Технология RFID: компоненты, типы, принцип работы и применение

В этой статье мы узнаем о технологии RFID, ее составных компонентах, принципе работы, ее различных типах, областях применения, преимуществах и ограничениях.

RFID (Radio Frequency Identification — радиочастотная идентификация) — это беспроводная коммуникационная технология, которая использует радиоволны для автоматической идентификации помеченных объектов или вещей. Она передает данные с RFID-метки на RFID-считыватель с помощью антенны, обеспечивая точное отслеживание в режиме реального времени.

В этой технологии используются два основных компонента: считыватель RFID и метка RFID, при этом данные в цифровой форме кодируются в метке RFID, которая может быть считана считывателем RFID.

RFID-считыватель — это устройство с несколькими антеннами, которые передают радиоволны и принимают радиосигналы обратно от RFID-метки. RFID-метка использует радиочастоту для передачи своей информации, включая собственную идентификацию, ближайшим считывателям.

Технология RFID позволяет хранить, восстанавливать и перезаписывать огромные объемы данных (до четырех миллионов символов и тысяч байтов) на небольшом чипе и передавать их посредством радиочастоты или радиоволн.

Технология RFID широко используется в нескольких коммерческих и промышленных приложениях для поиска, идентификации, отслеживания и связи с различными объектами, людьми, предметами или вещами. Она автоматизирует сбор данных и снижает человеческие усилия и ошибки. Во время считывания с метки не требуется прямая видимость и сканирование поэлементно. Считыватель RFID может одновременно считывать несколько меток, что повышает эффективность.

На нашем сайте все проекты, в которых использовалась технология RFID, вы можете посмотреть по следующей ссылке.

Компоненты технологии RFID

По сути, технология RFID состоит из четырех компонентов. Это:

RFID-метки.
RFID-считыватель.
Антенна.
Программное обеспечение.

Рассмотрим каждый из этих компонентов более подробно.

1. RFID-метки

Это смарт-тег, состоящий из электронного микрочипа, в который встроен уникальный идентификационный номер, а также антенны. Его также называют транспондером.

RFID-метки — это интеллектуальные метки, которые могут хранить различную информацию: от серийных номеров до нескольких страниц данных, включая краткое описание. Для высокого уровня проверки и аутентификации некоторые RFID-метки используют криптографические функции безопасности.

Метка располагается непосредственно на объекте, который необходимо идентифицировать, и считыватель RFID может считывать хранящиеся на ней данные с некоторого расстояния без прямого контакта. В отличие от штрихкодов, для меток RFID не требуется прямая видимость считывателя. Обмен данными между транспондером и считывающим устройством возможен до тех пор, пока метка RFID или транспондер остается в электромагнитном поле считывателя/записи RFID.

Существует два основных типа RFID-меток:

а) Пассивная RFID-метка:
Пассивные RFID-метки не имеют источника питания или батарей. Они питаются от радиосигнала, передаваемого от RFID-считывателя. Им не требуется прямая видимость считывателя, но предпочтительны более короткий диапазон считывания и меньший размер и вес. Это наиболее часто используемые метки.

б) Активная метка RFID:
Активные метки RFID имеют собственный источник питания или батарею, и питание от считывателя не требуется. Они могут передавать данные на большее расстояние по сравнению с пассивными метками. Это менее распространенные метки.

2. RFID-считыватель

RFID-считыватель является наиболее значимым аппаратным компонентом в технологии RFID и действует как мозг системы. Он передает и принимает радиоволны для связи с RFID-меткой или транспондером. Он подключен к антенне и получает данные от RFID-метки. Он также преобразует полученные радиоволны в цифровые данные в компьютерной базе данных.

По мобильности или физической ориентации RFID-считыватели можно разделить на два типа: мобильные RFID-считыватели и стационарные RFID-считыватели. Мобильные считыватели — это ручные устройства, гибкие для считывания RFID-меток. Стационарные считыватели остаются фиксированными в одном месте и обычно устанавливаются на стенах или хранятся на столах или любых стационарных местах.

3. Антенна

Антенна RFID — это компонент, который регулирует передачу и прием электромагнитных волн. Она предназначена для работы на определенной частоте в соответствии с приложением, в котором она работает.

RFID-антенны часто встроены в RFID-считыватель и легко доступны для меток. В зависимости от области применения и рабочей частоты системы форма и размер антенн могут различаться.

4. Программное обеспечение

Программное обеспечение управляет считывателем RFID и метками RFID в технологии RFID. Технология RFID использует определенные типы программ для операций RFID. Программное обеспечение управляет считывателем RFID, сканированием и извлечением информации из меток RFID. Оно используется для хранения данных и информации на локальном компьютере или для пересылки их в облачное хранилище. Программное обеспечение RFID также необходимо для стирания и повторного использования меток RFID.

Как работает RFID?

Работа технологии RFID основана на принципе индуктивной связи, включая антенну-источник и антенну-приемник. Как мы знаем, каждая метка RFID имеет микрочип, содержащий уникальный идентификационный номер, модель, дату изготовления, дату истечения срока действия, информацию о доступе, краткое описание и т. д. Считыватель RFID получает доступ к этой информации.

Работа процесса RFID начинается со сканирования объекта или предмета. Во время сканирования метки размещаются около считывателя RFID или наоборот. Считыватель RFID излучает электромагнитные сигналы через свою антенну, а небольшие катушки, встроенные в метку RFID, принимают переданный сигнал от считывателя. Метка (пассивная метка), которая находится около считывателя, активируется питанием считывателя.

После активации метки она посылает радиоволны обратно считывателю, используя те же антенные катушки, используя метод индуктивной связи (обратного рассеяния). Считыватель улавливает электромагнитный сигнал метки, интерпретирует частоту и, наконец, преобразует ее в значимые данные с помощью программного обеспечения.

Типы RFID

В зависимости от рабочей частоты различают три основных типа систем RFID:

Низкочастотная (НЧ) RFID.
Высокочастотная (ВЧ) RFID.
Сверхвысокочастотная (УВЧ) RFID.

Низкочастотная (НЧ) RFID

Диапазон рабочих частот в низкочастотной системе RFID составляет 30 КГц-300 КГц. Типичные системы RFID данного типа работают с частотой 125 КГц или 134 КГц. Для этого диапазона частот характерны низкая дальность действия (около 10 см) и низкая скорость считывания. В основном подобные системы RFID используются в приложениях контроля доступа и контроля животных.

Высокочастотная (HF) RFID

Диапазон рабочих частот в этих системах RFID составляет 3 МГц – 30 МГц. Типичная подобная система RFID работает на частоте 13,56 МГц с диапазоном считывания от 10 см до 1 м. Эти системы RFID в основном используются в приложениях для продажи билетов, платежей и передачи данных.

Сверхвысокочастотная (УВЧ) RFID

Диапазон рабочих частот в этих системах RFID составляет 300 МГц – 3 ГГц. Типичная подобная система RFID работает на частоте 433 МГц с дальностью считывания более 12 м и очень высокой скоростью передачи данных. Большинство проектов RFID в настоящее время используют системы УВЧ RFID, что делает их самым быстрорастущим сегментом рынка.

Применение RFID

Контроль доступа.
Розничные продажи и цепочка поставок.
Управление и контроль запасов.
Отслеживание активов и оборудования.
Отслеживание транспортных средств.
Отслеживание людей и животных.
Обслуживание клиентов и контроль потерь.
Логистика и доставка.
Автоматизация производства.
Медицина и больница / здравоохранение.
Система взимания платы за проезд/электронная система взимания платы за проезд.
Оплата кредитной картой в одно касание.

Преимущества RFID

Технология RFID обеспечивает надежные услуги отслеживания и контроля в любой среде. Она может легко отслеживать и предоставлять точную и актуальную информацию о местоположении инвентаря и продукта.

Ниже приведены основные преимущества/выгоды технологии RFID.

Экономически эффективное решение.
Экономия времени за счет автоматизации.
Отслеживание активов и управление запасами.
Повышение точности и доступности данных.
Лучший контроль над производством.
Более короткий процесс.
Улучшенное качество и прослеживаемость.
Улучшение охраны труда и техники безопасности.
Увеличение доходов.
Быстрая окупаемость.

Ограничения RFID

Помимо многочисленных преимуществ технологии RFID, для нее существуют и некоторые ограничения/недостатки. Вот некоторые из них:

Стоимость внедрения выше по сравнению со сканерами штрих-кода.
Реализация может оказаться сложной и трудоемкой.
Сигналы от RFID-считывателей могут быть заблокированы любой металлической поверхностью и толстыми материалами.
Точность зависит от качества сигнала (любое препятствие может привести к ошибке в данных).
Проблемы конфиденциальности и безопасности при более широком использовании тегов (особенно личной информации).