Aktive og passive RFID-systemer fungerer forskelligt. Det vil vi kigge nærmere på her.
Hvordan fungerer passive RFID-systemer?
RFID-læseren er aktiv og leverer energien til systemet. Modsat er RFID-chippen passiv, dvs. den har ikke batteri eller anden strømkilde.
Kommunikationen skabes mellem RFID-læseren og chippen (på tag eller label) med energien fra de radiosignaler som læseren sender.
Idet tag’et rammer læserens signalfelt, bliver den ladet med energi fra signalet. Du kan se flere RFID tekniske specifikationer her.
LF, HF og UHF, near field / induktion
Ved LF og HF frekvenserne fungerer RFID-signalet altid ved, at der sker induktion mellem spolerne på læserens antenne og tag’ens antenne. Denne induktion anvendes til, at sende informationer mellem tag og læser. For ikke at drukne data i bærefrekvensen sendes data ofte på en sidefrekvens, hvilket gør det lettere at adskille data og bæresignal. Læseren er således den, der hele vejen tilfører energien og styrer og fastholder signalet.
Ved UHF giver det til nogle opgaver en bedre installation, at anvende near field signal til opgaver, hvor der ikke ønskes en lang læserafstand. Det kan som eksempel være udlejning af udstyr hvor det ønskes, at det fungerer ved kun, at læse en ad gangen ved oprettelse eller eftersyn. Et andet eksempel er ved lageroptælling hvor ønsket f.eks. er, at tælle hele lageret på en gang – her vil der skulle anvendes near field UHF læser til oprettelse og far field RFID antenne til lageroptælling.
UHF, far field
Passive UHF tag får på samme måde som LF og HF tag deres energi fra læseren/antennen. Det kan umiddelbart se ens ud, selvom metoden er anderledes. UHF tag udnytter den kombinerede bølge af de elektriske og magnetiske felter i det frie rum, uden for antennens magnetiske felt. Antennen har således i modsætning til den induktive kobling ikke længere fat i signalet. Når signalet når tag-antennen absorberes noget af signalet til energi, og tag’en reflekterer en del af signalet retur til læseren/antennen.
Magnetfelt (near field) Elektrisk felt UHF (far field)
Hvordan fungerer aktive RFID-systemer?
I aktive RFID systemer har både RFID læseren og chippen batteri. Ved aktive systemer betegner man ofte RFID læseren som receiver, og chippen betegnes som beacon.
Fordi aktive chips selv har strømkilde/batteri forøges læseafstanden markant se flere RFID tekniske specifikationer her.
Aktive RFID systemer er far field.
Hvis du skal bruge mere information end vi har samlet her på siden, kan det anbefales at læse mere på Wikipedias side omhandlende Radio frekvens identifikation.
Hvordan fungerer en RFID-læser?
En RFID læser består af 2 logiske enheder
- RFID læseren som er den “intelligente” del
- RFID antennen som RFID læseren bruger til at skabe læsefeltet med
En RFID læser kan enten have indbygget antennen eller have tilslutning for en eller flere ekstern antenne(r). Hvis der er flere RFID-antenner koblet på den samme RFID-læser, er der typisk 2 eller 4 antenneporte som kan udvides til flere ved hjælp af en multiplexer. RFID-læseren kan håndtere signaler fra flere antenner samtidig, samt registrerer på hvilken antenne en RFID-tag er læst.
Antennerne kan være placeret i en gate eller som enkeltstående flere meter fra læseren. Ved at sætte flere antenner i en gate øges effektiviteten i systemet, da antennernes indbyrdes vinkler sikrer, at uanset hvordan et tag er vendt, vil den altid modtage en god signalkvalitet fra antennen. Dette øger læseafstand og gør systemet mere robust.
At en RFID-tag og RFID-læser begge har antenne, kan i visse situationer give lidt forvirring. Overordnet set, når der tales om en antenne, menes der RFID læserens antenne.
Hvordan fungerer en RFID-skriver?
Alle HF og UHF RFID standarder har funktionalitet til både at læse og skrive tags. Der findes dog nogle billige RFID-læsere på markedet, som ikke har indbygget skrive funktion. Nogle LF chips er read only, dvs. hvor der kun kan læses, dette er EM4100 og EM4200. Så uanset hvilken RFID læser man anvender, kan der ikke skrives til RFID-chippen.
Hvordan fungerer en RFID-chip?
En RFID-chip er en mikrochip forbundet med en lille antenne. Den benævnes samlet som en tag eller label. Det er antennen der skaber kommunikationens feltet med RFID-læseren.
I princippet er et tag bygget på det samme inlay chip og antenne lay-out som en label, til en tag er det bare pakket det ind til at modstå diverse påvirkninger som varme, væsker og slag.
RFID-tags
RFID-tags findes i mange udformninger afhængigt af, hvilket formål de skal anvendes til. Hidtil har RFID-tags været en komponent, som er blevet føjet til objektet eller den ting der skal spores. I dag bliver flere og flere RFID-tags tænkt ind i produktdesignet som en integreret del af produktet.
Under kategorien “RFID tags” skelnes der mellem hard tags, labels, kort, og nøglebrikker.
RFID clear disc folie belagt label
RFID label er et klistermærke med indbygget chip, og benyttes ofte indenfor logistik og dokumentregistrering. Klistermærke-løsningen benyttes ofte i miljøer hvor den ikke udsættes for f.eks. vind, vejr, slidtage, eller andre påvirkninger. Derudover kan den ikke anvendes på metal. Fordelen ved labels er prisen, til gengæld er robustheden begrænset.
Hard tags er solide tags og benyttes i miljøer hvor der stilles større krav til robusthed. Hard tags ses ofte i produktionsprocesser hvor f.eks. vind og vejr spiller ind. Hard tags er dyrere end labels/klistermærker – men mere holdbare.
Slutteligt findes der kort og nøglebrikker, der hovedsageligt bruges til adgangskontrol.
Hvordan er en RFID tag opbygget?
En RFID-tag består i princippet af 3 dele:
- En microchip på 0,3 mm² for UHF chip forbundet til
- En antenne lavet af kobber, aluminium eller ledende blæk. Formålet med antennen er at gøre arealet for signalmodtagelse så stor som muligt
- Chippen er indkapslet i PVC, Epoxy eller selvklæbende papir, afhængig af hvilket miljø tag’en skal anvendes i
Alle tags har unikt ID UID som ikke kan ændres, da det er “brændt” ind i chippen. En tag som kun har et unikt ID er “read only tag”.
Andre RFID-tag er Read/Write og har udover UID en user memory, hvor der kan lagres yderlig information.
Når en eller flere tags passerer en readers læsefelt, sender den sin information i form af det unikke ID og de tilføjede data – hvis der er tale om en Read/write tag.
RFID Protokollen/standarden indeholder også en algoritme for at håndtere, at flere tags er i læsefeltet samtidig (anti collision). Når en tag herefter er valgt, er læseren i stand til, at udføre flere forskellige operationer. Dette er f.eks. operationer som, at læse det unikke ID eller ved read/write tags at læse og skrive yderlig information til/fra tagen.
Med en typisk passiv RFID-læser, har en producent udviklet algoritme til behandling af flere tags. Algoritmens buffer sætter en begrænsning for, hvor mange tags der kan behandles ad gangen.
Hvordan vælger jeg RFID-tags til mit projekt?
Når du skal vælge RFID-tags til dit projekt, er det vigtigt, at vide hvordan RFID-elementerne fungerer sammen:
- Hvordan er RFID-tag’ens følsomhed over for signalet (RFID-tags med et godt design har dobbelt læseafstand)?
- Hvordan skal forholdet mellem RFID-tags og RFID-antenne være (hvordan fungerer RFID læser og tag sammen)?
- Hvilke mekaniske og kemiske krav stilles der til RFID-tag’ens robusthed?
- Hvilke varmepåvirkning skal RFID læser og tag modstå, og i hvor lang tid?
IDadvice tester altid RFID-tags i forhold til en fast reference-opstilling for læseafstanden. På den måde kan de enkelte RFID-tags og læsere klassificeres i forhold til hinanden og opgaven.
Prisen på tags og labels er meget afhængig af type, antal og egenskaber. Den kan svinge fra ca. DKK 1,00 for en label ved bestilling af 100.000 stk og op til DKK 40,00 for en syrefast, indkapslet EPC GEN2 tag til containere i mindre mængder.
