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NFC/RFID
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- ELETTRONICA OGGI 450 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2015
operare in maniera efficace solamente se il progetto del
circuito RF è stato sviluppato con l’obbiettivo di ottimiz-
zare il trasferimento di energia RF. L’efficienza del trasfe-
rimento di energia tra la bobina dell’antenna del lettore e
quella dell’antenna del tag dipende in larga misura dalla
precisione dei circuiti risonanti e/o dalla modalità con la
quale le antenne sono sintonizzate. È possibile ottenere
un efficiente assorbimento o trasferimento di energia tra
le bobine delle antenne in condizioni di risonanza elettri-
ca. In questo caso è indispensabile fare in modo
che la bobina dell’antenna del tag MAX66242 e
il suo condensatore di sintonizzazione risuonino
a una frequenza di funzionamento di 13,56 MHz.
L’induttanza dell’antenna del tag (L
INDUCTOR
) deve
essere realizzata sulla scheda PCB (o mediante
tecnica a incisione – inlay) per adattare il valore
del condensatore di sintonizzazione (C
TUNING
) in
modo tale che la risonanza del circuito LC avven-
ga a una frequenza di 13,56MHz. Quindi la somma
di tutte le reattanze induttive e capacitive deve
essere nulla. Questa condizione si ottiene quando
LCw
2
= LC (2
π
f)
2
= 1 (con f = f
RES
). Quello appena
delineato è lo scenario teorico che permette di ottenere il
massimo flusso di energia (flusso I
RF
) nel tag MAX66242,
ovvero l’impedenza è minima. Ciò porta alla scrittura del-
le seguenti equazioni per la frequenza di risonanza f
RES
e
L
INDUCTOR
:
Quando questa equazione è soddisfatta, il circuito sinto-
nizzato è in condizioni di risonanza. Nell’equazione 1 è
anche riportato un esempio di calcolo del valore di L
IN-
DUCTOR
ottenuto da un valore noto di C
TUNING
. Una volta cal-
colato il valore di L, il progettista metterà a punto un’an-
tenna esterna in modo da ottenere questo valore. Ottenuto
questo risultato, il progetto è in grado di massimizzare la
quantità di corrente ricevuta dall’anello LC.
A questo punto val la pena considerare che in realtà il
progettista deve sempre sviluppare le bobine dell’anten-
na NFC/RFID per ottimizzare la potenza del proprio siste-
ma. Spesso esiste un effetto di carico (loading effect) do-
vuto al fatto di posizionare un tag nel campo HF. Per tener
conto di questo effetto i progettisti delle bobine d’antenna
devono spesso sintonizzare i loro design a frequenze di
risonanza leggermente inferiori o superiori a 13,56 MHz
per garantire l’efficienza dei loro circuiti.
Integrare la tecnologia NFC/RFID
in un dispositivo portatile
La tecnologia NFC/RFID si è ampiamente affermata nel
settore dei dispositivi indossabili per il mercato consu-
mer. Sotto l’etichetta di Internet of Things (IoT), vengono
progettati un numero sempre crescente di sistemi em-
bedded dotati di sensori che vengono installati per rac-
cogliere i dati biometrici dell’utente e altre informazioni
da molteplici dispositivi presenti su una rete. Nei settori
industriali e medicale il numero di applicazioni di questa
tecnologia cresce di giorno in giorno.
Prima di illustrare alcune applicazioni specifiche, è utile
esaminare l’architettura del circuito base in grado di sup-
portare la tecnologia NFC/RFID in un progetto embedded
(Fig. 3). Si noti che il sistema richiede la presenza di un
percorso di comunicazione verso il mondo esterno.
Facendo riferimento alla figura 3, l’interfaccia I
2
C (SCL e
SDA) e i segnali del pin PIO (una linea multiplexata delle
funzioni RF-AIP e RF-BUSY) sono necessari per la con-
nessione con il microcontrollore host, i segnali RFID_V
CC
_
ENABLE e SYS_ALERT_INT# sono opzionali. Il MOSFET
Q1 è utilizzato per scopi di isolamento. Poiché la EEPROM
interna del tag è accessibile mediante entrambe le inter-
facce (RF ed I
2
C), Q1 alimenta il tag quando il microcon-
trollore host deve interfacciarsi con esso in assenza di
un campo HF. Il MOSFET Q2 (opzionale), è utilizzato per
commutare il segnale SYS_ALERT_INT# open-drain con
una V
CC
regolata sulla scheda (R4 non è piazzato in que-
sto caso).
Con una variante dello schema circuitale, proposto nella
figura 3, implementata nello schema circuitale del dispo-
sitivo, il prodotto dell’OEM è pronto per comunicare con
Fig. 4 – In questo schema a blocchi di un “sensor tag” discreto, la porta
I2C master di MAX66242 permette a uno smartphone di accedere e
raccogliere i dati relativi alla temperatura senza ricorrere a un micro-
controllore