RFID – види та варіанти використання

Що таке RFID

RFID (радіочастотна ідентифікація) – це форма бездротового зв’язку, яка включає використання електромагнітного або електростатичного зв’язку в радіочастотній частині електромагнітного спектра для однозначної ідентифікації об’єкта, тварини, людини.

Як працює RFID

Кожна система RFID складається з трьох компонентів: скануючої антени, приймача та транспондера (радіовідповідача). Об’єднання скануючої антени з приймачем, називають зчитувачем. Зчитувач RFID – це підключений до мережі пристрій, який може бути переносним або постійно підключеним. Він використовує радіохвилі для надсилання сигналів, що активують мітку. При активації мітка посилає хвилю назад на антену і перетворюється на дані.

Транспондер знаходиться у самій RFID-мітці. Діапазон читання міток залежить від факторів, включаючи її тип, тип зчитувача, частоту та перешкоди у навколишньому середовищі або від інших RFID-міток та зчитувачів. Мітки з більш потужним джерелом живлення мають більше покриття.

Типи радіочастотної ідентифікації

В електромагнітному спектрі існує три основні частотні діапазони, що використовуються для передачі RFID – низька частота, висока частота та надвисока частота.

Низька частота

• Загальний частотний діапазон: 30 – 300 кГц
• Первинний діапазон частот: 125 – 134 кГц
• Діапазон спрацьовування: контакт – 10 сантиметрів
• Область застосування: відстеження тварин, контроль доступу, брелоки для автомобілів.
• Плюси: добре працює поряд з рідинами та металами.
• Мінус: малий діапазон читання, обмежений обсяг пам’яті, низька швидкість передачі даних.

Висока частота

• Первинний діапазон частот: 13,56 МГц
• Діапазон спрацьовування: близький контакт – 30 сантиметрів
• Область застосування: платіжні/ідентифікаційні картки, фішки для покеру/ігор, програми NFC.
• Плюси: більший обсяг пам’яті, глобальні протоколи NFC.
• Мінус: малий діапазон зчитування, низька швидкість передачі даних.

Надвисока частота

Загальний діапазон частот: 300-3000 МГц
Первинний діапазон: 433 МГц, 860 – 960 МГц

Існує два типи RFID, що знаходяться в діапазоні надвисоких частот: активний та пасивний.

Активний RFID

• Первинний діапазон: 433 МГц (як варіант 2,45 ГГц – у надзвичайно високому частотному діапазоні)
• Діапазон спрацьовування: 30 – 100+ метрів
• Область застосування: відстеження транспортних засобів, автомобілебудування, гірничодобувна промисловість, будівництво, відстеження об’єктів.
• Плюси: великий діапазон зчитування та пам’ять, висока швидкість потоку даних.
• Мінус: обмеження на доставку (через акумулятори), може знадобитися складне програмне забезпечення, високий вплив металу та рідин.

Пасивний RFID

• Первинні діапазони частот: 860 – 960 МГц
• Діапазон спрацьовування: ближній контакт – 25 метрів
• Область застосування: відстеження ланцюжка поставок, виробництво, фармацевтика, електронна оплата, відстеження запасів, відстеження об’єктів.
• Плюси: великий діапазон зчитування, широкий вибір розмірів та форм, висока швидкість потоку даних.
• Мінус: помірна пам’ять, високий вплив металу та рідин.

Де застосовується система радіочастотної ідентифікації

Приклади використання радіочастотної ідентифікації нескінченні від широких областей, таких як відстеження запасів до управління ланцюжком поставок, і можуть стати більш спеціалізованими залежно від компанії/галузі.

Що відрізняє потенційний RFID-додаток від додатків, які можуть використовувати інші типи систем, так це необхідність швидко і ефективно однозначно ідентифікувати окремі елементи там, де традиційні системи не працюють. Нижче наведено кілька прикладів, де успішно використовується дана технологія:

• Управління запасами;
• Відстеження різних об’єктів та обладнання;
• Логістика вантажів та поставок;
• Стеження за автомобілем;
• Обслуговування клієнтів та контроль втрат;
• Контроль доступу (безпека);
• Перевезення;
• Охорона здоров’я;
• Виробництво;
• Роздрібні продажі;
• Швидкі платежі за кредитними картками;
• Відстеження домашніх тварин та худоби.

Що таке RFID-мітки

RFID-мітка в її найбільш спрощеній формі складається з двох частин – антени (передача/прийом сигналів) та RFID-чіпа (або інтегральної схеми (ІВ), в якій зберігається ідентифікатор та інша інформація. RFID-мітка кріпиться до предметів, щоб відстежувати їх за допомогою RFID-зчитувача.

Сотні різних варіантів доступні в багатьох формах і розмірах з функціями та опціями, специфічними для певного середовища, матеріалів і додатків.

Як працюють мітки RFID

RFID-мітки передають дані про предмет за допомогою радіохвиль на комбінацію антена / зчитувач. Зазвичай вони не мають батареї (якщо не вказані як активні або BAP-мітки); натомість вони отримують енергію від радіохвиль, що генеруються зчитувачем. Коли мітка отримує сигнал від пристрою, що зчитує, енергія проходить через внутрішню антену до мікросхеми. Енергія активує чіп, який модулює енергію бажаною інформацією, а потім передає сигнал назад до антени/зчитувача.

Факти про теги

1. Більшість з них не мають батареї і живляться виключно від електромагнітних хвиль.
2. Ті, у кого є батареї (пасивна RFID-мітка з функцією Battery Assist та активні RFID-мітки), можуть досягати набагато довших діапазонів дії.
3. На відміну від штрих-кодів, вони не вимагають прямої видимості.
   Спосіб, яким мітки з’єднуються або взаємодіють із зчитувачем, називається «зворотним розсіюванням».
   Алгоритм кожної мітки визначає порядок, у якому слід відповідати, якщо кілька міток перебувають у області читання.
4. Діапазон дії може змінюватись від кількох сантиметрів до 100+ метрів залежно від моделі.
   Інтегральна схема (ІВ) має чотири банки пам’яті – EPC, TID, User, Reserved.
5. Кожен тип мітки має антену унікальної форми для забезпечення найкращого реактивного опору.

Види позначок

Оскільки існує велика різноманітність застосувань RFID, існує також велика різноманітність міток RFID та способів їх категоризації. Поширений спосіб поділу міток на види – м’які (папір, плівка) та жорсткі (пластик, метал). У жорсткому корпусі вироби, як правило, міцніші та стійкіші до атмосферних впливів.

Спеціальні можливості

Майже всі RFID-мітки мають характеристики, які роблять їх привабливими для певних областей або середовища. У більшості випадків ці спеціальні функції допомагають звузити коло пошуку ідеальної моделі.

У той час як м’які види мають лише кілька варіантів функцій, жорсткі, мають досить багато варіантів, що зазвичай пояснює їх вищу вартість. Нижче наведені спеціальні функції, якими мають м’які/жорсткі мітки, а також інформація про їх застосування.

Стійкість до екстремальних температур – мітка з цією здатністю підійде для маркування предметів у морозильних камерах або в умовах низьких температур (до -50 ° C) або в умовах високих температур (до 250 ° C).
Підходять: жорсткі

Монтаж на металі – більшість міток RFID, які підходять для кріплення на металі, є жорсткими. Вони налаштовані так, щоб добре працювати з металом, і їх слід використовувати при маркуванні металевих предметів, якщо немає розпірки для відділення металевого предмета від неметалевої бирки. Слід зазначити, що варіанти, виготовлені спеціально для металевих поверхонь, мають більше покриття, ніж ті, де між поверхнею об’єктом і безпосередньо RFID-міткою встановлена ​​прокладка.
Підходять: жорсткі мітки, мітки для всіх поверхонь

Нанесення друку – можливість друку безпосередньо на обличчя мітки дозволяє брендувати етикетку. Такі RFID-мітки можна пропустити через принтер, що дуже зручно для великомасштабних проектів. Але слід зазначити, що хоча друк безпосередньо на жорстких RFID-мітках (на відміну від м’яких варіантів) неможлива, більшість з них можуть підтримувати наклейку або ручний метод нанесення.
Підходять: м’які / жорсткі

Можливість вбудовування – можливість вбудовування в елемент дуже корисна в деяких захищених програмах, якщо мітка потенційно може бути збита або заважати експлуатації об’єкта. Більшість додатків, що вбудовуються, пов’язані з деревом або металом. Ключем до вбудовування міток у метал є забезпечення того, щоб тільки три сторони мітки були покриті металом, тоді як одна сторона залишалася відкритою для забезпечення зв’язку між зчитувачем та міткою. Епоксидна смола допоможе закрити відкритий бік, щоб закріпити бирку на місці.
Підходять: жорсткі

Ударостійкість – деякі складні умови, наприклад на будівельних майданчиках, потребують мітки, які можуть витримувати удари інших об’єктів. Удароміцні жорсткі бирки зможуть витримати сильні удари, доки корпус не зламається і бирка не перестане функціонувати.
Підходять: жорсткі

Стійкість до вібрації – вібрація в транспортних засобах, поїздах та деяких типах машин може бути проблематичною не тільки для зчитувачів RFID, але і для міток. Сильні, постійні вібрації необхідно пом’якшити, використовуючи бирку, яка може витримувати повторювані та високоінтенсивні рухи такого типу.
Підходять: жорсткі

Настроюваність – більшість міток можна налаштувати з використанням графіки, тексту або кольору, а також певної форми, типом матеріалу або спеціальним клеєм залежно від маркованого елемента. На деякі жорсткі мітки можна нанести спеціальний клей, наклеїти етикетки вручну або виготовити їх у певних кольорах.
Підходять: м’які / жорсткі

Автоклавування – автоклав часто використовується у сфері охорони здоров’я для стерилізації інструментів після використання. Звичайні мітки RFID не витримують високих температур у процесі стерилізації, тому необхідно вибрати мітку, яка витримає подібні умови.
Підходять: жорсткі

Стійкість до ультрафіолетового випромінювання – у додатках, де маркований елемент буде піддаватися інтенсивному впливу ультрафіолетового проміння, при цьому, на лицьову сторону мітки нанесено друк, обраний варіант має бути стійким до впливу ультрафіолету. Це стосується міток, на які довго впливає сонячне світло, наприклад, через двері або вікно.
Підходять: м’які / жорсткі

Сертифікат ATEX – сертифікація ATEX означає, що мітки RFID схвалені для використання у вибухонебезпечному середовищі. Ці мітки використовуються у таких середовищах, як шахти або місця, де виділяються горючі гази чи пари.
Підходять: жорсткі

Хімічна стійкість – характеристика використовується якщо в умовах експлуатації присутні хімічні речовини, що переносяться повітрям і на водній основі, щоб мітка не руйнувалася або не піддавалася корозії при їх впливі.
Підходять: жорсткі

Захист від проникнення – для застосування, пов’язаного з пилом/брудом або водою, надзвичайно важливо перевірити ступінь захисту від проникнення (або рейтинг IP), перш ніж вибирати мітку. Перша цифра рейтингу IP буде від 0 до 6 і вказує на захист від твердих частинок, таких як бруд та пил. Друга цифра рейтингу IP буде від 0 до 9 і становить рівень захисту від рідин, наприклад від води. Найвищий рейтинг IP для міток дорівнює 67, 68 або 69 залежно від прямого або непрямого контакту з рідинами.
Підходять: жорсткі

Великий об’єм пам’яті – великий об’єм пам’яті користувача або EPC-пам’ять, можуть використовуватися для зберігання збільшених даних, таких як дати обслуговування та повна ідентифікація елемента. У той час як великий обсяг пам’яті підходить для частини програм, більшість систем RFID пов’язують ідентифікатор мітки з базою даних за допомогою програмного забезпечення. Це звільняє пам’ять мітки та забезпечує швидку зчитуваність.
Підходять: м’які / жорсткі

Вибір мітки

Золотим перетином при виборі RFID-міток є ретельне тестування варіантів безпосередньо в середовищі, де експлуатуватимуться об’єкти з мітками. Але насамперед варто визначитися з базовими умовами вибору:

• Який тип поверхні ви маркуватимете: метал, пластик, дерево тощо;
• Який потрібен діапазон зчитування;
• Обмеження за розміром;
• Умови навколишнього середовища: надмірна спека, холод, вологість, удари тощо;
• Спосіб кріплення. клей, заклепки / гвинти, кабельні стяжки і т.д.