パッシブHF RFIDの読み取り範囲を拡大するにはどうすればよいですか？

私はプロトタイプに取り組んでいます。その1つの機能は、オブジェクトが数cmの「範囲内」にあるかどうかを検出することです。現在、私はArduinoと13.56 MHzで動作する安価なMifare RC-522キットを使用しています：

タグの検出に成功しましたが、タグをアンテナに平行に向けた場合の距離は約3〜4 cmです。

私の限られた 研究によると、アンテナサイズ、タグのサイズと向き、トランシーバーの電力などの要素に応じて、HF帯ではパッシブタグの読み取り範囲が10 cm〜1 mになります。

この安価なリーダーは現状のままでは十分ではないことに気づきましたが、15〜20 cmの読み取り範囲を実現するものを作ることに興味があります。

いくつかの基準：

• 複数のタグを読み取る必要はありません。1つのタグが範囲内にあるかどうかのみ。
• タグに書き込む必要はありません。
• アクティブなタグは使用できません。

（まだ）RFIDリーダーの構築の経験はありませんが、何を追求すべきか知りたいです。

ここに私が検討したいくつかの事柄があります：

• 安価なRFIDリーダーに埋め込まれたアンテナを捨てて、私自身のより大きなアンテナを構築します。オンボードMFRC522が追加の電力を提供するタスクに達しているかどうかを確認する必要があります。
• リーダーをゼロから構築するための別のICを探します。
• ソリューションを構築しようとする代わりに、既成のソリューションを見つける（より費用対効果の高い？）。
• 単純な近接検出にはRFID以外のものを使用します。

私はマイクロコントローラーと基本的な電子機器の経験があり、オーディオおよび照明プロジェクトを作成しましたが、これはRFIDを使用した最初のプロジェクトです。RFIDに適した複数のタグを読み取る必要がないので、ある種の磁石とホール効果センサーを検討しましたが、範囲は適切ではないようです。私は超音波近接検出器の使用を検討しましたが、アプリケーションはタグなしオブジェクトを無視しながらタグ付きオブジェクトを検出することを要求します（超音波はタグなしオブジェクトで偽陽性を生成します）。私はオブジェクトに配置された反射面の一種を検討し、反射光を検出しましたが、オブジェクトの方向は整列を維持するのに十分な信頼性がありません。

つまり、簡単に言えば、既存のリーダーにどのような変更を加えることができますか、または受動的にタグ付けされたオブジェクトの15〜20 cmの検出を実現するために、どのような代替技術を追求する必要がありますか

私は、SPIを使用してマイクロコントローラーに使用されている近接検出器を接続することを計画しています。

私は自分の経験のみを関連付けることができます：-

極端に離れた場所にある通常は電力が供給されないパッシブタイプのタグを検出する場合は、非常に大きな磁場からそのタグに電力を供給する必要があります。あなたの磁場をより強くすることは、私が知ることができる（そして推奨することができる）唯一の方法です。この力の一部を回復するためにタグをより効率的にすることも、取り決めの一部です。タグが必要とするエネルギーを小さくすることも、取引の一部です。

「パッシブ」タグがその磁場から十分なエネルギーを受け取ると、RF信号を送信してその存在を知らせることができます。非常に弱い電力しか供給されていないため、数百マイクロワットを超える電力を送信できない場合があります。この送信は、それを動かす一般的な磁場とバトルする必要はありません。これが最も効果的に機能するためには、電力磁場と接続されていない搬送周波数上にある必要があります。これには、電力磁場を生成する静止物体がこのRF信号を受信できる必要があります。

これで、2つの送信（タグに電力を供給する送信とIDデータを含むタグからの送信）ができました。最大距離が必要な場合は、どちらも同じ周波数ではありません。

約4インチ（押した場合は5インチ）で、私が開発したシステムは、通常は電源が入っていないデバイスの存在を検出できました。ただし、デバイスが電力を必要とする他のことを行っていたため、ギャップ全体に約1ワットを伝送する必要がありました。シャフト上で回転しているため、ワイヤーが機能しませんでした。使用したFMトランスミッターは80MHzで、約1mWで送信されました。レシーバーはこれを約1mで検出できましたが、4インチ以上を検出するように特別に設計されていませんでした。それが生成した磁場は非常に大きく、使用したコイルはリッツ線から巻かれました-私はそれが約3 uHであり、600kHzでピークからピークまで約400ボルトであったと考えています（自分で電流を計算してください!!）。13MHzの時に磁場を操作することができより良いが、それはトレードオフになり始めます。なぜなら、あなたの状況では、「検出領域」を大きくしたいからです-これは、直径の大きなコイルを意味し、それを通る最大電流が大きくてより遠くまで及ぶフィールドを生成したいということですあなたはコイルのインダクタンスと戦っています。磁場を生成するには、そのコイルに電流が必要です。

その電流を得るために、250ストランドのリッツ線と並列チューニングを使用して、コイルの循環電流を発電機からの駆動電流よりもはるかに大きくしました。これにより、ジェネレータの設計が容易になります。

要するに、離れた場所でタグに電力を供給したい場合は、大きなコイルを考え、リッツ線を考え、最大の効率を得るために並列チューニングを考えます。受電コイルも非常に低損失であり、最大距離に設定されたときにできるだけ多くの電圧を得るために高度に調整されました。これは私の意見であなたが焦点を当てるべきことです。