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充电桩行业使用RFID射频IC卡模块的问题简析与解决方案

发布时间:2019-12-26 11:45:00   浏览:

     电动自行车充电桩因其充电安全性,便捷惠民,而且便于集中管理,得到了各级政府特别是小区物业的大力推崇,但是在实际使用的过程中也存在着诸多的问题,比如在刷卡充电支付这块就会遇到如下的几个问题:

     一 刷卡失败,有时候甚至连刷几次要么换个充电插座才能成功扣费充电或者是一次刷掉卡内所有余额引起纠纷;

     二 刷卡距离和灵敏度,大部分的充电桩设备都要充电卡紧贴着设备读卡区或者是要等待几秒才能读卡成功;

      三 刷卡有盲区,就是在设备读卡区的不同方向或者不同位置时有时能够读卡而有时则不能;

     导致这些刷卡失败或者刷卡不稳定的原因,我们想从以下几个方面简析:

      一 电动自行车的充电器(也就是电源部分),因为目前充电器的市场品牌存量很多,每家充电器的产品品质参差不齐,非知名品牌的充电器在充电的时候会从电源部分带进来纹波和毛刺,严重影响刷卡的稳定性。试想一个固定的充电刷卡插座上面的刷卡板,去面对不同品质的充电器,其稳定性可想而知,除非在充电桩设备的电源部分加入防护器件以减少对刷卡的干扰;

     二 本身其具有的射频特性,周围环境存在有诸多的充电设备,无线通讯设施等对刷卡的稳定性都会有一定的影响;

     三 充电桩设备的外壳如果是金属制品会影响到刷卡的稳定;读卡模块安装位置应远离金属外壳,大面积覆铜电路板等金属屏蔽物体,天线线圈面朝外面安装以免影响读卡距离;

      四 充电桩设备的电路板本身引线过长、引线过细、单排针氧化、单排针接触不良等会导致供电电压或其它信号异常,导致不读卡或读卡不稳定;

      五 充电桩设备电路板MCU对刷卡板的驱动程序是否稳定会非常直接的影响到稳定性;

      六 充电桩设备刷卡板SPI的数据通讯线是否被干扰,为保证读卡稳定性,建议SPI时钟(CLK)工作频率≤2MHz,引线越长时钟频率越低。为减少读卡SPI接口信号被干扰,主板到读卡模块走线尽可能短,最好主板上增加驱动芯片。如果主控单片机到读卡模块引线距离超过10cm,且无法减少走线长度,建议降低读卡时钟速率,SPI接口增加驱动芯片;

      七 最后充电桩设备刷卡板的元器件品质好坏直接决定着设备的稳定性和产品的一致性;

     针对上述的诸多问题,结合充电桩行业的现场应用实践,整合多年刷卡板研发调试经验,恒迈巨集推出了适合应用于充电桩行业的RFID射频IC卡感应模块:

     一 选用NXP原装读卡芯片,产品批量读卡一致性、稳定性都得到保证。读卡模块有的选用国内引脚兼容读卡IC,产品故障率和读卡稳定性和原装芯片有差异。

     二 选用日本TDK线绕电感,电感额定电流 250mA,读卡时发射电流瞬间增大,电感不会饱和,不影响读卡距离和读卡稳定性。而其它厂家读卡模块用0805 封装叠层片式电感,物料成本上和线绕电感相差好几倍,叠层片式电感在读卡瞬间发射电流增大,导致电感饱和影响读卡距离和读卡稳定性。

     三 选用知名品牌晶振,精度10ppm,温度范围-40~85℃。而其它厂家读卡模块用49S 封装晶振,相比3225 封装晶振成本低。另外其它厂家读卡模块晶振靠近板边,有两方面风险,1是49S封装晶振是板子上最高器件(高 5mm),在安装或运输过程中,受外力有碰掉风险,对高度有要求场合不能用。2是27.12M晶振奇次谐波对板子上其它电路产生干扰,有可能导致整个产品辐射或传导测试超标风险。

     四 谐振电容选用温度系数小COG(NP0)材质电容,选用国际一线品牌,保证射频一致性和读卡的稳定性。

模块技术指标如下:

【技术参数】

Ø 工作电压:3.3V(推荐工作电压,工作电压低于3.3V会影响读卡距离)

                3.3V电源纹波≤50mV(电源纹波大会影响读卡)

Ø 工作电流:≤50mA@3.3V

Ø 工作频率:13.56MHz

Ø 支持ISO/IEC 14443 TypeA通信协议

Ø 读卡类型:mifare1 S50、mifare1 S70

Ø 工作温度:-20~85℃

Ø 储存温度:-30~85℃

【读卡距离】

读卡模块安装位置应远离金属外壳、覆铜PCB板等金属屏蔽物体,以免影响读卡距离。读卡模块安装时,天线线圈面朝外面,方便用户刷卡。以下读卡距离是在没有外部金属板影响情况下测试,读卡距离以5mm为步进,读卡没有盲区。读卡距离也和用户卡片的频点有直接关系,建议用户从正规厂家采购S50、S70卡片。

Ø 读卡距离≤2.5cm @ 滴胶M1卡(小卡)

Ø 读卡距离≤4cm @ 标准M1卡

【线序说明】

读卡模块采用3.3V供电,通过SPI接口与用户MCU相连,如果用户单片机是5.0V供电,SPI接口需要电平转换电路,不能直接连读卡模块。

采用8Pin-2.54间距单排插针,读卡模块正反面有对应丝印标注,按照上面顺序接线。和市场上其它主流厂家读卡模块线序完全兼容。

表1、线序说明

引脚

丝印

说明

1

VCC

电源正,3.3V

2

RST

复位信号

3

GND

电源地线

4

IRQ

中断请求输出,可悬空

5

MISO

SPI主机输入从机输出

6

MOSI

SPI主机输出从机输入

7

SCK

SPI时钟信号

8

NSS

SPI片选信号

【板子尺寸】

Ø 板子尺寸:59.5*39mm

Ø 定位孔尺寸:56.5*33mm,固定孔直径3.2mm。

     本解决方案已经在电动自行车充电桩行业得到了批量的应用和认可,适用于相对复杂的行业应用环境,在产品的一致性,可靠性方面有助于提高电动车充电桩行业的刷卡稳定性,及时性和准确率,有效规避刷卡失败和余额清零等风险,为用户良好的充电体验保驾护航。

 


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