Radio Frequency Identification (RFID)-Tags werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der Bestandsverfolgung bis zur Identifizierung für die Zugangskontrolle. Aber woraus genau bestehen diese RFID-Tags? In diesem Beitrag werden wir die verschiedenen Komponenten einer untersuchen RFID-Tag und die Materialien, aus denen sie bestehen.
Der RFID-Chip (IC)
An RFID-Chip, oder integrierter Schaltkreis, ist ein Halbleiterbauelement mit einer eingebauten Logik- und Speichereinheit, die zum Speichern und Verarbeiten von Daten verwendet werden kann.
Ein RFID-Chip enthält typischerweise eine Antenne, die Hochfrequenzsignale von einer Abfrageantenne empfängt, um Daten abzurufen oder Steuerbefehle zu empfangen. Es enthält auch einen Mikroprozessor zum Steuern der Kommunikation zwischen dem Abfragegerät und dem Etikett sowie zum Ausführen von Anweisungen im Namen des Benutzers.
Darüber hinaus ist auf den meisten RFID-Chips ein sicheres Element wie EEPROM oder Flash-Speicher vorhanden, um Informationen wie eindeutige Kennungen, Passwörter und andere sensible Daten zu speichern.
RFID-Chips werden in vielen Anwendungen wie Zugangskontrollsystemen, automatisierten Mauterhebungssystemen, Fahrzeugortungssystemen, Bibliotheksverwaltungssystemen und Asset-Tracking-Lösungen verwendet.
Ein einzelner RFID-Chip kann mehrere Protokollstacks enthalten, die die Möglichkeit bieten, mit verschiedenen Lesegeräten mit unterschiedlichen Protokollen zu kommunizieren, während immer noch dasselbe physische Gerät verwendet wird.
Die Verwendung fortschrittlicher Verschlüsselungstechniken erschwert das Klonen oder Modifizieren von Daten, die auf einem RFID-Chip gespeichert sind, ohne dessen Passwort zu kennen.
Die RFID-Tag-Antenne
RFID-Tag-Antennen sind so konzipiert, dass sie eine hohe Empfindlichkeit und Richtcharakteristik aufweisen. Das Design der Antenne ist entscheidend für die Optimierung der Tag-Leistung. Im Allgemeinen sind die RFID-Tag-Antennen spiralförmig gestaltet, um ihre Signalempfangsfähigkeiten zu maximieren. Um die Eigenschaften der Antenne weiter zu verbessern, können mehrere Antennenelemente verwendet werden, wie z. B. Doppeldipole oder gefaltete Dipole, die einen fokussierteren Signalempfang in bestimmten Richtungen ermöglichen.
Das für die Antennenkonstruktion verwendete Material ist entscheidend für die Gewährleistung eines ordnungsgemäßen Betriebs. Metalle wie Kupfer, Silber und Aluminium werden aufgrund ihrer ausgezeichneten elektrischen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit bevorzugt. Je nach Größe und Komplexität des RFID-Systems können unterschiedliche Methoden zum Aufbau von Antennen verwendet werden, wie z. B. Kupferätzen, Siebdruck oder Folienprägung. Der Siebdruck ist in der Regel schneller als andere Methoden, da keine zusätzlichen Schritte erforderlich sind.
Weitere Verbesserungen können an RFID-Tag-Antennendesigns vorgenommen werden, indem dielektrische Substrate integriert werden, die die Verstärkungseffizienz erhöhen, während die Strahlbreite reduziert und die Strahlungsmuster bei höheren Frequenzen verbessert werden. Darüber hinaus muss bei der Auswahl der Betriebsfrequenz des RFID-Tags aufgrund ihres Einflusses auf das Antennendesign und die Gesamtleistung des Tags sorgfältig überlegt werden.
RFID-Tag-Substrat
RFID-Tag-Substrate sind eine wesentliche Komponente in der RFID-Tag-Infrastruktur. Sie bieten Unterstützung für andere Komponenten, wie die Antenne und den IC-Chip (Integrated Circuit), damit sie angebracht werden und ordnungsgemäß funktionieren.
Abhängig von der Anwendung, in der ein passiver RFID-Tag verwendet wird, können Substrate entweder starrer oder flexibler Natur sein. Für Anwendungen, bei denen Tags rauen Umgebungsbedingungen wie extremen Wetter- oder Temperaturschwankungen ausgesetzt werden müssen, werden flexible Substrate aufgrund ihrer Fähigkeit, diesen Elementen zu widerstehen, immer beliebter.
Häufig verwendete Materialien für RFID-Tag-Substrate umfassen Polymere wie PVC und PET, Styrol, Phenole, Papier und verschiedene andere Kunststoffe.
RFID-Tag-Substrate sind so konzipiert, dass sie sehr langlebig und widerstandsfähig gegen eine Vielzahl von Umgebungsbedingungen sind, einschließlich extremer Temperaturen, Feuchtigkeit, Sonnenlicht, chemischer Einwirkung, Abrieb und Korrosion.
Sie bieten auch mechanischen Schutz für die Komponenten und Verbindungen. Eine Seite ist mit einem Klebematerial beschichtet, um das Etikett an einem Objekt oder einer Oberfläche zu befestigen. Dieser Klebstoff wurde entwickelt, um sicherzustellen, dass das RFID-Tag sicher befestigt bleibt, auch wenn es verschiedenen Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist.
Darüber hinaus ist es wichtig, dass das Substratmaterial eine glatte Druckoberfläche für das Design des Antennenlayouts bereitstellt und jegliche statische Aufladung während des Betriebs ableitet. Schließlich ist es wichtig, dass das Substrat Stabilität unter verschiedenen Betriebsbedingungen bietet.
Andere Materialien
Im Laufe der Jahre wurden RFID-Transponder für viele verschiedene Anwendungen verwendet, so dass Transponder in Hartplastik eingebettet wurden, um sie zu schützen, sowie in Keramik, um sie vor Hitze zu schützen. Einige Tags können in Metall eingebettet werden – wie z. B. Armored-RFID-Tags – wodurch sie für raue Umgebungen geeignet sind, in denen herkömmliche Tags nicht überleben würden.
RFID-Tags (Radio Frequency Identification) sind kleine, aber leistungsstarke Geräte, mit denen wir Artikel einfach und genau verfolgen können. Zu den Schlüsselkomponenten dieser Geräte gehören Silizium-Mikrochips, Antennen aus geätztem Kupfer, Aluminium oder leitfähiger Tinte; PET/Papiersubstrate; und Etiketten, die mit Informationen über den Inhalt jedes Tags bedruckt sind.
Je nachdem, wie es verwendet wird und in welcher Umgebung es überleben muss, können auch zusätzliche Materialien erforderlich sein, wie z. B. Hartplastik oder Keramik für extreme Temperaturen oder Metall für harte Industrieumgebungen. Zu verstehen, was jede Komponente tut und wie jedes Material dazu beiträgt, hilft uns, unsere RFID-Tags funktionieren einwandfrei, egal unter welchen Bedingungen sie auftreten können!
