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充電樁行業使用RFID射頻IC卡模塊的問題簡析與解決方案

發布時間:2019-12-26 11:45:00   瀏覽:

     電動自行車充電樁因其充電安全性,便捷惠民,而且便于集中管理,得到了各級政府特別是小區物業的大力推崇,但是在實際使用的過程中也存在著諸多的問題,比如在刷卡充電支付這塊就會遇到如下的幾個問題:

     一 刷卡失敗,有時候甚至連刷幾次要么換個充電插座才能成功扣費充電或者是一次刷掉卡內所有余額引起糾紛;

     二 刷卡距離和靈敏度,大部分的充電樁設備都要充電卡緊貼著設備讀卡區或者是要等待幾秒才能讀卡成功;

      三 刷卡有盲區,就是在設備讀卡區的不同方向或者不同位置時有時能夠讀卡而有時則不能;

     導致這些刷卡失敗或者刷卡不穩定的原因,我們想從以下幾個方面簡析:

      一 電動自行車的充電器(也就是電源部分),因為目前充電器的市場品牌存量很多,每家充電器的產品品質參差不齊,非知名品牌的充電器在充電的時候會從電源部分帶進來紋波和毛刺,嚴重影響刷卡的穩定性。試想一個固定的充電刷卡插座上面的刷卡板,去面對不同品質的充電器,其穩定性可想而知,除非在充電樁設備的電源部分加入防護器件以減少對刷卡的干擾;

     二 本身其具有的射頻特性,周圍環境存在有諸多的充電設備,無線通訊設施等對刷卡的穩定性都會有一定的影響;

     三 充電樁設備的外殼如果是金屬制品會影響到刷卡的穩定;讀卡模塊安裝位置應遠離金屬外殼,大面積覆銅電路板等金屬屏蔽物體,天線線圈面朝外面安裝以免影響讀卡距離;

      四 充電樁設備的電路板本身引線過長、引線過細、單排針氧化、單排針接觸不良等會導致供電電壓或其它信號異常,導致不讀卡或讀卡不穩定;

      五 充電樁設備電路板MCU對刷卡板的驅動程序是否穩定會非常直接的影響到穩定性;

      六 充電樁設備刷卡板SPI的數據通訊線是否被干擾,為保證讀卡穩定性,建議SPI時鐘(CLK)工作頻率≤2MHz,引線越長時鐘頻率越低。為減少讀卡SPI接口信號被干擾,主板到讀卡模塊走線盡可能短,最好主板上增加驅動芯片。如果主控單片機到讀卡模塊引線距離超過10cm,且無法減少走線長度,建議降低讀卡時鐘速率,SPI接口增加驅動芯片;

      七 最后充電樁設備刷卡板的元器件品質好壞直接決定著設備的穩定性和產品的一致性;

     針對上述的諸多問題,結合充電樁行業的現場應用實踐,整合多年刷卡板研發調試經驗,恒邁巨集推出了適合應用于充電樁行業的RFID射頻IC卡感應模塊:

     一 選用NXP原裝讀卡芯片,產品批量讀卡一致性、穩定性都得到保證。讀卡模塊有的選用國內引腳兼容讀卡IC,產品故障率和讀卡穩定性和原裝芯片有差異。

     二 選用日本TDK線繞電感,電感額定電流 250mA,讀卡時發射電流瞬間增大,電感不會飽和,不影響讀卡距離和讀卡穩定性。而其它廠家讀卡模塊用0805 封裝疊層片式電感,物料成本上和線繞電感相差好幾倍,疊層片式電感在讀卡瞬間發射電流增大,導致電感飽和影響讀卡距離和讀卡穩定性。

     三 選用知名品牌晶振,精度10ppm,溫度范圍-40~85℃。而其它廠家讀卡模塊用49S 封裝晶振,相比3225 封裝晶振成本低。另外其它廠家讀卡模塊晶振靠近板邊,有兩方面風險,1是49S封裝晶振是板子上最高器件(高 5mm),在安裝或運輸過程中,受外力有碰掉風險,對高度有要求場合不能用。2是27.12M晶振奇次諧波對板子上其它電路產生干擾,有可能導致整個產品輻射或傳導測試超標風險。

     四 諧振電容選用溫度系數小COG(NP0)材質電容,選用國際一線品牌,保證射頻一致性和讀卡的穩定性。

模塊技術指標如下:

【技術參數】

Ø 工作電壓:3.3V(推薦工作電壓,工作電壓低于3.3V會影響讀卡距離)

                3.3V電源紋波≤50mV(電源紋波大會影響讀卡)

Ø 工作電流:≤50mA@3.3V

Ø 工作頻率:13.56MHz

Ø 支持ISO/IEC 14443 TypeA通信協議

Ø 讀卡類型:mifare1 S50、mifare1 S70

Ø 工作溫度:-20~85℃

Ø 儲存溫度:-30~85℃

【讀卡距離】

讀卡模塊安裝位置應遠離金屬外殼、覆銅PCB板等金屬屏蔽物體,以免影響讀卡距離。讀卡模塊安裝時,天線線圈面朝外面,方便用戶刷卡。以下讀卡距離是在沒有外部金屬板影響情況下測試,讀卡距離以5mm為步進,讀卡沒有盲區。讀卡距離也和用戶卡片的頻點有直接關系,建議用戶從正規廠家采購S50、S70卡片。

Ø 讀卡距離≤2.5cm @ 滴膠M1卡(小卡)

Ø 讀卡距離≤4cm @ 標準M1卡

【線序說明】

讀卡模塊采用3.3V供電,通過SPI接口與用戶MCU相連,如果用戶單片機是5.0V供電,SPI接口需要電平轉換電路,不能直接連讀卡模塊。

采用8Pin-2.54間距單排插針,讀卡模塊正反面有對應絲印標注,按照上面順序接線。和市場上其它主流廠家讀卡模塊線序完全兼容。

表1、線序說明

引腳

絲印

說明

1

VCC

電源正,3.3V

2

RST

復位信號

3

GND

電源地線

4

IRQ

中斷請求輸出,可懸空

5

MISO

SPI主機輸入從機輸出

6

MOSI

SPI主機輸出從機輸入

7

SCK

SPI時鐘信號

8

NSS

SPI片選信號

【板子尺寸】

Ø 板子尺寸:59.5*39mm

Ø 定位孔尺寸:56.5*33mm,固定孔直徑3.2mm。

     本解決方案已經在電動自行車充電樁行業得到了批量的應用和認可,適用于相對復雜的行業應用環境,在產品的一致性,可靠性方面有助于提高電動車充電樁行業的刷卡穩定性,及時性和準確率,有效規避刷卡失敗和余額清零等風險,為用戶良好的充電體驗保駕護航。

 


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