DIY RFID 리더 제작 완벽 가이드: 아두이노 없이 만드는 단계별 튜토리얼

RFID 리더란?

RFID 칩

RFID 리더는 무선 주파수를 이용해 RFID 태그를 감지하고 통신합니다. RFID 리더와 태그는 RFID 기술의 필수 요소로, 서로 없이는 작동하지 않습니다.

RFID 태그에는 리더로 읽을 수 있는 정보가 들어 있습니다. 슈퍼마켓 제품의 도난 방지 스티커, 열쇠고리, ATM/신용카드 같은 플라스틱 카드, 반려동물 피하 이식 칩 등에 사용됩니다.

고정형 리더는 벽이나 책상 같은 고정 위치에 설치되며, 이동형 리더는 유연하게 태그를 읽고 스마트 기기나 호스트 컴퓨터와 통신합니다.

모바일 폰

RFID는 과거 군용이었으나 이제는 스마트폰, 톨게이트, 반려동물 추적 칩 등 거의 모든 소비자 기술에 쓰입니다.

RFID는 수동형(Passive)과 능동형(Active) 두 가지로 나뉩니다.

수동형 RFID (Passive RFID)

안테나와 코드 저장 회로로 구성되나 자체 전원은 없습니다. 고출력 RFID 리더가 신호를 보낼 때만 활성화됩니다.

1. 리더가 저주파를 보내 수동 태그의 리더 안테나를 깨우고 회로를 켭니다.
2. 태그가 다른 주파수로 코드화된 메시지를 리더로 되돌려보내(백스캐터링) 과정을 완료합니다.

수동형 RFID 시스템 범위는 전송 주파수에 따라 1~30m입니다. 물건 위치를 추적하려면 많은 리더가 필요합니다.

배터리가 필요 없어 반영구적으로 사용 가능하며 구조가 덜 복잡합니다.

주로 사용되는 주파수:

• 초고주파(UHF): 865MHz, 약 30m 범위
• 저주파(LF): 125kHz, 몇 cm 범위
• 고주파(HF): 13.56MHz, 약 1m 범위

주파수 범위가 짧지만 저렴하고 반영구적이라 많은 애플리케이션에 쓰입니다.

능동형 RFID 리더 (Active RFID)

자체 전원으로 코드를 전송하는 더 강력한 리더입니다. 수동형보다 긴 범위(수백 미터)를 커버하며, 표준 동작 주파수는 433MHz 또는 915MHz입니다.

두 가지 타입:

• 비콘(Beacon): 리더 활성화 없이도 신호 전송. 배터리 수명에 큰 영향.
• 트랜스폰더(Transponder): 수동형처럼 리더 신호 수신 후 코드 전송.

배터리 용량에 따라 최대 5년 사용 가능하며, 일부는 배터리 교체 가능, 일부는 영구 배터리 탑재입니다.

참고: 수동/능동형 모두 쓰기 가능 및 읽기 전용 태그가 있습니다. 읽기 전용은 데이터 수정 불가, 쓰기 가능은 데이터 선택 저장 가능.

RFID 작동 원리

RFID 리더와 태그는 다르게 작동합니다. 일부 리더는 전기 네트워크 연결이 필요하지만, 태그는 다릅니다.

슈퍼마켓 제품의 RFID 스티커나 출입 통제 카드는 전원 없이 유도 원리로 동작합니다. 즉, 수동형입니다.

태그의 안테나를 통해 전자가 흐르도록 전자기장을 형성해 칩/스티커에 전원을 공급합니다. 칩이 켜지면 인코딩된 정보를 무선 주파수로 전송하는데, 이를 백스캐터링(Backscattering)이라 부릅니다.

리더가 백스캐터를 감지·해석해 마이크로컨트롤러(아두이노 등)나 컴퓨터로 데이터를 전송하면 인코딩된 메시지를 읽을 수 있습니다.

아두이노 보드

DIY RFID 리더 - 아두이노 없이 RFID 리더 만들기

아두이노 없는 RFID 카드 리더

아두이노 없이 만들 수 있는 간단한 RFID 회로입니다. 송신부와 수신부 두 부분으로 구성되며, 송신부를 수신부 가까이 두면 부저가 울립니다.

송신부 회로도

수신부 회로도

필요 부품

• LM324 비교기 IC (1개)
• 3.5V 부저 (1개)
• 5mm LED (1개)

LED

• BF494 NPN 트랜지스터 (1개)
• 2N2222 NPN 트랜지스터 (1개)
• 33pF 가변 커패시터 (1개)
• 베로보드 (2개)
• 3V 코인 셀 (1개)
• 납땜 와이어 (1개)
• 점퍼 와이어
• 82kΩ, 1kΩ, 2.2MΩ, 100kΩ 저항 (총 5개)
• 45~65W 납땜기 (1개)
• 9V DC 배터리 및 클립 (1개)
• 1N4148 제너 다이오드 (1개)
• 25/16게이지 에나멜 동선 3m (1개)
• 푸시버튼 (1개)

LM324 비교기 IC 핀아웃

LM324 핀아웃

RFID 송신부 제작 단계

1단계

모든 부품을 준비했는지 확인하세요.

2단계

베로보드 1장에 BF494 NPN 트랜지스터를 납땜. 베이스에 82kΩ 저항 연결 후 납땜.

3단계

10pF와 82pF 커패시터를 82kΩ 저항과 병렬 연결 후 납땜. 1kΩ 저항을 82pF 커패시터와 직렬 연결 후 납땜.

4단계

25게이지 동선으로 6바퀴 코일을 감아 한쪽 끝을 트랜지스터 컬렉터에, 다른 쪽을 27pF 커패시터에 연결. 납땜 필수.

5단계

푸시버튼과 안테나 코인 셀을 베로보드에 연결 후 납땜.

RFID 수신부 제작 단계

1단계

LM324 비교기 IC를 베로보드에 장착. IC 핀 11(-)과 핀 4(-) 사이에 100µF 커패시터 연결. 2.2MΩ 저항을 핀 1과 핀 2 사이, 100kΩ 저항을 핀 2와 핀 3 사이에 연결 후 납땜.

2단계

33pF 가변 커패시터를 핀 2와 핀 3 사이 연결. 10pF 커패시터를 33pF 커패시터와 직렬 연결 후 납땜.

3단계

LED +극을 비교기 핀 1에, -극을 1kΩ 저항을 통해 2N2222 트랜지스터 베이스에 연결.

4단계

5V 부저 -극을 트랜지스터 컬렉터에, +극을 1N4148 제너 다이오드 +극에 연결. 25게이지 동선 코일을 트랜지스터 이미터와 10pF 커패시터 사이에 연결.

5단계

배터리 +극을 핀 4에, -극을 핀 11에 연결. 회로 전원 켜고 테스트.

DIY RFID 리더 응용 분야

• 도난/위조 제품 감지

도난 방지

• 학교·사무실 출석 관리
• 재고 추적

재고 추적

마무리

앞서 언급했듯 RFID 시스템은 무선 스펙트럼의 다양한 주파수에 접근합니다. 무선 스펙트럼의 주파수는 적외선과 ELF(극저주파) 사이에 있습니다.

무선 주파수

무선 스펙트럼 내 전파가 모든 주파수에서 동일하게 동작하지 않으므로, 애플리케이션에 맞는 주파수를 선택해야 합니다. 이에 따라 LF(저주파), HF(고주파), UHF(초고주파) 액티브 시스템 세 가지 RFID 시스템으로 나뉩니다.

이상으로 기사를 마칩니다. 질문 있으시면 언제든 연락 주세요. 기꺼이 도와드리겠습니다.