Что такое RFID? Подробное руководство для начинающих

RFID - это аббревиатура от Определение радиочастоты. Это технология, использующая радиоволны для передачи данных. 

Чтобы он работал, у вас должна быть полная система RFID, состоящая из:

• An Метка RFID/ метка
• Считыватель / запросчик RFID
• RFID антенна

Этикетка содержит закодированную информацию, которую может уловить считыватель. Однако бирка должна находиться на приемлемом расстоянии, чтобы читатель мог уловить информацию. Это расстояние называется диапазон чтения. 

Если метка находится в пределах допустимого диапазона считывания, она обнаружит радиоволны, создаваемые считывателем. В результате он предоставит свою информацию читателю для анализа.  

Как работает технология RFID

Как мы уже указывали, система RFID состоит из следующего:

• RFID считыватель
• RFID Tag

Эти два компонента работают в тандеме. Таким образом, вы всегда должны следить за тем, чтобы каждый из них был в отличной форме, если вы хотите получить наилучшие результаты от вашей системы RFID.

Все его приложения ориентированы на идентификацию (возможность электронного обмена данными и их аутентификации).

Считыватель RFID излучает радиоволны, создавая электромагнитное поле. Если тег приближается к нему, он получит волны и информацию о выпуске, сохраненную в теге.

Краткая история RFID 

Теперь, когда вы понимаете основное рабочее обоснование технологии RFID, вы можете задаться вопросом, как она возникла.

Кто был первым, кто использовал эту технологию и с какой целью?

Что ж, технология RFID относительно старая. Он восходит к Второй мировой войне. В течение этого периода британская, японская, американская и немецкая армии использовали радары для определения самолетов противника, приближающихся к их территориям. 

Однако возникла проблема, поскольку никто не мог отличить свои самолеты от самолетов врагов. 

Так продолжалось до тех пор, пока немцы не осознали, что если пилоты перекатывают свои самолеты при приближении к радару, они будут посылать разные сигналы. Эти уникальные сигналы означают, что самолет находился под управлением немецкого пилота. Этот метод стал первой пассивной системой RFID. 

Британцы также создали систему Active Identify Friend / Foe (AIF) - она ​​стала первой активной системой RFID. Солдаты установили на самолетах передатчик. Этот чип / передатчик будет отправлять сигналы обратно на радар, идентифицируя самолет как дружественный или опасный. 

На сегодняшний день RFID использует те же концепции, что и немцы и британцы. Вот как:

• Пассивный RFID (как подход немцев на войне). Тег отправляет сигнал на считыватель транспондера / RFID, отражая сигнал для передачи информации. 
• Активный RFID (используется британцами). Тег отправляет сигнал на транспондер, и он транслирует его, таким образом обмениваясь данными. 

Однако первый патент на технологию RFID был получен Марио В. Кардулло 23 января 1973 года.  

Углубленный анализ технологии RFID

Чтобы помочь вам разобраться в деталях технологии RFID, мы подробно обсудим ее основные компоненты. 

RFID-метка

Что такое RFID-метка? Что ж, метка RFID - один из самых важных компонентов системы RFID. Тег хранит информацию о конкретном человеке или активе.

Например,

Тег может хранить ваше имя, номер работы, отпечатки пальцев и любые другие данные, полезные для идентификации. Кроме того, тег может хранить данные о местоположении актива, последнем дне обслуживания и любую дополнительную информацию, которая будет полезна при отслеживании активов и управлении запасами. 

Тег состоит из двух основных элементов, в том числе:

• Антенна. Это секция, которая принимает и передает сигналы. Когда метка перемещается в пределах диапазона считывания RFID-считывателя, антенна обнаруживает сигналы и отправляет данные обратно. 
• Интегральная схема (IC) / RFID-чип. Это часть тега, в которой хранятся данные. Каждая ИС имеет четыре банка памяти - пользовательский, EPC, TID и зарезервированный. 

RFID-метка может быть встроена в различные материалы, включая карты, браслеты, значки сотрудников и брелки.

Кроме того, вы всегда должны прикреплять свой RFID-тег непосредственно к активу, если вы хотите легко отслеживать / идентифицировать его.  

Типы тегов 

Есть три основных типа RFID-меток. Они включают:

• Активный. Это мощные метки с передатчиком и аккумулятором. Из-за этих особенностей они обычно крупнее пассивных. Однако они предлагают лучшую дальность считывания (до 100 метров) и скорость передачи.  
• Пассивный. В отличие от активных тегов, в них отсутствует батарея. Таким образом, они маленькие (1-10 метров) и имеют ограниченный диапазон считывания. Они также медленны в передаче данных. 

Также существует улучшенная версия пассивных тегов. Пассивные метки с батарейным питанием имеют диапазон считывания до 30 метров и относительно более высокую скорость передачи данных. 

Как выбрать RFID-метку

Выбирая метку RFID, вы всегда должны оценивать свои потребности. Если вы хотите отслеживать объекты на большом расстоянии от считывателя, вам следует приобрести активный, поскольку он имеет дальность считывания до 100 метров. Другие доступные варианты включают пассивные, низкочастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные теги.

Другие факторы, которые следует учитывать:

• Цены. Стоимость бирки зависит от ее конструкции и необходимого объема. Например, вкладыши стоят от 0.09 до 1–75 долларов, а жесткие теги - от 1 до 20 долларов. Если вы покупаете в больших объемах, вы получите лучшую цену. 
• Экологические факторы. Бирка устойчива к воздействию высоких температур, воды и химикатов? Всегда оценивайте свою среду и покупайте только тег, который может оптимально работать в преобладающих условиях.
• Легкость настройки. Вы всегда должны проверять, является ли тег доступным только для чтения (RO) или для чтения / записи (RW). С помощью RW вы можете регулярно изменять данные. Кроме того, вы должны проверить форму и размер вашего идеального тега. 
• Способ крепления. Какую технику крепления вы хотите использовать со своей RFID-меткой? Клеи, заклепки или эпоксидная смола? Убедитесь, что тег, который вы используете, можно прикрепить с помощью вашего идеального метода без ущерба для его функциональности. 
• Считыватели / дозаторы RFID 

RFID считыватель

Считыватель RFID - самая важная часть системы RFID. Если эта деталь неисправна, вся ваша RFID-система не будет работать. 

Эти дозаторы доступны в двух различных типах:

• Фиксированные считыватели RFID. Как следует из названия, фиксированные считыватели остаются в одном месте. Обычно его устанавливают на стену или любую другую поверхность. Хотя считыватели могут иметь встроенную антенну, большинство из них имеют внешний порт, к которому вы можете подключить до 32 антенн.  
• Мобильные считыватели RFID. Эти устройства портативны, и вы можете перемещать их в разные места. Они идеально подходят для использования в магазинах, где нужно сканировать RFID-метки скрытых предметов. 

Как выбрать считыватель RFID

При выборе устройства чтения вы должны учитывать количество антенн, которые он может удерживать, возможности подключения (LAN, Bluetooth, дополнительный порт, Wi-Fi или USB) и другие доступные утилиты (HDMI, USB, камера или GPS). 

Кроме того, вы должны проверить доступность. Допросы стоят от 400 до 3000 долларов, в зависимости от характеристик. Например, USB-считыватели относительно доступны и могут стоить около 400 долларов.

RFID антенны

Антенны RFID отвечают за преобразование сигналов, выпущенных запросчиком, в волны, которые позже улавливаются метками RFID. 

Чтобы понять функциональность антенн, вам следует проверить следующие определения:

• Усиление антенны. Эффективность RFID-меток генерировать достаточно волн для обнаружения метками называется усилением антенны. Чем выше коэффициент усиления антенны, тем мощнее антенна. 
• Полярность антенны. Это относится к способности антенны RFID передавать радиоволны вертикально или горизонтально. Антенна может быть горизонтально линейной, вертикально линейной или круговой поляризацией. Круговая поляризация посылает волны, которые постоянно вращаются между горизонтальной и вертикальной плоскостями.

Чтобы получить наилучшие диапазоны считывания, вы должны убедиться, что полярность вашей антенны совпадает с полярностью RFID-метки. 

Как выбрать антенну 

При выборе антенны следует учитывать следующие факторы:

• Диапазон частот. Это может быть 860–960 МГц, 902–928 МГц или 865–868 МГц.
• Полярность. Ваша антенна может быть линейной или круглой. Мы рекомендуем линейный, который может соответствовать полярности вашей RFID-метки. 
• Прочтите диапазон. Вы можете выбрать дальний или ближний диапазон считывания в зависимости от ваших потребностей.
• Цены. Цена антенны колеблется от 50 до 300 долларов. Гарантирует, что вы получите все необходимые функции, прежде чем рассматривать цену. 

Кроме того, вы должны убедиться, что ваша антенна имеет идеальный размер и имеет простое обоснование для установки. 

RFID кабели 

Антенные кабели RFID соединяют считыватель RFID с антенной RFID. Если кабель неисправен, считыватель не будет работать. Таким образом, неисправный кабель приведет к неработающей системе RFID.

При выборе лучших кабелей RFID следует учитывать следующие факторы:

• Типы коннекторов. Вы всегда должны убедиться, что ваш разъем совместим с вашим считывателем RFID. Например, для считывателя RFID с разъемом «мама» RP-TNC требуется кабель с разъемом «папа» RP-TNC. 
• Длина. Всегда следите за тем, чтобы ваш кабель был достаточно длинным, чтобы считыватель мог работать оптимально независимо от местоположения. Однако более длинные кабели могут привести к чрезмерной потере мощности. Чтобы решить эту проблему, убедитесь, что считыватель RFID и антенна расположены относительно близко, чтобы можно было использовать более короткий кабель. 
• Толщина и рейтинг изоляции. Чем толще кабель, тем выше изоляция. Вы должны убедиться, что ваш кабель хорошо изолирован, чтобы избежать потери мощности. Чем он длиннее, тем он должен быть толще. 

Типы передач RFID

Технология RFID использует электромагнитные волны (EW) для передачи данных. В EW есть три основных частотных диапазона. Они включают:

• Низкая частота 
• Высокая частота
• Ультравысокая частота

Низкочастотные передачи

Это самая низкая частота передачи в электромагнитной волне. Он предлагает относительно узкий диапазон считывания и низкую скорость передачи. Вот его основные уникальные особенности:

• Работает в диапазоне частот 30–300 кГц. Однако большинство тегов имеют фиксированный диапазон 134 кГц или 125 kHz.
• У них есть диапазон считывания примерно 10 см. Метка, расположенная на расстоянии более 10 см от считывателя, не улавливает радиоволны считывателя. 
• Он стоит от 0.75 до 5 долларов за бирку и широко используется для отслеживания животных, автомобильных брелоков и контроля доступа. Они также идеально подходят для использования на металлических активах и в жидкой среде.

Хотя низкочастотные метки относительно доступны, они предлагают ограниченную память и низкую скорость передачи данных. По сути, они не идеальны, если вам нужна высокая скорость передачи данных. 

Высокочастотные передачи 

Эта категория передачи идеальна, когда ваше задание требует относительно большого расстояния чтения. Метки, использующие высокую частоту, могут обнаруживать радиоволны от считывающего устройства на расстоянии 30 см. 

Их основной частотный диапазон 13.56 MHz, и они стоят от 0.2 до 10 долларов за тег. Эта частота соответствует всем мировым стандартам, что делает ее идеальной для идентификации личности, управления библиотеками и контроля доступа.

Кроме того, высокочастотная передача применяется в технологии связи ближнего поля (NFC). 

Ультравысокая частота 

Несмотря на наличие сверхвысоких и чрезвычайно высоких частот, сверхвысокая частота является самой высокой частотой, используемой в RFID. Лучше всего работает в частотном диапазоне 300-3000 МГц, с основными частотами 860-960 МГц и 433 МГц. 

Эту частоту можно разделить на следующие категории:

• Активный RFID. Эти теги будут использовать диапазон 433 МГц. В редких случаях активный RFID применяет чрезвычайно высокий частотный диапазон до 2.45 ГГц. Он имеет дальность считывания до 100 метров и стоит от 25 до 50 долларов. Его диапазон считывания идеально подходит для отслеживания транспортных средств и использования в горнодобывающей и строительной промышленности. Однако он плохо работает в металлических и жидких средах. 
• Пассивный RFID. Технология использует 860–960 МГц и имеет диапазон считывания до 25 метров. Он стоит 0.09–20 долларов за метку и может использоваться в производственном, фармацевтическом, электронном, гоночном секторах и в цепочках поставок. У них высокая скорость передачи данных. 

Стандарты RFID 

Понимание стандартов RFID поможет вам выбрать лучший продукт для вашего бизнеса. Это также даст полезную информацию о правилах отрасли. 

Что такое стандарты RFID? 

Руководства RFID - это стандарты, которые позволяют одному производителю делать продукты совместимыми с продуктами другого производителя. Например, бирка изготовителя A должна хорошо работать со считывателем изготовителя B. 

Рекомендации RFID также регулируют, как происходит связь между считывателем и тегом.

Важность стандартов RFID 

Наличие стандартных правил в отраслях RFID упрощает использование продуктов RFID. Вот некоторые из ключевых преимуществ стандартизации RFID:

• Разработка дополнительных продуктов. Все RFID-продукты производятся по одним и тем же стандартам и поэтому дополняют друг друга. 
• Усиленная конкуренция. Стандарты RFID помогают расширить рынок и повысить конкуренцию. В результате цены на стандартизированные продукты будут справедливыми. 
• Повышает уверенность пользователей. Используя стандартизированный продукт, вы будете уверены, что качество и функциональность на высшем уровне. 

Кто устанавливает правила RFID? 

Две международные организации регулируют отрасль RFID. Они включают:

• Международная организация по стандартизации (ISO)
• Код продукции электроники Global Incorporated (EPCglobal)

В 1996 году ISO вступила в партнерские отношения с Международной электротехнической комиссией (IEC), чтобы регулировать использование технологии RFID. Позже ISO / IEC сформировал Объединенный технический комитет (JTC). 

Комитету было поручено заниматься различными проблемами RFID, включая радиоинтерфейс и соответствующие протоколы, содержание и форматирование данных, а также тестирование на соответствие. 

Помимо этих международных регулирующих органов, существуют региональные и национальные комитеты по стандартизации RFID. Основные из них:

• ETSI

ETSI означает Европейский институт телекоммуникационных стандартов. Этот орган уполномочен устанавливать стандарты для каналов радиоволновой связи в Европе. 

• FCC 

FCC означает Федеральная комиссия по связи. Этот орган отвечает за регулирование использования радиоволн для связи в Соединенных Штатах. 

Поскольку Европа и США были пионерами в регулировании технологии RFID, большинство стран приняли их стандарты. Только несколько государств, например Армения, разработали свой независимый стандарт. 

Приложения RFID 

Технология RFID имеет множество применений. Это в основном важный элемент систем обороны многих правительств по всему миру. Другие важные приложения включают:

• Управление запасами. Неважно, управляете ли вы супермаркетом, производственным предприятием или розничным бизнесом; Технология RFID упростит управление запасами! 
• Отслеживание активов. Технология RFID позволяет отслеживать ваше местоположение. Таким образом, вы сможете узнать, когда они выезжают из разрешенных зон, что предотвратит воровство.
• Отслеживание персонала. Менеджеры по персоналу используют RFID для отслеживания своего персонала. Они могут без проблем получать данные о посещаемости, производительности и многих других элементах. 
• Контроль доступа. Если вы хотите ограничить количество людей, которые могут получить доступ к определенной комнате, вы можете использовать технологию RFID. У всех авторизованных сотрудников будет бирка, которая поможет им получить доступ к месту. 
• Идентификация. Технология RFID используется в библиотеках, правительственных учреждениях и многих других учреждениях для упрощения идентификации.
• Отслеживание животных. Низкочастотные метки признаны мировыми стандартами для использования в отслеживании домашнего скота. Они хорошо прикрепляются к тканям животных, что делает их лучшими метками для отслеживания.
• Защита от подделок. В фармацевтическом секторе производители используют технологию RFID для аутентификации своей продукции. 

Другие виды использования технологии RFID включают управление цепочкой поставок, расчет времени гонок, троллинг, отслеживание посещаемости мероприятий, отслеживание транспортных средств и определение местоположения в реальном времени. 

Вы можете рассмотреть другое оборудование RFID, включая порталы RFID, принтеры RFID, преобразователи мощности RF и адаптеры GPIO. 

Что нужно знать перед покупкой системы RFID

Инвестиции в правильную систему RFID могут быть дорогостоящими. Вы можете потратить до 3500 долларов! Таким образом, вам следует провести обширное исследование потребностей, чтобы убедиться, что система принесет пользу вашему бизнесу.

• Учитывайте рентабельность инвестиций. Требуется ли установка системы RFID для вашего бизнеса? Увеличит ли это продажи и повысит эффективность? Перед тем, как начать процесс установки, вам следует провести технико-экономическое обоснование применения и стоимости. Покупайте его только в том случае, если вы уверены, что у вас достаточно большой прицел, чтобы управлять им с помощью этой технологии. Таким образом, вам будет гарантирована окупаемость инвестиций.
• Стоимость операции. Вы должны оценивать как постоянные, так и повторяющиеся расходы. Фиксированные расходы могут включать покупку считывателя RFID, меток RFID и принтеров RFID. С другой стороны, текущие расходы могут состоять из покупки лент для принтеров, вставок RFID и обновления программного обеспечения. После получения доступа ко всем вашим расходам отчет должен доказать, что вложения являются жизнеспособными. 
• Проверьте свое окружение. На системы RFID может влиять ваша среда. Прежде чем приступить к установке RFID, убедитесь, что он совместим с вашей средой. Таким образом вы избежите покупки компонентов RFID, которые не будут работать оптимально. Например, некоторые метки RFID не работают на металлических поверхностях. Таким образом, вам следует избегать этого, если вы хотите отслеживать металлический актив. 
• Учитывайте требования к персоналу. Помните, что эффективность вашей системы RFID будет зависеть от того, насколько хорошо выполняется обмен данными между тегом и считывателем. Таким образом, вам следует нанять профессионала, чтобы проверить наилучшее расположение и протоколы установки устройства. Кроме того, вы должны получить совет эксперта о лучших методах, чтобы убедиться, что технология работает оптимально. 

Инвестиции в систему RFID могут изменить правила игры. Однако то, получите ли вы выгоду, будет зависеть от того, насколько хорошо вы выполните проект. 

Учитывая, что технология RFID является относительно новой для многих людей, мы подготовили это исчерпывающее руководство для начинающих, которое поможет вам на каждом этапе внедрения системы RFID.