Una explicación detallada de los dos componentes de la tecnología RFID

La tecnología de Identificación por Radiofrecuencia (RFID) es una tecnología de identificación automática sin contacto. Su principio básico es utilizar señales de radiofrecuencia y sus características de acoplamiento espacial y transmisión para identificar automáticamente objetos que deben ser identificados por objetos estacionarios o en movimiento.

Un sistema RFID generalmente consta de dos partes: la etiqueta electrónica y el lector. La etiqueta electrónica y el lector logran un acoplamiento espacial (sin contacto) de señales RF mediante elementos de acoplamiento. Dentro del canal de acoplamiento, la transferencia de energía y el intercambio de datos se realizan basándose en relaciones temporales. Existen dos tipos de acoplamiento de señal RF entre el lector y la etiqueta electrónica.

1) Acoplamiento inductivo: el acoplamiento se logra mediante un campo magnético alterno de alta frecuencia en el espacio, basado en la ley de la inducción electromagnética.

(2) Acoplamiento electromagnético de retrodispersión: En el modelo de principio de radar, las ondas electromagnéticas emitidas se reflejan en el objetivo al entrar en contacto y transportan la información del objetivo, basándose en las leyes de propagación espacial de las ondas electromagnéticas.

El acoplamiento inductivo es generalmente adecuado para sistemas RFID de corto alcance que operan a frecuencias medias y bajas. Las frecuencias típicas de funcionamiento son: 125kHz, 225kHz y 13,56MHz. El alcance de reconocimiento es inferior a 1 m, con una distancia típica de trabajo de 10 cm~20 cm. El método de acoplamiento electromagnético por retrodispersión es generalmente adecuado para sistemas RFID de larga distancia que operan a altas frecuencias y a niveles de microondas. Las frecuencias típicas de funcionamiento incluyen: 433MHz, 868MHz, 915MHz, 2,45GHz y 5,8GHz. El rango de reconocimiento es superior a 1 m, con un alcance típico de 3 m~10 m.

Las etiquetas electrónicas, también conocidas como etiquetas de radiofrecuencia, transpondedores o portadores de datos, colocan etiquetas electrónicas al artículo a identificar y son los verdaderos portadores de datos del sistema RFID. Generalmente, las etiquetas electrónicas consisten en una antena de etiqueta y un chip dedicado para etiquetas.

Dependiendo del método de fuente de alimentación, las etiquetas electrónicas pueden dividirse en etiquetas activas y pasivas. Las etiquetas activas tienen baterías integradas, mientras que las pasivas no.

Un lector, también conocido como dispositivo de lectura, puede ser un dispositivo de lectura/escritura o solo lectura. Cuando un artículo que se va a identificar con una etiqueta electrónica pasa por su rango de lectura, extrae automáticamente y sin contacto la información de identificación acordada de la etiqueta, logrando así la identificación automática o la recogida automática de la información de identificación.

Tecnología de dispositivos de onda superficial acústica

Las ondas acústicas superficiales (SAW) son ondas mecánicas que se propagan sobre la superficie de cristales piezoeléctricos, con una velocidad sonora de solo una centésima milésima parte de la velocidad de la onda electromagnética, lo que resulta en muy poca atenuación de propagación. Los dispositivos SAW se fabrican utilizando tecnología microelectrónica sobre sustratos piezoeléctricos para fabricar transductores electroacústicos en forma de horquilla y acopladores reflectores. Al utilizar el efecto piezoeléctrico del material sustrato, las señales eléctricas se convierten en señales acústicas mediante la entrada a un transductor interdedos (IDT), que queda confinado a la superficie del sustrato y luego se restaura a señales eléctricas. Esto permite el proceso de conversión eléctrico-acústico-eléctrico, completando el procesamiento de señales eléctricas y produciendo dispositivos electrónicos para diversas aplicaciones. Los dispositivos de onda acústica superficial fabricados mediante tecnología avanzada de procesamiento microelectrónico presentan ventajas como tamaño compacto, ligereza, alta fiabilidad, buena consistencia, multifuncionalidad y diseño flexible. Se han utilizado ampliamente en comunicaciones, televisión, control remoto y sistemas de alarma, con cientos de millones de teléfonos móviles y televisores que emplean múltiples filtros de ondas acústicas superficiales. Con el rápido desarrollo de la tecnología de procesamiento, los dispositivos SAW cubren ahora frecuencias de operación de 10MHz~2,5GHz, convirtiéndolos en componentes clave indispensables en la industria moderna de la información.

Principio de funcionamiento de las etiquetas electrónicas pasivas SAW

Las etiquetas electrónicas pasivas SAW utilizan modulación por reflexión para transmitir la información de la etiqueta al lector.

Una etiqueta SAW consta de un transductor cruzado y varios reflectores, con dos líneas de bus del transductor conectadas a la antena de la etiqueta electrónica. La antena del lector envía periódicamente pulsos de consulta de alta frecuencia. Dentro del rango de recepción de la antena de etiqueta electrónica, los pulsos de alta frecuencia recibidos se convierten en ondas acústicas superficiales por el transductor intercalado y se propagan en la superficie del cristal. El grupo reflector refleja parcialmente las ondas incidentes de la superficie y las devuelve al transductor de dedos cruzados, que luego convierte la cuerda de pulso sonoro reflejado en una cuerda de pulso eléctrico de alta frecuencia. Si el grupo reflector está diseñado según un patrón específico para que la señal reflejada represente la información de codificación especificada, entonces el lector recibe una cadena de pulsos eléctricos reflectantes de alta frecuencia con el código específico de ese elemento. Mediante la demodulación y el procesamiento, se logra la identificación automática.

Debido a la lenta velocidad de propagación de las ondas acústicas superficiales, el tren de pulsos reflejado efectivo solo regresa al lector tras un retraso de varios microsegundos. Durante este retraso, las reflexiones de interferencia alrededor del lector se atenuan y no interfieren con la señal efectiva de la etiqueta electrónica de onda acústica superficial.

Aplicaciones pasivas de etiquetas electrónicas SAW

Las etiquetas electrónicas que utilizan tecnología de ondas acústicas superficiales comenzaron a finales de los años 80 y, en los últimos años, la investigación sobre etiquetas acústicas de ondas superficiales se ha convertido en un tema candente. Las etiquetas electrónicas de onda acústica superficial representan un nuevo logro del sistema que aplica electrónica moderna, acústica, tecnología de procesos planos semiconductores, radar y tecnologías de procesamiento de señales. Son un nuevo tipo de tecnología de identificación automática sin contacto distinta del reconocimiento de chips de CI.

Dado que los dispositivos SAW operan en la banda RF, son pasivos y altamente resistentes a interferencias electromagnéticas. Por lo tanto, las etiquetas electrónicas implementadas con tecnología SAW tienen ciertas ventajas únicas y sirven como complemento a la tecnología de circuitos integrados. Sus principales características son:

1. Alcance de lectura amplio y fiable, hasta varios metros;

2. Puede usarse en productos metálicos y líquidos;

3. Simple coincidencia entre chips de etiquetas y antenas, bajos costes de fabricación;

4. No solo puede reconocer objetos estacionarios, sino que también puede reconocer objetos en movimiento a alta velocidad a velocidades de hasta 300 km/h;

5. Puede usarse en entornos hostiles como diferencias de temperatura (-100°C~300°C) y fuertes interferencias electromagnéticas.

La tecnología de etiquetas electrónicas tiene una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la gestión logística, la recaudación de peajes en carreteras y puentes, transporte público, control de acceso, antifalsificación, monitorización y identificación de la salud y seguridad de granjas, prevención y recogida de robos en supermercados, clasificación de equipaje de aerolíneas, seguimiento de paquetes, control y seguimiento de líneas de montaje en fábricas, gestión de equipos y activos, competiciones deportivas y más.

Las etiquetas SAW también son adecuadas para medir cambios en parámetros como presión, tensión, torsión, aceleración y temperatura, como la posición caliente del eje en sistemas de detección de temperatura infrarroja de eje ferroviario, escalas de raíl, sistemas de detección de sobrecarga y presión de neumáticos de automóviles.

La etiqueta acústica de onda superficial OIS-W producida por Baumer Ident GmbH en Alemania y el sistema de onda acústica superficial SOFIS de Siemens se han utilizado con éxito en el sistema automático de cobro de peaje a pasos de paso en Oslo, Noruega, y en el sistema de posicionamiento de llegada a estaciones de tren en Múnich, Alemania. En Estados Unidos, empresas como Identtronix, i-Ray y RF-SAW también producen etiquetas electrónicas comerciales SAW.