Tagi RFID – ich działanie i rodzaje

Jak działają tagi RFID?

RFID (Radio Frequency Identification) to technologia, w której informacje przechowywane w chipie taga RFID mogą być odczytywane zdalnie, bez fizycznego kontaktu, z wykorzystaniem energii fali RF emitowanej przez antenę czytnika RFID. Sam tag RFID składa się z chipa i dołączonej do niego anteny, za pomocą której odbiera sygnał i odpowiada zwrotnie do czytnika. Tagi RFID są bardzo zróżnicowane i znacząco wpływają na sukces całego systemu RFID. Występują w różnej fizycznej formie, różnią się m.in. zakresem odczytu, ceną, metodą mocowania do produktu, itd.

Jak zbudowane są tagi RFID?

Tagi RFID zbudowane są z 2 elementów:

  1. układu scalonego (chip’a), który jest sercem znacznika RFID i to w nim przechowywane są wszelkie informacje. Niektóre chip’y mogą przechowywać więcej informacji niż inne. Większość znaczników UHF jest zgodna ze standardem Class 1 Generation 2 (ISO 18000-6C) i wykorzystuje 96 bitów pamięci do przechowywania EPC (Electronic Product Code), co jest wystarczającą ilością miejsca do przechowywania 24 znaków szesnastkowych (0-9, A-F). Jednak niektóre tagi są droższe, ponieważ posiadają rozszerzoną pamięć użytkownika do przechowywania większej ilości informacji.
  2. cewki antenowej, której rozmiar ma wpływ na zasięg działania znacznika RFID. Tag o małym rozmiarze posiada małą cewkę antenową, co daje krótszy zasięg odczytu, podczas gdy większe znaczniki z większymi cewkami ten zasięg odczytu będą miały większy. Dodatkowo na zasięg anteny duży wpływ ma środowisko, które je otacza. Woda i metal odpowiednio pochłaniają i odbijają falę RF i znacząco obniżają skuteczność systemów RFID. W takim środowisku stosuje się specjalne znaczniki, które są mniej podatne na wpływy wody i metalu.

Formy znaczników RFID

Mówiąc o formie tagu RFID mamy na myśli w jego fizyczną postać. W zależności od zastosowania znaczniki RFID mają różne kształty i rozmiary, mogą być naniesione na etykietę lub być umieszczone w ochronnej obudowie.

Rodzaje tagów RFID:

Inlay jest najbardziej podstawową formą znacznika RFID. Występuje zwykle jako przeźroczysta etykieta, na której naniesiony jest elektroniczny chip i antena. Etykiety te mogą występować z klejem, który służy do trwałego naniesienia znacznika na element.

Label jest to etykieta RFID papierowa lub syntetyczna, która zawiera w sobie chip i antenę, a także umożliwia zadruk tej etykiety np. kodem kreskowym lub innym dowolnymi znakami.

Obudowy – tag RFID może być umieszczony w specjalnej obudowie. Jest to najróżnorodniejszy sposób dostarczania znaczników RFID. Taka obudowa może chronić przed uderzeniami, temperaturą, wilgotnością, wodą, stycznością z powierzchnią metalową. Może także posiadać specjalne mocowania.

Rodzaje tagów RFID

W zależności od sposobu zasilania tagów RFID wyróżniamy tagi aktywne i pasywne.

Aktywne tagi RFID są zasilane z baterii i aktywnie transmitują sygnał. Mają dłuższy zasięg odczytu i są droższe ze względu na koszt baterii i nadajnika.

Pasywne tagi RFID nie mają wbudowanego zasilania. Energia do aktywacji chipa pochodzi wyłącznie z fali emitowanej przez czytnik RFID. Są one znacznie tańsze niż znaczniki aktywne i generalnie mają mniejszy zasięg.

Rodzaje pamięci w tagach RFID

Tagi RFID pracujące w paśmie częstotliwości UHF zgodne z normą EPC Global Class 1 Gen 2 posiadają 4 typy pamięci:

  1. pamięć EPC (Electronic Product Code Memory),
  2. pamięć użytkownika (User Memory),
  3. pamięć TID (Tag Identification Memory),
  4. pamięć zastrzeżona (Reserved Memory).

Banki pamięci EPC i User memory to banki, które „przenoszą” nasze informacje. Dwa pozostałe banki przechowują dane kontrolne. Pamięć użytkownika czyli User memory jest bankiem, który nie musi występować w strukturze tagu. Pamięć ta jest opcjonalna i wykorzystuje się ją w tagach, w których użytkownik wymaga dodatkowego miejsca na zapis informacji np. w sytuacji gdy bank EPC jest dla niego zbyt mały.

EPC Memory przechowuje kod EPC czyli elektroniczny kod produktu. Ma minimum 96 bitów zapisywalnej pamięci. Istnieją tagi, które mają możliwość przydzielania większej ilości bitów do pamięci EPC. Wiele z nich występuje z pamięcią 128 bit, istnieją również takie, które posiadają nawet 496 bit pamięci EPC. Kod EPC z tego banku najczęściej używa się jako unikalny identyfikator tagu. Jest to pierwszy zapisywalny bank w tagu RFID.

User Memory – stosowana jeśli użytkownik potrzebuje więcej pamięci niż ta dostępna w banku EPC. Zwykle jest to 512 bit, ale są też znaczniki RFID, które posiadają 4k lub nawet 8kB. Jest to drugi zapisywalny bank w tagu RFID.

TID Memory pamięć ta jest używana tylko do przechowywania unikalnego numeru identyfikacyjnego nadanego przez producenta, który wyprodukował dany znacznik. Tej części pamięci nie można zmienić.

Reserved Memory – bank pamięci przechowujący hasło dostępu (access password) i hasło niszczące (kill password). Każde z haseł ma 32 bity. Hasło niszczące trwale dezaktywuje tag (bardzo rzadko używane), a hasło dostępu jest ustawione, aby blokować i odblokowywać możliwości zapisu znacznika. Większość użytkowników nie używa tego obszaru pamięci, chyba że ich aplikacje zawierają poufne dane.

Jak dobrać tagi RFID?

Przy wyborze tagów RFID należy wziąć po uwagę:

  • region geograficzny, gdzie tagi będą stosowane – podobnie jak z czytnikami i antenami, tak i tutaj należy dobrać znacznik RFID zgodnie z częstotliwością, która jest prawnie dopuszczona na danym obszarze geograficznym. Dodatkowo należy pamiętać, aby zarówno czytnik jak i tag RFID były zestrojone w tym samym paśmie. co pozwoli im się komunikować.
  • czynniki zewnętrzne – jeśli tag RFID będzie musiał być odporny na ekstremalne temperatury, zapylenie, wodę, brud lub intensywny proces prania to konieczny jest wybór takiego znacznika RFID, którego budowa pozwoli wytrzymać takie warunki.
  • powierzchnie montażową, na którą zostanie naniesiony tag RFID – na ogół znaczniki działają dobrze na powierzchniach takich jak plastik, drewno, tektura. Tylko niektóre tagi RFID są w stanie pracować na powierzchni metalowej, szklanej lub w otoczeniu cieczy. Tagi przeznaczone do pracy na bardziej wymagającym podłożu kosztują więcej niż typowe znaczniki.
  • ilość dostępnego miejsca na fizyczną aplikacje taga RFID – znaczniki są produkowane w różnych rozmiarach i kształtach, by móc jak najlepiej dopasować je do konkretnych rozwiązań. W zależności od projektu i ilości miejsca na obiekcie, który ma być oznaczony rozmiar może odgrywać kluczową rolę w doborze idealnego znacznika.
  • sposób mocowania taga RFID – kształt i materiał, z którego jest wykonany obiekt to dwa ważne aspekty przy wyborze mocowania znacznika RFID. Większość tagów jest mocowana przy użyciu specjalnych klejów (np. na powierzchniach tekturowych), a część z nich wymaga użycia nitów lub śrub by przymocować je np. do metalowych palet.
  • wymagany zakres odczytu – by dobrać ten najodpowiedniejszy należy przetestować różne znaczniki. Trzeba także pamiętać, że istnieje wiele innych czynników wpływających na zakres odczytu RFID, m.in. wzmocnienie anteny, moc nadawania czytnika czy orientacja samego taga RFID.
  • sposób programowania tagów RFID – można bazować na danych, które już są zaprogramowane w tagu RFID lub samodzielnie programować tagi konkretnymi danymi. Sposób programowania może determinować wybór znacznika RFID. Tagi, tak jak etykiety, można programować z wykorzystaniem drukarek RFID, a tylko nie które z nich można zaprogramować z wykorzystaniem ręcznego czytnika RFID.

Tagi RFID na metal

Powierzchnie metalowe odbiją falę emitowaną przez czytnik RFID i powodują zakłócenia, z którymi nie radzą sobie standardowe tagi RFID. W celu pokonania tej przeszkody producenci tagów stworzyli specjalne znaczniki RFID, w których zastosowano dodatkową warstwę materiału oddzielającą antenę RFID od metalowego obiektu, na którym jest zamontowany tag.

Popularne jest wykorzystanie tagów RFID do oznakowania metalowych narzędzi chirurgicznych, narzędzi przemysłowych oraz zasobów IT  takich jak laptopy i serwery. Tagi RFID na metal mają także zastosowanie w przemyśle i produkcji, gdzie identyfikuje się metalowe półprodukty.

Z racji, iż wiele metalowych obiektów oznaczonych RFID jest narażonych na wymagające warunki zewnętrzne to również same tagi muszą także być na nie odporne. Na rynku są dostępne znaczniki RFID, które są w stanie sprostać wysokim temperaturom, są wytrzymałe na uderzenia, itp.

Udostępnij ten artykuł