау үшін мүмкіндіктер ашады. Мысалы, азық-түлік тауарлар саласында
тағам өнімдерін тұтынудағы қауіпсіздікті жоғарылатуға себепші болады,
өйткені сапасы төмен тауарлар өндірушілерге қайтарылып берілуі мүмкін.
Алайда бұл технология халық кеңінен мойындағанда ғана барынша көп
пайда әкеле алады. Жаңа техникаға сенім білдіру үшін, тұтынушылар әуелі
оның қалай жұмыс істейтінін және де қандай артықшылықтарды қамтамасыз
ете алатынын білген жөн. Сондықтан осы технологияның дамуының заманауи
кезеңіндегі маңызды мәселенің бірі халыққа ол туралы барынша көп ақпарат
ұсыну қажет.
RFID технологиясын қолдану саласының негізгілерінің бірі бақылау
жүйесі және қатынауды басқару (БЖҚБ) болып табылады, дегенмен әлемде
радиожиіліктік идентификация өндіріс, логистика, тіпті сауда болмасын,
тауарларды таңбалау саласында әлдеқайда көбірек таралған.
RFID технологиясын енгізу келешегі мына салаларда жүзеге асады:
қауіпсіздік және қатынауды бақылау, қызмет көрсету саласында (көп кешікпей
нағыз жақын өріс әрекеті, яғни NFC (Near Field Communication), сонымен
қатар КВ-RFID-ке қатысты технологиясының серпілісі күтілуде), негізгі
қаражатты есепке алу, қоймалық және транспорттық логистика, өндірістік
логистика (жиынтықтаушы бұйымдардың құрастыру желісіне жіберілуін
бақылау, қордың ашықтығы, дайын өнімді есепке алу, жіберілімді қадағалау),
сауда (өндіріс үрдісінде тауарларға таңбаланған белгілерді дұрыс қолдану
ритейлдің шығындарын айқын төмендетеді).
18
Радиожиілікті идентификациялау технологиясын (RFID) енгізу елімізде
болжағанымызда баяу дамуда. Көптеген компаниялар осы әжептәуір қымбат
ғанибетті
қолдануға асықпайды, алайда заттаңбалардың көптеген
өндірушілері олардың жаппай шығарылуын реттеп жатыр, ал ақпаратты
жинаудың автоматтандырылған жүйесінің жеткізушілері олардың
қолданылуына қажетті барлық құрылғыларды ұсынуға дайын. Өткен жылдары
RFID онша көп емес радикалдық қадам жасады. Дегенмен, кейбір үлкен
көтерме қойма-дүкендер, сауда павильондары, гипермаркеттер айтарлықтай
едәуір материалдық шығынға қарамастан, тауарды бақылау үрдісін
автоматтандыру үшін RFID сымсыз жүйелерін табысты қолдана бастады.
1.2 Штрихтік кодтау
Европалық кодтау жүйесі EAN кеңінен таралған. Бұл жүйеге сәйкес әр
өнімнің түріне көбінесе 13 саннан тұратын
(EAN-13)
жеке нөмір
беріледі.Типтік штрих код 1.1 суретте көрсетілген.
1) мемлекет коды;2) әзірлеші коды;3) тауар коды;4) бақылау саны;5)
лицензия арқылы жасалған тауар белгісі.
1.1 сурет - Типтік штрих код
Негізгі штрих кодалаудың артықшылықтары жүзеге асудың оңайлылығы
және аласа құндылығы болып табылады.
19
1.3 Радиожиіліктік бірдейлестіру белгілері
Радиожиіліктік бірдейлестіру - құрылымдағы ақпараттын оқыпжазылуы
үшін радиожиіліктік
электромагнитті сәулеленуді қолданатын технология.
РЖИД-белгісінің типтік құрылысы 1.2 суретте көрсетілген.
1.2 сурет - Контактісіз радиожиіліктік бірдейлестіру картасының типтік
құрылысы
1.1 кестеде Радиожиіліктік бірдейлестірудің және штрих кодалаудың
салыстырмалы мінездемесі келтірілген.
1.1 к е с т е - Радиожиіліктік бірдейлестірудің және штрих кодалаудың
салыстырмалы мінездемесі
Технология
сипаттамасы
Белгінің тікелей
көрілімінің қажеттілігі
Жады көлемі
Қайта жазу мен көп рет
қолданылуы
Бір уақытта бірнеше
белгілерді
идентификациялау
Технология
сипаттамасы
Қоршаған ортаның
әсеріне тұрақтылығы:
РЖИД
Жасырын белгіні оқуы
10 нан 10000 байтқа
дейін
Бар
200 белгіге дейін
РЖИД
Көтеріңкі беріктілік
және
Штрих-код
Тікелей көрілімсіз оқи
алмайды
100 байтқа дейін
Жоқ
Мүмкін емес
Штрих-код
Оп-оңай
механикалық,
20
1.1 к е с т е н і ң жалғасы
Радиожиілік бірдейлестірумен жұмыс істеген кезде бірнеше шектеулерді
ескеру қажет. Оларға: біргелкі жоғары құны жатады; темір және экрандайтын
беттердің астында
орналастырылуы мүмкін емес;
өзара коллизиялы;
электромагниттік өріс түріндегі
кедергілерге шалдыққыштығы. Бас-басыны
осы міндерді егжей-тегжей тексереміз.
Бейтарап РЧИД-белгінің құны штрих кодталған заттаңбаның құнынан
асады. Радиожиіліктік
белгіні қолдану гарантиялы күтуге берілген қымбат
тауарды ұрлықтардан немесе бұйымның бұзылмауы үшін пайдалы. Логистика
мен жүкті транспорттау өрісінде радиожиіліктік белгілердің бағасын
контейнердің ішіндегі тауардың бағасымен салыстырғанда әлдеқайда төмен
болады, сондықтан радиожиіліктік белгілерді қаптағыш жәшіктерде, паллеттар
мен контейнерларда қолдану тиімді.
Радиожиілік белгілер металдың (бұл қаптағыштардың белгілі түрлеріне
қатысты - металл контейнерларға, кей-кездері фольгамен жапсырылған сұйық
азықтарға да қатысты) ықпалына душар. Мәселе РЖИД қолданысын тіпті емес
шығарады, бірақ келтіреді немесе металлдық беттерге қондыру үшін арналған
нысандағы белгілерді стандартсыз қондыруға әкеледі.
Радиожиіліктік
бірдейлестіру
жүйесінің
қосылған
жабдықтан
электромагнитті өріс түріндегі кедергілерге шалдыққыштығы, РЖИД-жүйесінің
жұмысы үшін пайдаланылатын
жиіліктің диапазонында радиобөгеттердің
сәулененуі пайдаланылады. UHF жүйесіндегі 868-869 мгц диапазоны үшін бұл
21 Технология
сипаттамасы
РЖИД
Штрих-код
температураға,
химикалық, ылғалға
кедергілік
бұзылады
Белгінің қолданыс
ұзақтығы
10 жылдан астам
Қысқа
Қауіпсіздік және
боямалықтан корғау
Боямалық іс жүзінде
мүмкіін емес
Жасау оңай
Қозғалмалы
нысандарды
идентификациялау
Мүмкін
Қиындау
Темір нысандарды
идентификациялау
Мүмкін
Мүмкін
Электромагниттік өріс
сияқты кедергілерге
ұшырағыштығы
Бар
Жоқ
Тіркеу ұзақтығы
100 м дейін
4 м дейін
Бағасы
Орташа
Төмен
іс жүзінде көкейкесті (осы диапазонда ешқандай басқа аспаптар жұмыс
істемейді), бірақ 125 КГц жиілікте жұмыс істейтін төмен жиіліктегі белгілер
осындай ықпалға душар.
Радиожиіліктік сәйкестендірме белгілерді "чиптік" және " чипсіз" деп
бөлу қалыптасқан. Чиптікте интегралды микросұлбаны
болады - чип, ал
чипсізде болмайды. Чиптік өз кезегінде бейтарап, жартылай белсенді және
белсенді болып бөлінеді. Бейтарап белгілерде не қөрек элементі , не белсенді
таратқыш болмайды; жартылай белсенді белгілерде қөрек элементі болады,
бірақ белсенді таратқыш болмайды; белсенді белгілерде екеуі де болады.
Тағы бір топтастыру белгілерді
саналатын
ғана
емес
және
саналатынжазылатын деп бөлінеді. Тек қана саналатын белгілер жадты немесе
саналатын жадты, немесе бір рет
және дүркін-дүркін программаланатын
саналатын жадты болады. Саналатынжазылатын белгілер ақпаратты бір рет
және дүркін-дүркін жазады.
1.4 Бейтарап, жартылай белсенді және белсенді белгілер
Пассивті белгілердің дайындалу технологиялары жеткілікті түрде әртүрлі
болып келеді. Пассивті белгілерді дайындау технологиясының көп бөлігі
микросызбаның қолданылуын қажет етпейді, белгілердің жоғары бөлігі әртүрлі
материалдардан жасалған шағылатын кодтық шаблонның негізінде жасалған.
Мұндай шаблон бірқалыпты арнайы санаушыда радиосигнал түрінде
шағылатын ақпарат болып қала береді. Мұндай белгіде энергия тек қана
радиосигналды жібергенде ғана керек болады.
Пассивті белгілердің
ерекшеліктері:
- металдардың және сұйықтықтардың жанында белгілердің оқылуы
кезіндегі жоғары дәлділік;
- радиосигналдар интерференциясынан үлкен қорғау;
- экстремалды температура кезінде жұмыс істеу қабілеттілігі;
- арзан баға.
Белсенді белгілер ең жақсы мінездемелерге ие. Ұзақтығы километрлерге
жету мүмкін, ал санауышпен байланыс сенімді және жылдам. Алайда қорек көзі
мен таратқыштың болуы бағанын өсуіне әкеледі.
Жартылай белсенді
белгілер бейтарап белгілерге қарағанда байланыс
қашықтығы ұзағырақ болады (ондаған метрге дейін), соған байланысты біраз
функциялық мүмкіндіктері жоғарырақ болады. Алайда, сол оның құнының
көтермелеуіне әкеледі.
Бейтарап белгілердің әрекет ұзақтығы 100 метрге дейін болады және
қоршаған орта ықпалына тәуелді. Дегенменде, олар бағасының төменіне
байланысты кең таралып кетті. Сол себептен болашақтағы әртүрлі белгілерді
салыстырған кезде тек қана бейтарап сәйкестендіру облысын карастырамыз.
22
1.5 RFID - жүйесінің қарапайым көрінісі
RFID жүйесінде объектілерге радиобелгілер (радиомаяктар) орнатылады
немесе қойылады, олар осы объекті жайлы кейбір мәліметтерді жазып, тіркеп
алуға мүмкіндік береді. Радиосигналдарды сәулелендіре отырып радиобелгілер
объектілер жайлы мәліметтерді оларды қабылдау мен өңдеу қызметін
атқаратын санаушы құрылғыға береді. Мұндай радиобелгілердің және
санауыштардың сымсыз байланысы объектілерді табуда, тануда немесе
олардың орын ауыстыруын бақылауда талап етілетін әртүрлі қосымшалардың
көбін орындауға мүмкіндік береді.
RFID қосымшасының қолданыстағы ең көп тараған нұсқаларын 1.2 кесте
түрінде көрсетейік.
1.2 к е с т е - RFID қосымшаларының белгілі нұсқалары
1.6 Чиптік және чипсіз белгілер
Объекттердің жиынын белгілеу үшін, жадтар схемасы сирек кездесетін
кодтардың жеткілікті сандарын сақтау мүмкіндігін алуға тиісті. 96 биттік
жадтар көлемі ұтымды болып есептелінеді. Көпшілік чипсіз белгілер осы
уақытқа дейін 24 бит сақталу мүмкіндік береді немесе аз, бірақ кейбір 64 бит
сақталу мүмкіндік береді.Бірақ, жадтар мөлшердің белгілердің құндары
үлкеюіне алып келіп жатыр.
23 RFID-нықолдану қосымшалары
Пайдасы мен артықшылықтары
Тауарларды электронды бақылау
Жалғандықтың расталуы, оны қорғау
Куәлік, құжаттар
Жалғандық факті, қорғау
Ғимаратқа кіру құқығы
Қауіпсіздік,қорғау
Дәрілік препараттардың шығуы және
пайда болуы
Қауіпсіздік, жалғандық факті
Емделуші жағдайының мониторингі
Емдік процедураның тиімділігі
Өнеркәсіптік автоматизация
Процесті ұйымдастырудың тиімділігі
Өнімді жеткізу айналымының
интеграциясы
Процестердің тиімділігі
1.3 сурет - Пассивті белгі компоненттері
1.7 РЖИД-жүйелердің жиілік диапазондары
Қазіргі радиожиілік теңестірулер жүйелердің бірнешесі лицензиясыз
жиілік диапазондарда жұмыс істеп жатыр. Осы уақытта ерекшеленген
диапазондардын әрбірі үшін өз стандарттары жұмыс бар. Халықаралық ISO
стандарттармен сәйкес РЖИД жүйелері төрт классқа бөлінеді:
− төменгі жиілікті, жұмыс жиілік диапазоны 125-135 кГц;
− жоғарыжиілікті жүйелер - 13,56 МГц;
− өте жоғарыжиілікті жүйелер - 850-950 МГц;
− жоғарыжиілікті - 2,4 ГГц.
Әрбір жиілік диапазондағы RFID жүйелерінің өз артықшылықтары және
кемшіліктері бар, сондықтан нақты диапазонды таңдау және қолдану негізгі
салаға тәуелді болады. Төмен жиілікті жүйелері жоғары жиілікті жүйелермен
салыстыру бойынша оқылады және кіші қашықтықтағы
берілулердің
жылдамдығы аласа болады. Осылай әр түрлі материалдардағы электромагнитті
толқындардың ену қабілеттілігі жиіліктің өсуімен азаяды. Төмен жиілікті
жүйелердің шектері
әдетте
бір метр
қашықтықта
әрекеттеседі.
Бұл
диапазондағы толқындардың таралуы физикалық күшке, төмен жиіліктің
қосымшалары
әр
түрлі бетке кіретін
электромагнитті толқындардың
қабілеттілігі керек. Осындай қолданулар
мал таңбалау
облыстарында
қолданылып жатыр. Кейбір объекттер үшін (кесте 1.3) арнайы стандарттар
жасалған.
Жоғары жиілікті жүйелерде (~ 106 Кбит) осы берілулер биігірек
жылдамдықпен бейнеленеді. Сонымен бірге биігірек тактыдағы жиіліктің белгі
24
қосымшасын функционалдық жабдықтауға мүмкіндік беріп жатыр, шифрлауды
сондай сияқты осы және қайта жазулар мүмкіндігі осы таңбада. Осындай
жүйелерді қолдану салалары: электрондық куәліктер, таңбалау, банктік және
техникалық процесстердің смарт карталары, бақылау.
1.3 к е с т е - РЖИД жүйелердің жұмыс істейтін стандарттары
1.8 Санауыштың параметрлері
Санауыш (ридер) (1.4 суретті қараңыз) берілген мәліметтерді RFID
белгімен санауға және оған берілген мәліметтерді жазуға мүмкіндік береді.
Белгі ридерінің жазба параметрлері белгінің құрылуы деп аталады. Белгінің
құрылу үрдісі және оның объектімен байланыс орнатуы белгінің
эксплуатацияға енуі деп аталады. Эксплуатациядан белгінің қорытындысы
белгіленген объектімен белгінің байланысының істен шығуын және жойылуын
білдіреді. Пассивті және жартылай активті белгілермен жұмыс кезінде санауыш
белгінің электромагниттік өрісіне келіп түсетін энергиясын қамтамасыз етеді.
Бұл өрістің әсер ету қашықтығы бәрінен бұрын ридердің және белгінің
25 Жұмыс жиілігі
Стандарт
Қолдану саласы
125 кГц
135 кГц
ISO 14223
ISO 11784
ISO 11785
ISO 18000-2
Жануарларды
идентификациялау үшін
арналған
13.56 МГц
ISO 14443
ISO 15693
ISO 10373
ISO 18000-3
Кең қолданысқа ие контактісіз
смарт-карталар
Логистика және тауарларды
идентификациялауға арналған
контактісіз смарт-карталар
860-930 МГц
ISO 15961
ISO 15962
ISO 15963
ISO 18000-6
Логистика және тауарларды
идентификациялауға арналған
орта қашықтықтағы контактісіз
смарт-карталар
антеннасының өлшеміне тәуелді. Алайда шағылатын сигналдың қуаты
стандарттармен шектеледі.
Ақпараттың оқылуы. Санауыштың басты мақсаты белгіде сақталынатын
ақпараттардың оқылуы болып саналады. Бұл үрдістің орындалуы үшін қиын
бағдарламалық өнімдер керек.
Берілген мәліметтердің жазылуы. Белгілер үлкен партиялармен өндіріледі
және белгінің бұл жағдайында, өндіруші зауытында қандай болмасын
мәліметтерді жазбайды. Бұл жағдайда санауыш, мысалы, нақты өнімнің жеке
идентификациялық номерін жазуға рұқсат етеді. Санауыш кез- келген уақытта
ескі белгілерді жойып, жаңа белгілерді енгізуге мүмкіндік береді.
1.4 сурет - Станционарлы RFID-ридерлер
Компьютермен байланыс. Санауыш сондай-ақ, тізбектелген порт арқылы
немесе Ethernet немесе сымсыз желі арқылы хост - компьютермен байланысты
қамтамасыз етеді.
Кірістірілген
RFID ридерімен берілген мәліметтер жиынтығының
терминалы
RFID терминалы деп аталады. Ол өзін мамандандырылған
бағдарламалық қамтамасыз етумен қорғалған микрокомпьютер түрінде
ұсынады және ол тек қана RFID белгісімен өзара әсерлесу үшін ғана
арналмаған, ол сондай-ақ, мәліметтердің өңделуіне, мәліметтердің локальді
базасының сақталуы және хост-компьютермен мәліметтер алмасуына арналған.
26
2 Техникалық тапсырма
2.1 Қолдану облысы және атауы
Толық атауы - Em marin 125 кГц RFID таңбалардағы электрондық
құлыппен басқару модулі.
Қысқаша
атауы
-
Электрондық
құлыппен
басқару модулі.
Электрондық құлыппен басқару модулі (ары қарай басқару модулі) бақылау
және басқаруға жүйелер құрамына кіреді. Модул RFID белгіні оқуға,
электрондық құлыппен
басқару және ЖК дисплей арқылы индикациялау,
жарық диодтарда және динамик үшін арналған.
2.2 Негізгі параметрлердің талаптары
Модулдің қоректену көзі - тұрақты ток көзі. Модулдің қоректену
номиналды және шекті кернеулерімәндері 2.1 кестеде көрсетілген.
2.1 к е с т е - Қоректену кернеуінің номиналды және шекті мәндері
Модулдің қоректену көзден тұтынатын тоқтың максимал мәні: көп емес
0, 5А.
Жұмсалатын қуат: бар жоғы 3 Вт.
Қызмет көрсететін белгілер саны - 1000.
ДЭЕМ мен байланыс интерфейсі - USB.
27 Параметр атауы
Кернеу
Iмакс.
Uном.
Uмин.
Uмакс.
5 В
5 В
3,2 В
5,25 В
2.3 Пайдаланым шарттары
2.2 к е с т е - Әсер ететін факторлардың түрлері және мәндері
Массогабариттік талаптар.
Модуль массасы 0,5 кг аспауы керек.
Модульдің габариттік мөлшері: 120x80x30 мм.
Атқарымның тоқтамай жұмыс жасау орташа уақыты 30000 сағаттан кем
емес болуға тиісті.
Даусыз жұмыстар ықтималдығы 0.95 кем емес.
28 Әсер ететін фактор
Әсер ететін фактордың
сипаттамасы
Әсер ететін
фактордың мәні
Бір жиіліктегі
синусоидалық дірілдеу
Бір жиіліктерден
амплитудалық үдеулер
20-30 Гц
2
19,6 мс
Электромагниттық
толқындар
Бір жиілік
10 кГц
Жұмыс температурасы
0
от 0 до +70 С
Атмосфералық қысым
600 1520 мм.рт.ст
3 Электрондық құлыппен басқару модулін конструкциялау
Бұл дипломдық жұмыстың мақсаты: бақылау жүйесі және қатынасты
басқару құрамында жұмыс атқаратын электрондық құлыппен басқару модулін
конструкциялау.
Бақылау жүйесі және қатынасты басқару (БЖҚБ) - тексеруге мүмкіндік
беретін техникалық құралдардың жиынтығы және қажеттілік бойынша,
адамдардың рұқсатына шек қойу керектігі немесе автокөлік қорғалатын объект
аумағына, тексерілетін объекттің ішінде қызметкерлердің және келушілердің
орын ауыстыруына шек қойу.
3.1 суретте БЖҚБ құрылымдық схемасы көрсетілген:
3.1 сурет - БЖҚБ құрылымдық сұлбасы
Ең қарапайым
жағдайда
(БЖҚБ)
электромагниттік
немесе
электромеханикалық құлыптан, басқару модулінен, шығу батырмасы және кілт
санауыштарынан құралады. Сондай жүйе жеке алған есік арқылы рұқсат алуға
шек қойуына мүмкіндік береді. Осы дипломдық жобада 3 есікке дейін тексере
алатын басқару модулі игерілген.
3.2 суретте БЖҚБ көрсетілген, құрамына кіретіндер: антенна, батырма,
құлып, ДЭЕМ, электрондық құлыппен басқару модулі, үзіліссіз қоректену көзі.
29
3.2 сурет - Бақылау жүйесі және қатынасты басқару
ДЭЕМ негізінен БЖҚБ-ға басқару модулін кескіндеу және оны басқару
үшін қосылады. БЖҚБ бар болған пайдаланым процесте ДЭЕМ болуы міндетті
емес. БЖҚБ-да электрондық құлыппен басқару модулі ең маңызды рөл
ойнайды, ол барлық жүйенің миы . Модул RFID таңбадан алған мәліметті
жұмыстанып жатады және құлыпты ашуға туралы шешім қабылдайды.
БЖҚБ кеңістікте кез келген жерде орналасуына болады, себебі барлық
құраушылар солқылдақ кабелдермен және шлейфтермен жалғастырылынады.
Осы БЖҚБ және электрондық құлыппен басқару модулі нарықта
көрсетілген (Em marin,HID,Motorola) алдыңғы өндірушілердің аналогтарымен
салыстырғанда салыстырмалы аласалау құнға ие болып жатыр. Сонымен қатар
жүйенің миы болатын құлыпты басқару модулі Atmel Atmega32
микроконтроллері базасыда салынған және модулдің қайта бағдарламалануы
және солқылдақ кескінделу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.
Бүгінгі күндегі
рұқсат алуды тексеретін және әр түрлі объекттердің
қауіпсіздігін қамтамасыз ететін жүйелер тіпті әйгілі және осы дипломдық
жобаның тақырыбын көкейкесті қылады.
30
4. Схемотехникалық талдау
4.1. Электрлік принципиалды схеманы талдау
Осы модулде негізінен SMD (surface mounted devices) компоненттер
(бетке
құрастырылатын компоненттер)
қолданылады.
Шалағай монтаж
технологияларының негізгі айырмашылықтары радиоэлементтердің монтажына
дәстүрлі келеді, ал баспа плата бетіне баспа өткізгіштер тарапынан келеді. Бұл
баспа төлемге өте жаңа радиоэлектронды компоненттердің қоюлар,озық
технологиялар қолдануды қамтамасыз етуге, шығаратын өнімдердің сапа және
сенімділігін жоғарылатуына мүмкіндік береді. SMT (surface mount technology)
технологиясының артықшылықтары:
− дайын бұйымның массаның және габариттерінің төмендеуі;
− радиоэлементтердің құнының төмендеуі;
− компоненттермен қызыметшінің тікелей байланысың жою;
− ораушыдан зауытыдан тікелей компоненттердің қолданысы;
− монтаждың толық автоматтандыру мүмкіндігі;
− жуып тастаулар операциялары ерекшеліктері мүмкіндігі;
− қазіргі элементтік базасында қолдануы;
− компоненттердің қоюлары биік дәлдік және қайталанғыштығы.
Шығаратын компоненттер, сондай сияқты микроконтроллер ATmega32
және DIP, олар корпустарда алған жадтар микросхема AT24C128 DIP панелінде
орнату үшін, қажеттілікте келесі алмастыру үшін осылр қолданылады.
Жарық диодтар HL1және HL2, ал осындай BF1 динамик алған
шығаратын өз конструктивтік ыңғайлылықта күшке сондай түрде табылған. .
4.1 кестеде маңызды электр схемаларының элементтер тізімі келтірілген.
4.1 к е с т е - Маңызды электр схемаларының элементтер тізімі.
Белгі
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
Атауы
31
Номинал
0.1мкФ
0.1мкФ
47пФ
0.1мкФ
4700пФ
1000пФ
10000пФ
4.1 к е с т е н і ң жалғасы
Белгі
Атауы
Номинал
C8
C9
C10
C11
DD1
DD2
DD3
DD4
DPY1
HL1
HL2
L1
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
R11
R12
R13
R14
LM 358
ATmega32
AT24C128
FT232RL
WH1602D
Светодиод 3мм
Светодиод 3мм
Приемная
катушка
100нФ
10нФ
100нФ
4.7мкФ
270кОм
270кОм
22кОм
22кОм
10кОм
10кОм
100Ом
270кОМ
22кОм
22кОм
51оМ
1кОм
10кОм
10кОм
R15
3314G-1-203E
32
20кОм
4.1 к е с т е н і ң жалғасы
Em marin 125 кГц RFID карталарындағы электрондық құлыпындағы
басқару модулінің электрлік принципиалдық сұлбасы Б1 қосымшасында
көрсетілген.
Модулдің маңызды электр схемасын 6 ішкі жүйелерге шартты бөлуге
болады (Б1 қосымшасы): 1) ішкі жүйеден қоректену, 2)қабылдағыш, 3) ішкі
жүйе индикациясы, 4) ішкі жүйеден
ДЭЕМ баланысымен, 5) ішкі жүйе
жадысы, 6) микропроцессорлық ішкі жүйесі.
4.2 Ішкіжүйе қорек көзі
Ішкіжүйе қорек көзі суретте көрсетілген. Ол екі резистордан R1 және R2
270 кОм номиналымен және 0.1 мкФ болатын C1 конденсаторынан құралады.
Резисторлар 5В кернеуді тең ортақ бөлу үшін қажет , оның қабылдағыштың
ішкі жүйесінің құрамына кіретін LM-358 микросхемасына ары қарай беру үшін
керек. Тіркеуіш X1 - PLS-2 штырлық шаңышқылық. Резисторлар R1, R2 және
C1 конденсатор - SMD компоненттер 1206 .
33 Белгі
Атауы
Номинал
R16
1кОм
R17
1кОм
VD2
L4148
VD3
L4148
VD4
L4148
BF1
HCM1206A
X1
PLS2
X2
USB-B
X3
PLS4
4.1 сурет - Ішкіжүйенің қорек көзі
4.3 Қабылдағыш модул
Қабылдағыш модулінің электрлік схемасы Б2 қосымшасында көрсетілген.
Екі биполярлық комплиментарлық транзисторды VT1 және VT2 маңызды
тәртіпте жұмыс істейтін және ATmega32 микроконтроллерімен басқарылатын,
электромагниттік өрісте катушкада құратын үлкен тоқ коммутация жасауға
мүмкіндік береді. Резистор R12 транзисторлар базасына қосылған негізді тоққа
шек қойып жатыр. Айнымалы тоқ C5 4700 пФ сыйымдылық конденсатор
арқылы тұйықтанады. Қабылданған сигнал айналатыны құрастыру үшін VD4
4148 түрдегі диодта амплитудалық детектор қолданып жатыр және C6 1000 пФ
сыйымдылықпен конденсаторды. Детектордың жүктемемен резистор R8 келіп
жатыр, кедергімен 270 кОм. Шынжырда бұдан әрі конденсаторда биік
жиіліктердің сүзгі жүр C4, сыйымдылықпен 100 нФ және резисторға R4,
кедергімен тұрақты құрайтын кесетін 22 кОм. Бұдан әрі сигнал екі қарсы -
параллел VD2, VD3 диодқа теріс кері байланыста шынжырда бар болу
арқасында LM358 микросхемаларға құрамда операциялық күшейткішке
инвертацяланатын кіруге түсіп жатыр, +- 0.7 вольт шығуда сигналдан
компаратормен, құлашпен келіп жатыр.Себебі кернеуден бөлгіштен
инвертацяланбайтын кіруге (R1, қоректенулер кернеулері жартысы R2) түсіп
жатыр, компаратордың демалыс сигналы бұл деңгейге түралы қалыптасып
жатыр. Параллел диодтарға қосылған конденсатор C3 биік жиіліктерде
компаратордың қоздыруын сақтап қалып жатыр. Компаратордан шығудан, биік
жиіліктер сүзгі арқылы резисторда R2 және C3, сигналға біртіндеп қосған кері
байланыс болмағандықтан, сандық сигналдың құрастырғышты сияқты жұмыс
істеген екінші операциялық күшейткішке кіруге түсіп жатыр, ал
инвертацяланатын кіру 22 кОм резисторға R10, кедергіге жерге тартады.
Құрастырғыштың жүктемемен резистор келіп жатыр R6, кедергімен 10 кОм,
қоректенуге кернеуге операциялық күшейткіштің тартылып
34
шығуы.
Құрастырғыштан шығудан, жоғары жиілікті радиосигналдан айналатыныдан
алған сандық ақпараттық сигнал,
алған осы түсіндіріп берген PB0
микроконтроллер ATmega32 кіруге итініп жатыр және лайықты операциялар
орындайды.
4.4 Индикацияның ішкі жүйесі
Индикацияның ішкі жүйесі 4.3 сұлбада көрсетілген. Ол пьезодинамик
BF1 (HCM1206A), екі жарық диодтарды HL1 және HL2 және 16 нышандық ЖК
дисплейдің және екі DPY1 (WH1602D) жолдан тұрады. SMD резисторлар R16
және R17, типразмер 1206, 1кОм номинал мен жарық диодтар HL1 және HL2
арқылы тоқ шектеу үшін қызмет көрсетіп жатыр. Дисплей қарама-қарсылық
реттеу үшін DPY1 дисплейге қосған айнымалы резистор R15 (3314G-1-203E)
қызмет көрсетіп жатыр. Солқылдақ шлейфте көмекте баспа төлемге DPY1
дисплейге қосылады, төлемне бұл үшін PLD-14 шанышқы ескерген.
4.3 сұлба - Индикация ішкі жүйесінің сұлбасы
35
4.5 ДЭЕМ байланыстар ішкі жүйесі
ДЭЕМ байланыстарының ішкі жүйесі 4.4 сұлбада көрсетілген. Ол өзі ПК
бойынша қосатын жаттығу дайын шешім ұсынған DD4 (FT232RL)
микросхемамен көрсеткен USB және UART сигналдарға шығуда болатын.
Тіркеуіш X2 өзі USB-B бола алады. Микросхемалар қорытындылары RX және
TX микроконтроллер TX және RX бойынша қорытындыларына қосылады .
USB ДЭЕМ шинадан DD4 микросхема қоректеніп жатыр.
4.4 сұлба - ДЭЕМ байланыстар ішкі жүйесі
4.6 Микропроцессорлық ішкі жүйе және ішкі жүйе жадысы
Микропроцессорлық ішкі жүйе және ішкі жүйе жадысы 4.5 сұлбада
көрсетілген.
Микропроцессорлық ішкі
жүйе
Atmel AVR ATmega 32
микроконтроллерімен көрсетілген, ішкі жүйе жадысы - AT24C128 жадтар
микросхемасымен көрсетілген.
Осы микросхемалардан қоректенуі
+4.5 дейін +5.5 диапазонда бола
алады.
Микросхемалардың шығу деңгейлері қоректенуден кернеуден жаттығу
айырмашылығы болмайды (лог "1") және (лог "0") ортақ өткізгіштер
потенциалдың айырмашылығы болмайды.
36
4.5 сұлба - Микропроцессорлық ішкі жүйе және ішкі жүйе жадысы
37
5. Есептік бөлім
5.1 Шығарылым көлемін талдау
Бұйым шығарылымының жылғы көлемі N біржыл шығарылымның
тактысың Т минбір есептеуге мүмкіндік беріп жатыр;ауысымға, айға, тоқсанға,
жылға шығаратын бұйымдардың саны анықтау керек; өндіріс түрі туралы
қорытынды жасау керек; жабдықты, лайықты өнімділіктерді таңдау және оның
жүктеуін бағалау; операциялардың технико-экономикалық жағдаятын және
технологиялық процессті дәлелдеу керек.
Шығарылым көлемін
талдау нәтижелер бойынша осы қойылған
мерзімдер арқылы бұйымдардың шығарылым көлемі
анықтауға мүмкіндік
береді. Бұл мүмкіндік шығарылым такттан есептік мәнмен бұйым жасау
саналанатын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz