Wybierz chip RFID （IC）, który Ci odpowiada

Co to jest chip RFID?

Co to jest RFID Żeton? Na Układ RFID to mikroczip, który wykorzystuje fale radiowe do przesyłania danych do czytnika. Jest to najmniejsza część an Tag RFID ale najważniejsze, ponieważ posiada pamięć do przechowywania danych. 

Chip jest w większości umieszczony centralnie i otoczony zwiniętym drutem, znanym jako antena. Antena odpowiada za przekazywanie fal radiowych z chipa do czytnika. Gdy tag jest zasilany, emituje fale elektromagnetyczne zawierające wymagane informacje. 

Chipy RFID są wykorzystywane w zarządzaniu dostępem, dostępie bezpieczeństwa, systemach bibliotecznych, śledzeniu czasu (poprzez rejestrowanie elektroniczne), dokumentach identyfikacyjnych lub dokumentacji medycznej.

Historia chipów RFID

W 1982 roku Harry Stockman zaproponował, że gdyby każdy przedmiot miał unikalny identyfikator, to można byłoby identyfikować i śledzić określone przedmioty za pomocą fal radiowych. Pomysł ten zrewolucjonizowałby później systemy zarządzania zapasami i identyfikacji. Opublikował swoje odkrycia w czasopiśmie technicznym IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques jeszcze w tym samym roku.

W 1994 roku w MIT założyli laboratorium Auto-ID przez profesora Sandy'ego Pentlanda i badacza Davida Brocka (który ukuł termin „RFID”). Ich badania doprowadziły do ​​powstania EPCglobal Incorporated – organizacji odpowiedzialnej za globalną standaryzację technologii RFID. Stworzyli nowy system numeracji znany jako EPC (elektroniczny kod produktu). Tagi EPC zostały zaprojektowane tak, aby całkowicie zastąpić kody kreskowe ze względu na ich większy zakres funkcjonalności i ulepszone funkcje bezpieczeństwa, takie jak szyfrowanie.

Pod koniec 2000 r. firmy takie jak Gillette, Procter & Gamble, Motorola i UPS rozpoczęły testowanie technologii RFID w swoich konfiguracjach zarządzania łańcuchem dostaw. Tylko w 2002 r. ponad 110 milionów pozycji zostało oznakowanych do celów inwentaryzacji za pomocą chipów RFID, które przesyłały dane do elektronicznych urządzeń przenośnych noszonych przez pracowników po hali magazynowej.

Jak działa chip RFID?

Na rynku dostępne są dwa rodzaje chipów (tagów) RFID – aktywne i pasywne. Różnica między nimi polega na tym, że aktywne mają swoje źródła zasilania, a pasywne chipy pobierają energię z pola elektromagnetycznego czytnika. 

Chipy składają się z unikalnych układów scalonych, które można rozpoznać po falach radiowych z czytnika. Po włączeniu chip RFID prześle dane z powrotem do czytnika. Czytnik może przesyłać fale radiowe do anteny tagu w odległości do 100m. 

Chipy RFID wykorzystują określone standardy, dzięki którym są ze sobą kompatybilne. Tak więc jedno urządzenie odczyta wszystkie znajdujące się w pobliżu znaczniki zgodne ze standardami, bez względu na to, która firma je wyprodukowała. 

Elementy chipowe RFID

Czip RFID składa się z układu scalonego, który jest zwykle wykonany z krzemu i zapakowany w małą obudowę z anteną. Zwykle przypomina to małe ziarnko ryżu lub piasku.

Urządzenie RFID składa się z trzech elementów:

• Znacznik (chip)
• Transponder
• Czytnik

Znacznik zawiera informacje unikalne dla każdego elementu, podczas gdy transponder odbiera energię z jednostki czytnika poprzez indukcję elektromagnetyczną i przesyła ją z powrotem za pomocą fal radiowych.

Celem tej elektronicznej transakcji między czytnikiem a transponderem jest szybka identyfikacja obiektów poprzez podanie ich numeru elektronicznego kodu produktu (EPC) wraz z innymi informacjami przechowywanymi na chipie pamięci taga.

Funkcjonalność chipów RFID 

System RFID składa się z dwóch jednostek – jednej na każdym końcu łącza komunikacyjnego. 

• Czytnik jest podłączony do bazy danych poprzez punkt dostępowy, zwykle komputer lub programowalny sterownik logiczny (PLC).
• Czip działa jak transponder, dostarczając czytelnikowi informacji do przechowywania i/lub przekazywania w razie potrzeby. Komunikacja między czytnikiem a transponderem jest dwukierunkowa: może być inicjowana przez każdą ze stron.

Komunikacja z czytnika do transpondera odbywa się poprzez indukcję elektromagnetyczną przy użyciu sygnałów radiowych o wysokiej częstotliwości, które mogą przenikać różne materiały, takie jak plastik, drewno i beton, bez utraty intensywności sygnału. Tag RFID odbiera ten sygnał energetyczny i wykorzystuje go do wewnętrznego zasilania, zwiększając w ten sposób zasięg transmisji.

Czytniki stanowią część znacznie większego systemu, który obejmuje również komputer hosta, do którego są podłączone. W prawie wszystkich przypadkach urządzenie to jest połączone za pomocą sieci bezprzewodowych z innymi komputerami oraz różnymi bazami danych, z których może wydobywać informacje istotne dla jego roli w kontroli dostępu sieci. 

Na przykład, jeśli czytnik drzwi odczytuje tag, nie tylko identyfikuje i uwierzytelnia użytkownika, ale także przechowuje jego określone uprawnienia i sygnatury czasowe. Pomaga to monitorować ruch ludzi wjeżdżających na obszary o ograniczonym dostępie. Gwarantuje również odpowiedzialność wśród odwiedzających i pracowników.

Rodzaje chipów RFID

Obecnie na rynku dostępne są dwa różne typy chipów RFID:

• Chip krzemowy. Zawiera mikrochip, który jest zamknięty w cienkiej warstwie żywicy epoksydowej, a następnie włożony do małego plastikowego lub szklanego znacznika 
• Płytka drukowana (lub PCB). Ten chip nie zawiera żadnych części elektrycznych zgodnie z projektem. Zamiast tego składa się z wytrawionej miedzianej anteny połączonej z sąsiednim chipem komputerowym. 

W niektórych przypadkach chipy RFID mogą być wdrażane jako technologia krzemowa lub PCB, w zależności od ich przeznaczenia.

Podobnie jak chipy RFID, istnieją różne typy czytników RFID. Na przykład drukarka etykiet (która może również zawierać antenę do przesyłania danych) może drukować tylko nowe etykiety dla już zidentyfikowanych elementów. Z drugiej strony skanery palet (używane do szybkiej kontroli zapasów) wyglądają jak skanery montowane na suficie i wykorzystują anteny dalekiego zasięgu do identyfikacji tagów na dużych obszarach z bardzo dużą prędkością.

Jaka jest częstotliwość chipa RFID?

Specjalizujące się w technologii bezprzewodowej chipy RFID umożliwiają komunikację między przedmiotami. Dzięki różnym częstotliwościom roboczym do wyboru, od niskich częstotliwości (LF) do ultra-wysokich częstotliwości (UHF), a także możliwościom mikrofalowym, ta najnowocześniejsza technologia zmienia sposób, w jaki wchodzimy w interakcje z naszym światem.

• Chip RFID o niskiej częstotliwości: Chipy RFID o niskiej częstotliwości działają w zakresie częstotliwości od 30 KHz do 500 KHz, przy typowej częstotliwości 125 KHz. Te chipy mają krótkie zasięgi transmisji, zwykle od kilku cali do mniej niż sześciu stóp.
• Czip RFID wysokiej częstotliwości: Chipy RFID o wysokiej częstotliwości zazwyczaj działają w zakresie częstotliwości od 3 MHz do 30 MHz, przy czym najczęściej używaną częstotliwością jest 13.56 MHz. Standardowy zakres działania tych chipów waha się od kilku cali do kilku stóp.
• Chip RFID UHF: Czipy UHF RFID działają w zakresie częstotliwości od 300 MHz do 960 MHz, z typową częstotliwością 433 MHz. Mają zdolność czytania z odległości 25 stóp lub większej.
• Mikrofalowy chip RFID: Mikrofalowe chipy RFID działają na częstotliwości 2.45 GHz i mają możliwość odczytu z odległości 30 stóp lub większej.

Identyfikacja chipów RFID

Podstawową funkcją identyfikacji jest uwierzytelnianie: weryfikacja, czy ludzie i towary są tym, za kogo się podają. Ten proces musi równoważyć trzy czynniki: 

• Prywatności – zapewnienie, że osoby nie mogą zostać zidentyfikowane, jeśli nie zostały upoważnione do dostępu do określonych zasobów
• Bezpieczeństwo – uniemożliwienie dostępu osobom niepowołanym 
• Wygoda – maksymalnie uprościć i przyspieszyć proces identyfikacji

Identyfikacja chipów RFID jest prosta i wydajna. Każda upoważniona osoba musi posiadać znacznik RFID, który zawiera wszystkie jej dane na chipie. Aby umożliwić im dostęp, czytnik RFID zeskanuje tag, otrzyma dane i porówna je z istniejącą bazą danych. Jeśli pasują do siebie, dana osoba ma dostęp i odwrotnie. 

Gdy przedmioty zawierające wbudowane znaczniki RFID przechodzą przez punkt wyjścia w systemie zarządzania łańcuchem dostaw, przechodzą obok jednego lub kilku czytników. 

Za każdym razem unikalny numer seryjny tagu jest przesyłany do czytnika, gdzie jest dekodowany na oryginalne dane, tłumaczony na postać czytelną dla człowieka, a następnie przesyłany do centralnej bazy danych w celu przechowywania. Ten proces jest taki sam niezależnie od typu używanego czytnika.

Bezpieczeństwo chipów RFID  

Przesyłany sygnał elektromagnetyczny rozchodzi się w przestrzeni w sposób przypominający falę. Koncepcja ta stanowi podstawę wszystkich systemów komunikacji bezprzewodowej, takich jak telefony bezprzewodowe, radio FM, telefonia komórkowa i różne inne systemy komunikacji dalekiego i krótkiego zasięgu, z których korzystamy na co dzień. 

Siła i kierunek każdego sygnału będzie się różnić w zależności od kilku czynników, takich jak:

• Moc wyjściowa anteny nadawczej 
• Odległość między nadajnikiem a odbiornikiem 
• Przeszkody, takie jak ściany lub meble
• Warunki atmosferyczne 
• Obecność innych nadajników RF

Ponieważ sygnały RFID mają niską moc, napotykają wiele wyzwań związanych z penetracją, gdy napotykają źródła zakłóceń. W związku z tym wymagają bliskości czytnika w celu przekazania informacji (zwykle do 100 metrów). 

Dodatkowo informacje przechowywane w chipie RFID są szyfrowane. W związku z tym cyberprzestępcy mogą uzyskać dostęp do informacji, chyba że ukradną specjalnie przypisany czytnik RFID. 

 Zastosowania chipa RFID

Chipy RFID mogą być używane w wielu różnych aplikacjach, takich jak:

• Automatyczna identyfikacja klienta 
• Zautomatyzowane systemy poboru opłat
• E-bilety/elektroniczne karty pokładowe
• Systemy kontroli dostępu
• Zrobotyzowane systemy naprowadzania
• Zarządzanie łańcuchem dostaw
• Nadzór wyrobów/oznakowanie zabezpieczające

RFID działa dobrze w otwartych przestrzeniach, gdzie jest niewiele fizycznych przeszkód zakłócających transmisję sygnału, jego wydajność nie jest tak dobra, jeśli chodzi o przechodzenie przez ściany, podłogi, a nawet ciasno zapakowane towary. To wyjaśnia, dlaczego RFID nie zastąpiło kodów kreskowych, w których przedmioty są ułożone jeden na drugim. 

Jednak RFID najlepiej nadaje się do oznaczania dużych obiektów, które prawdopodobnie nie będą się zbytnio przemieszczać podczas transportu (takich jak pojazdy). Mają lepsze przechowywanie niż kody kreskowe, co czyni je idealnymi do znakowania towarów, które do identyfikacji wymagają dużej ilości danych.

Na przykład, Tag RFID może przechowywać dane, takie jak data ostatniego stanu magazynowego, ostatni zakup, data produkcji i numer partii, a także inne kluczowe informacje. Wręcz przeciwnie, kod kreskowy jest podatny na zniszczenie związane ze środowiskiem i przechowuje niewiele informacji. Czynniki te sprawiły, że technologia RFID w wielu zastosowaniach zastąpiła kody kreskowe. 

Podobne artykuły:

• Jaki jest format NDEF?
• Czym są standardy RFID? Przewodnik all-inclusive
• Częstotliwość LF, HF i UHF: jaka jest różnica?