شبیه سازی مدارات rfid در متلب با گزارش فارسی ۸۰ صفحه ای : متلب

متلب: شناسایی با استفاده از امواج رادیویی ، یک روش خودکار جهت شناسایی می باشد و بر اساس ذخیره سازی انرژی و بازیابی از راه دور دیتا که توسط برچسب های RFID انجام می شود، استوار است. به دلیل وجود آنتن، نویز در مدار تاثیر زیادی دارد و روش هایی برای کاهش اثر نویز ارائه گردیده است.

RFID (RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION ) :

متلب: چیزهای زیادی در پیچ و خم تاریخ ، مخفی باقی می مانند. گذشتن دنبال ردپاها و تاریخ شناسی کاری مشقت آور ولی در نهایت دارای دستاورد لذت بخشی است. گذشته ما می تواند دربهایی را به سوی آینده بگشاید. خواه ما این موضوع را درک کنیم یا نه ، RFID (شناسایی به وسیله امواج رادیویی) یک جزء جدایی ناپذیر زندگی ماست. استفاده از RFID ، بازدهی و راحتی بیشتری را در پی دارد. قرنهاست که از این خاصیت استفاده می شود ، اگر به سده ها نرسد ، کاربردهایی همچون دزدگیر اتوموبیل ها و پارکینگ خودکار ، پرداخت عوارض بدون توقف ، مدیریت ترافیک ، اجازه ورود به ساختمانها ،کنترل ورود و خروج وسایل نقلیه به دروازه های پر رفت و آمد اصناف خطوط هوایی و فرودگاهها ، خرید کالا ، فراهم آوردن شرایط دستیابی به جایگاه پرش اسکی ، منظم کردن قفسه کتابخانه ها ، خرید همبرگر و فراهم آوردن مدیریت شرایط خرید سریع در فروشگاههای زنجیره ای از جمله مواردی ست که می توان نام برد. اولین ردپای استفاده از RFID در تاریخ به آغاز حیات بر می گردد. علم و دین معتقدند که در آغازین لحظه های خلقت انرژی الکترو مغناطیسی وجود داشته است.” و خداوند گفت : بگذار این جا روشن باشد و روشن شد.” قبل از نور ، هر چیزی بدون شکل و خالی بود. قبل از هر چیز دیگری ، انرژی الکترو مغناطیسی وجود داشته است.

متلب: تفکر علمی خلاصه می کند که جهان هستی در یک لحظه با یک بیگ بنگ (انفجار بزرگ) آغاز شد. دانشمندان در یافتند که چهار نیروی اصلی ، جاذبه ، الکترومغناطیس و نیروهای هسته ای قوی و ضعیف ، با هم متحد شدند. اولین شکل جهان انرژی الکترو مغناطیسی بود. در خلال ثانیه های آغازین پیدایش خلقت، نوترونها ، پروتونها و الکترونها شروع به شکل گیری کردند هنگامی که فوتون ها (شاخص کوانتوم انرژی الکترومغناطیسی) به صورت ماده سیاه درآمدند و انرژی تبدیل به یک جرم شد. بقایای الکترومغناطیس از بیگ بنگ امروزه به صورت پس زمینه ماکروویو دارای حیات است. اینکه چرا این موضوع دارای اهمیت است ، شاید شما را شگفت زده کند. این انرژی همان منبع RFID می باشد. در مدت زمانی بیش از ۱۴ میلیون سال قبل از به وجود آمدن ما بوده است و اکنون کشف شده است که چگونه انرژی الکترومغناطیسی را در منطقه رادیویی مهار کنیم و دانش خود را در مورد توسعه کاربرد RFID گسترش دهیم.

چینی ها شاید اولین مشاهده گران نیروی الکترومغناطیسی بودند و آنرا در زمینه مغناطیس به شکل رگه های سنگ های معدن یافتند. (اولین قرن قبل از میلاد مسیح). فهم علمی نیروی الکترومغناطیسی خیلی آهسته تا سال ۱۶۰۰ بعد از میلاد به طول انجامید. از سال ۱۶۰۰ تا ۱۸۰۰ یک انفجار در زمینه مشاهدات علمی علوم الکتریسیته به وجود آمد.

متلب: ۱۸۰۰ میلادی ، آغاز درک اصولی انرژی الکترومغناطیسی بود.مایکل فارادی ، یک پژوهشگر انگلیسی ، در سال ۱۸۴۶ طرحی را ارائه داد که امواج نور و رادیویی قسمتی از انرژی الکترومغناطیسی هستند. در سال ۱۸۶۴ ، جیمز کلرک ماکسول ، فیزیکدان اسکاتلندی ، تئوریش را در زمینه الکترومغناطیس منتشر کرد و نتیجه گرفت که انرژی مغناطیسی و الکتریکی در امواج هوایی سیر می کنند که البته با سرعت نور منتقل می شوند. بعد از مدت کوتاهی در سال ۱۸۸۷ ، هانیریش رودلف هرتز ، فیزیکدان آلمانی ، تئوری الکترومغناطیس را تأیید کرد و امواج الکترومغناطیسی را تولید کرد و مطالعه کرد(امواج رادیویی). او نشان داد که تبادل طولانی امواج که در سرعت نور حرکت می کنند و می توانند منعکس شوند ، شکسته شوند و مانند نور دارای قطبیت شوند. هرتز اولین کسی ست که نامش در زمینه انتقال و دریافت امواج رادیویی و مستندات آنها مورد تبعیت سریع یک روس به نام الکساندر پوپوف قرار گرفت.

نکته: پیشتاز علم الکترومغناطیس در قرن ۱۸ ، بنجامین فرانکلین بود.

متلب: در سال ۱۸۹۶، گیلر مو مارکونی ، انتقال رادیوگرافی موفق را از مسیر آتلانتیک نشان داد ، و دنیا هرگز به یک شکل نمی ماند. امواج رادیویی هرتز و پوپوف و مارکونی تبدیل به بارقه هایی برای به وجود آمدن تلگراف یا همان نقطه و خط گردید.

قرن ۲۰

در سال ۱۹۰۶، ارنست اف ، دبلیو الکساندرسون اولین امواج پیوسته به وجود آمده رادیویی و تبادل سیگنال های رادیویی را به عموم عرضه کرد. این امواج جذاب ، آغاز ارتباط رادیویی مدرن بود جایی که تمام جنبه های امواج رادیویی کنترل شده است.

در اوایل قرن ۲۰، دقیقأ ۱۹۲۲، سال تولد رادار ذکر شده است. کار در جنگ جهانی دوم به عنوان یک وسیله مهم توسعه یافته تکنیکی در پروژه منهتن در لابراتور علمی لوس آلو موس ادامه یافت ، و برای پیروزی متحدین در جنگ خیلی حیاتی بود. رادار امواجی را برای شناسایی محل یک شئ می فرسد که با بازخورد امواج رادیویی کار می کند. بازخورد می تواند محل و سرعت یک شئ را مشخص کند. اهمیت رادار به سرعت ، توسط ارتش فهمیده شد و بنابراین خیلی از مسائل اولیه توسعه رادار مخفی باقی می ماند.

از زمانی که RFID تلفیقی از تکنولوژی رادیویی برون مرزی و رادار شده است ، دور از ذهن نبوده که همگرایی آن دو دیسپیلین رادیویی و تفکرات RFID اساس توسعه رادار گردید.

تکوین یک ایده

RFID یا به عبارتی Radio Frequency Identification، تکنولوژی نوینی است که به کمک امواج رادیویی و مدارات مجتمع الکترونیکی، اشیا و یا اشخاص را تشخیص و یا ردیابی می کند.

متداول ترین روش برای شناسایی اشیاء، ذخیره کردن یک شماره سریال در یک میکروچیپ است که به یک آنتن کوچک متصل است که به این مجموعه تگ می گویند. این تگ به کالا یا شخص متصل شده و با تشعشع امواج رادیویی، عمل تشخیص و شناسایی صورت می گیرد. RFID دارای مزیت هایی همچون برای خواندن نیازی به دید مستقیم ندارد، باعث سرعت در کارها می شود و در هزینه و زمان صرفه جویی می کند، در اندازه و شکل های مختلف وجود دارد و کاربردهای مختلفی را ساده می کند و درنهایت کاهش خطا و افزایش دقت و بازدهی از دیگر مزایای آن است.

یک مثل قدیمی ست که می گوید موفقیت ، پدرهای زیادی دارد ولی شکست یتیم می ماند! توسعه تکنولوژی کثیف است. یک سند اولیه و البته نه اولین سند در مورد آغاز RFID برگه ی راهنمای هری استاکمن است. (Communication by Means of reflected power) استاکمن بعد ها اعلام کرد که احیانأ پژوهشهای قابل توجه و کار گسترده ای انجام شده است قبل از اینکه مسائل اساسی باقی مانده در مورد ارتباط به وسیله قدرت بازخورد حل شود و زمینه استفاده از لوازم مفید به وجود آید.

سی سال بعد از نظریه هری تحقیقات به ثمر نشست. توسعه موارد دیگر نیز لازم شدند: ترانزیستور ها ، مدارات الکترونیکی جامع ، میکروپروسسورها ، توسعه شبکه های ارتباطی ، تغییر در راههای انجام تجارت. این کار کوچکی نیست. مثل خیلی چیزهای دیگر ، زمان بندی همه چیز است و موفقیت RFID بسته به چندین تابع دیگر بود.

(۳)

چیزهای زیادی در ۵۳ سال اتفاق افتادند و بعد از شروع به کار هری استاکمن ، در دهه ۱۹۵۰، مبداء پیدایش تکنیکهای RFID پیرو گسترش در امواج رادیویی و رادار در دهه ۱۹۳۰و۱۹۴۰ میلادی بود.

چندین فن آوری در رابطه با RFID از قبیل سیستم های شناساییClong-range transponded فرستنده امواج صوتی در مسافت طولانی یا دوست و دشمن برای هواپیما ها . چرخهای توسعه RFID شروع به چرخیدن کردند.

دهه ۱۹۶۰ الی ۱۹۸۰ :RFID به حقیقت می پیوندد.

دهه ۱۹۶۰ پیش درآمدی بر انفجار علمی در ۱۹۷۰ بود. آر.اف هرنیگتون تئوری الکترومغناطیسی را در برگه های خویش مورد مطالعه قرار داد. (Field Communication Using Active Scatters) و تئوری (Theory Of Loaded S catters) در سالهای ۱۹۶۳ و ۱۹۶۴ . مخترعان حسابی سرشان شلوغ بود و با اختراع های مربوط به RFID سرگرم بودند که می توان به وسایل دارای قدرت فرکانس رادیویی که از راه دور فعال می شوند (۱۹۶۳) اشاره کرد. (Remotely actived Radio Frequency Power Devices)

در سال ۱۹۶۷، اتوریتباک با “ارتباط با پرتوهای رادار” و جی پی ویندینگ در سال ۱۹۶۷، سیستم شناسایی ، پرسشگر و پاسخ دهنده را اختراع کرد.

فعالیتهای بازرگانی در دهه ۱۹۶۰، آغاز شد. شرکتهای سنسورماتیک و چک پوینت در اواخر ۱۹۶۰ تأسیس شدند. این شرکتها ، با چند شرکت دیگر از قبیل کنگو ، مقالات پژوهشی الکترونیکی را به سمت تجهیزات ضد سرقت بسط دادند. این نوع سیستمها ، معمولأ به نام نوارهای یک بیت استفاده می شوند. تنها حضور و غیاب یک نوار (Tag) مشخص می گردد اما نوارها می توانند خیلی ارزان و موثر علیه سرقت به کار گرفته شوند. این نوع سیستمها هم از امواج مایکروویو و هم از تکنولوژی القایی استفاده می کردند. EAS (Electronic Article Surveillance) به صورت قابل بحثی اولین و توسعه یافته ترین کاربرد از RFID بود.

در دهه ۱۹۷۰، شرکتهای تحقیقاتی ، مخترعین ، شرکتهای تجاری ، انستیتوهای آموزش علمی و لابراتوارهای دولتی به صورت فعالیت از زمینه RFID در حال کار کردن بودند ، و مزایای قابل توجهی در لابراتورهای پژوهشی و انستیتوهای آموزش علمی از قبیل لابراتور علمی لوس آلوموس درک شده بود

تاریخچه تگ های RFID

در سال ۱۹۴۵ لئون ترمین یک ابزار جاسوسی برای دولت شوروی اختراع کرد که امواج رادیویی موجود را با اطلاعات صوتی مجدد مخابره و منتقل می کرد. اگرچه این وسیله یک وسیله شنود نهان و غیرفعال و نه یک تگ شناسایی بود، به عنوان اولین وسیله شناخته شد. تکنولوژی مشابه تر، تقویت کننده IFF بود که توسط بریتانیا در سال ۱۹۳۹ اختراع شد. اخیرا یک کار تحقیقاتی توسط هری استوگمن با عنوان “ارتباطات به وسیله قدرت انعکاس” در زمینه RFID انجام شده است. ماریو کارجولو ادعا می کند که کشف تقویت کننده رادیویی غیرفعال دارای حافظه وی در سال۱۹۷۳ اولین جد حقیقی RFID مدرن می باشد.

تاریخچه: RFID
تصور بسیاری از افراد این است که RFID یک فناوری جدید است. علت این تصور نادرست این است که فناوری RFID به تازگی توسعه داده شده است. RFID از دهه ۷۰ میلادی وجود تجاری داشته اما به دلیل هزینه بالایش در پیاده‌سازی تاکنون گسترش چندانی پیدا نکرده است. اگر به مفهوم RFID دقت کنیم، می‌توان ادعا کرد که از زمان جنگ جهانی دوم این فناوری حضور داشته است. سیستم مشابهی در آن زمان برای شناسایی هواپیماهای خودی و تفکیک آنها از هواپیماهای دشمن توسط انگلیسی‌ها ساخته شده بود که IFF نام داشت. IFF اختصار عبارت Identify Friend or Foe به مفهوم تشخیص دوست از دشمن است و مکانیزم آن نیز شبیه RFID است. در سال ۱۹۴۵ میلادی نیز فردی به نام لئون ترمین دستگاهی جاسوسی اختراع کرد که فناوری آن مشابهRFID است.اساس شکل‌گیری RFID به کشف انرژی الکترومغناطیس توسط فارادی در سال ۱۸۴۶ برمی‌گردد.کاربرد RFID برای شناسایی حیوانات نیز در سال ۱۹۷۹ آغاز شد. در حدود سال ۱۹۸۷ نیز کار جمع‌آوری عوارض خودروهای ایالات متحده توسط این فناوری آغاز شد و از سال ۱۹۹۴ به بعد نیز کل خودروهای این کشور با استفاده از فناوری RFID شناسایی می‌شود. بیش‌ترین استفاده از RFID از سال ۲۰۰۰ به بعد انجام شده است، مثلا در سال ۲۰۰۳ شناسایی کانتینرها در جنگ آمریکا و متحدان علیه عراق به کمک RFID انجام می‌شد.اکنون نیز در سیستم زنجیره تامین محصولات تجاری شرکت‌های پیشرفته، از مرحله قبل از تولید کالا تا تحویل آن به مشتری از RFID استفاده می‌شود.

سیستم های شناسایی الکترونیکی

سیستم های شناسایی الکترونیکی سیستم هایی هستند که اشیا و یا اشخاص را شناسایی می کنند. از میان این سیستم ها، شناخته شده ترین آن ها عبارتند از:

بارکدها
تشخیص هویت از روی مشخصات صورت
چشم الکترونیکی
تگ های رادیویی
تشخیص از روی صدا

در این میان به بررسی بارکد می پردازیم که به سیستم RFID بیشتر شباهت دارد. بارکدها، مرسوم ترین فن آوری هستند که امروزه برای شناسایی کالا در تجارت به کار برده می شوند. اما، محدودیت عمده آن ها این است که دستگاه اسکنر بارکد برای خواندن باید دقیقاً نسبت به بارکد دید مستقیم داشته باشد. همچنین، بارکد فقط مشخصات سازنده و نوع محصول را در خود جای داده و در تمایز محصولات یک نوع ناتوان است.

معرفی سیستم RFID

تکنولوژی RFID یا شناسایی به کمک امواج رادیویی، تکنولوژی نوینی است که به کمک امواج رادیویی و مدارات مجتمع الکترونیکی، اشیاء و یا اشخاص را تشخیص و ردیابی می کند. شناسایی به کمک تگی انجام می شود که به نام تگ رادیویی شناخته می شود. این تگ از یک آنتن بسیار کوچک و یک چیپ الکترونیکی تشکیل شده است. اطلاعات مربوط به شخص یا شی درون چیپ نوشته می شود. این تگ به شکل، اندازه، برد، ظرفیت حافظه و با پوشش های مختلف وجود دارد و به شی یا شخص متصل می شود. امروزه، بیشتر تگ ها در حفاظ قرار دارند تا در برابر تغییرات آب و هوایی، رطوبت، مواد شیمیایی و گرد و غبار محافظت شوند. بعضی از تگ ها با باتری کار می کنند و بعضی تنها کافی است که در میدان مغناطیسی قرار بگیرند. طول عمر تگ های بدون باتری بیشتر است و در واقع تا ۱۰ سال تخمین زده شده است. دستگاهی به نام دستگاه تگ خوان از فاصله مشخص، تگ را شناسایی می کند و این روند، به دید مستقیم احتیاج ندارد. تنها کافی است که تگ در برد مشخصی از دستگاه تگ خوان قرار داشته باشد.

امروزه، در سراسر دنیا، از این فناوری در صنایع مختلف استفاده شده است. صنعت حمل و نقل، کشتیرانی، آب و فاضلاب، نفت و گاز از جمله این صنایع هستند. کنترل یک انبار، بالابردن امنیت یک فروشگاه، نظارت چرخه تولید، کنترل و نظارت بر حضور و غیاب کارکنان یک اداره و هزاران کاربرد دیگر، توجه بسیاری از بزرگترین شرکت ها و سازمان های جهان را به سمتRFID جلب کرده است. در شکل ۱ تگ هایی که دربرد تگ خوان قرار ندارند، خوانده نمی شوند.

خروجی متلب :