Análise aprofundada: Componentes de uma etiqueta RFID

A Internet das coisas é considerada a terceira onda da indústria da informação, depois do computador e da Internet. No processo de sua realização, ele precisa da cooperação de muitas tecnologias novas e de ponta. RFID, como uma das dez tecnologias importantes no século 21, é uma pedra angular importante da IoT. Combinado com a Internet, comunicação e outras tecnologias, RFID pode alcançar rastreamento global e compartilhamento de informações. As etiquetas RFID são a parte mais crítica e conhecida, que penetrou profundamente em nossa vida diária.

Hoje em dia, as etiquetas RFID aparecem em nossa visão em várias formas, tornando nossa vida mais conveniente e inteligente. Os chips RFID podem ser anexados a quase qualquer lugar: roupas, sapatos, veículos, contêineres e até mesmo plantas, animais e humanos (como implantes). Os microchips são até mesmo presos a insetos. Hoje, vamos dar uma olhada mais de perto na etiqueta RFID e revelá-la.

Componentes de uma etiqueta RFID

A etiqueta RFID é um dos componentes importantes do sistema RFID, que é composto principalmente de três partes: chip, antena e substrato. O chip contém uma unidade de controle lógico, memória e transceptor para decodificação, descriptografia e verificação de erros. A antena é usada para receber sinais de RF do leitor ou para transmitir suas informações de identificação. O substrato é o portador do chip e da antena, mantendo-os juntos.

Essas três partes são indispensáveis. Eles determinam e afetam o desempenho e o ambiente de aplicação das etiquetas RFID. Diferentes chips, designs de antenas e substratos de diferentes materiais podem ser combinados em etiquetas RFID com diferentes características funcionais para atender a uma variedade de requisitos.

Chip RFID (IC)

A Chip RFID, também conhecido como IC (abreviação de Circuito Integrado), geralmente é projetado e fabricado por fabricantes de semicondutores. É um pequeno microprocessador, que possui uma unidade lógica que toma decisões e fornece memória para armazenar dados.

Os circuitos integrados precisam de energia para operar. Essa energia pode vir da bateria na etiqueta (na etiqueta ativa) ou da energia de rádio irradiada pela antena do interrogador (na etiqueta passiva). Parte do circuito integrado é usada para controlar a fonte de alimentação.

Os circuitos integrados podem integrar um grande número de microtransistores em um pequeno chip. Em 2006, a área do chip variou de alguns milímetros quadrados a 350 mm², com até um milhão de transistores por mm².

Nos últimos anos, com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores, os circuitos integrados estão disponíveis em um tamanho menor, de modo que cada chip pode encapsular mais circuitos. O número de transistores em circuitos integrados dobra a cada 1.5 anos. Isso aumenta a capacidade por unidade de área, reduzindo custos e aumentando a funcionalidade. O tag IC é mais eficiente no uso de energia e requer menos energia para operar, aumentando o alcance de leitura do tag passivo.

Classificação de Chip RFID

CategoriaFrequênciaProtocoloChip Comum
Chip RFID LF125kHz ~ 134.2kHzISO7814, ISO7815TK4100,EM4200,T5577,EM4305,SIC7888
Chip RFID HF13.56MHzISO14443, ISO15693 , ISO18000-3MMIFARE Classic EV1, NTAG 213/215/216, SRI512, ICODE SLIX
Chip RFID UHF860MHz ~ 960MHzISO / IEC 18000-6CHiggs 3, Higgs 4, EM4325, EM4423, Monza 4QT, Ucode HSL

Antena de etiquetas RFID

A antena de tag RFID é um tipo de antena de indução de comunicação conectada ao circuito integrado de tag, que é uma parte importante do transponder de tag RFID. A antena recebe o sinal do interrogador e, a seguir, transmite ou reflete o sinal recebido de acordo com o tipo de etiqueta. Para tags ativas, ele transmite sinais; para tags semipassivas ou passivas, ele reflete os sinais. Para tags passivas, a antena também coleta energia das ondas de rádio e alimenta o circuito integrado.

A geometria da antena é determinada pela frequência em que a etiqueta funciona. Embora a tag possa usar o mesmo IC, as mudanças no design da antena permitem que a tag tenha características e comportamento completamente diferentes. A antena pode ter a forma de uma bobina espiral, um dipolo único, um dipolo duplo (um perpendicular ao outro) ou um dipolo dobrado.

Entre esses tipos básicos, existem muitas variações no formato da antena, dependendo dos requisitos específicos da aplicação e das habilidades do projetista. Diferentes frequências e materiais também podem afetar o projeto da antena. Por exemplo, a antena HF e a antena UHF têm designs de antena diferentes devido aos seus princípios de funcionamento diferentes. Também existem diferenças na fabricação de antenas. Parâmetros básicos e indicadores técnicos das duas antenas (conforme mostrado na tabela a seguir):

Antena de alta frequência
Material:Frequência
alumínio30μm / 10μm 13.56 ± 0.2M Hz
PET 38μm
Antena de frequência ultra-alta
Material:Frequência
alumínio10μm 860 ~ 960MHz
PET50μm

Classificação da Antena

Devido à diferença no material do fio, estrutura do material e processo de fabricação, a antena com etiqueta RFID pode ser dividida nas seguintes categorias: antena gravada, antena impressa, antena enrolada, antena adicional, antena de cerâmica, etc.

1 、 Antena Gravada (antena gravada em cobre e antena gravada em alumínio)

A antena gravada é o principal processo de fabricação de antena RFID, que possui a maior participação de mercado e a tecnologia mais madura. Existem dois métodos: o método de gravação tradicional e o método de gravação de precisão.

A maior diferença entre os dois é que a antena de gravação de precisão tem linhas suaves e pequena tolerância de largura de linha. A largura mínima da linha de gravação de alumínio pode chegar a 0.1 mm e a largura mínima de linha da antena de gravação de cobre pode chegar a 0.05 mm, mas o custo será relativamente alto.

Do material, pode ser dividido em antena PET, antena PI (poliimida), antena PCB, etc., em que a antena PI é usada principalmente para resistência a alta temperatura, resistência química e outros ambientes especiais, enquanto a antena PCB é adequada para etiquetas anti-metal.

2,Antena impressa (incluindo antena impressa em 3D)

A antena impressa deve usar diretamente tinta condutora especial ou pasta de prata para imprimir o circuito da antena no substrato. O processo mais maduro é a impressão de rotogravura ou serigrafia. Tem a vantagem de não causar corrosão, poluição óbvia, processo tecnológico curto, entrega rápida e baixo custo.

No entanto, devido à grande resistência da tinta condutiva ou pasta de prata e à grande diferença no desempenho dos materiais condutores, haverá um declínio no desempenho ao longo do tempo. E ainda existem alguns problemas na consistência e durabilidade da antena UHF.

3 、 Antena enrolada (antena enrolada de cobre)

A antena enrolada em cobre, usando o método de enrolamento da bobina, enrolou a bobina na ferramenta de enrolamento e fixou-a. Ele deu um certo número de voltas de acordo com diferentes requisitos de frequência. A antena é usada principalmente para tags de baixa frequência (125-134 kHz) e alta frequência (13.56 MHz), mas raramente para UHF (exceto para a antena acoplada com micromódulos UHF).

A maior vantagem é que ainda apresenta bom desempenho no caso de antena pequena área ou volume. Mas suas desvantagens: baixa eficiência de produção, alto custo, alta espessura do produto, não resistente a dobras.

4 、 Antena Cerâmica

A antena de cerâmica usa substrato de cerâmica (alumina) como substrato e pasta de prata como corpo do fio. E o padrão da antena é impresso no substrato e, em seguida, sinterizado em alta temperatura para formar um circuito de antena.

Antena de cerâmica apresenta desempenho estável e forte adaptabilidade ao ambiente. Mas custa muito alto e não é fácil de instalar. É adequado para etiquetas UHF anti-metal e etiquetas anti-desmontagem de pára-brisas de automóveis.

5 、 Antena Frágil

A característica da antena frágil é perceber a singularidade das etiquetas RFID. Muitas vezes é transformado em um rótulo e afixado em uma superfície plana e limpa, como vedação, vidro, plástico, embalagens cartonadas. E quando você a descobrir, a antena será destruída e não pode ser reciclada.

Substrato de etiqueta RFID

O substrato da etiqueta RFID é um portador que mantém o chip RFID e a antena juntos. A antena da etiqueta é depositada ou impressa no substrato e o IC é então conectado a esta antena. Os substratos são geralmente feitos de materiais flexíveis, como PVC, PET, papel, mas também podem ser feitos de materiais rígidos como PCB.

O substrato deve ser capaz de suportar uma variedade de condições ambientais, como alta temperatura, alta umidade, luz solar, corrosão química, desgaste, etc. E os materiais do substrato devem fornecer dissipação de acúmulo eletrostático, superfícies impressas lisas para o layout da antena, durabilidade e estabilidade sob várias condições de operação e proteção mecânica de antenas, chips e suas interconexões.

Além disso, o material do substrato pode afetar a frequência de projeto da antena; portanto, a influência do material do substrato deve ser levada em consideração ao ajustar corretamente a antena.

Encapsulamento de tag RFID

Existem muitas formas de embalagem de etiquetas RFID e elas não são restritas por tamanho e formato padrão, e sua composição também é diferente. Portanto, os processos de embalagem, como fabricação de antenas, formação de saliências, colagem de chips e interconexão também são diversos.

1,Embutimento RFID

O embutimento RFID é a forma mais simples de etiqueta RFID. Você pode vê-lo como um semiacabado porque todas as tags RFID começam como um embutido, mas na verdade, é uma etiqueta RFID com recursos completos. Um embutimento é feito de IC, antena, que é fixada ao substrato.

2,Etiqueta RFID

Tipo de adesivo: É o produto mais popular na aplicação prática. Esta etiqueta possui uma camada adesiva e fácil de aderir aos objetos, adequada para etiquetas de bagagem de ar, etiquetas de paletes, etc.

Tipo de tag: É muito utilizado em roupas e artigos, que se caracteriza pelo tamanho compacto e pode ser reciclado.

3,Cartão RFID

Tipo Laminado: Existem dois tipos: pressão de fusão e pressão de selagem. A fusão e a prensagem são feitas de folha embutida e folhas de PVC superior e inferior por aquecimento e prensagem. O material de PVC é fundido com inlay e então perfurado e cortado no tamanho especificado. 

Tipo de colagem: Os materiais superior e inferior do Transponder são colados por papel ou outros materiais por cola fria e, em seguida, cortados em cartões de vários tamanhos.

4 、 Etiqueta de formato especial

Pulseiras RFID: As pulseiras RFID são fáceis de usar e estão disponíveis em uma variedade de materiais, como pulseiras de silicone, pulseiras de tecido, pulseiras de papel, pulseiras de PVC, que podem ser descartadas (como médicas) ou reutilizadas. Eles são amplamente utilizados em parques de diversões, banhos de praia, eventos ou atividades de grande escala, etc.

RFID Keyfob: Geralmente é feito de ABS e materiais com pingos de cola, pequenos e requintados. O chaveiro RFID vem em uma variedade de formas, como gotas de água, círculos, quadrados, formas de animais, etc. É fácil de transportar e pode ser pendurado em um chaveiro ou bolsa, amplamente utilizado para gerenciamento de controle de acesso.

Etiquetas de animais: Rótulos de animais são diferentes de outros rótulos. Para a conveniência do manejo dos animais, os rótulos dos animais são frequentemente na forma de tubos de vidro para injeção, brincos, pulseiras com fivela, pinos de identificação embutidos, etc.

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