برچسب های فرکانس بالا RFID

مروری بر برچسب های الکترونیکی فرکانس بالا RFID
برچسب های الکترونیکی RFID فرکانس بالا عمدتا از آنتن ها سنتز می شوند که با حکاکی یا چاپ ساخته می شوند. تفاوت کارت های فرکانس بالا این است که فاصله خواندن/نوشتن طولانی تر، عملکرد پایدار، سرعت خواندن/نوشتن سریع و پاسخ سیگنال حساس دارند؛ اندازه های برچسب با هر مشخصه ای می توانند برای پاسخگویی به نیازهای مختلف کاربران طراحی شوند؛ مواد برچسب متنوع و نرم هستند و امکان بسته بندی دلخواه را فراهم می کنند؛ چندین خوانش می توانند به طور همزمان خوانده شوند و ویژگی های ضد برخورد دارند.

تگ های الکترونیکی فرکانس بالا RFID عمدتا در اینجا استفاده می شوند
۱. اعمال راهروهای امن ورودی و خروجی محوطه و مدرسه خانگی
۲. کاربرد سیستم های مدیریت کتابخانه
۳. درخواست حضور پرسنل در پارک های کسب وکار، سایت های ساخت چاه و شرکت های مواد منفجره غیرنظامی
۴. کاربردهای ضد جعل برای مصرفی ها
۵. ابزارهای و کاربردهای مدیریت شستشو
۶. سیستم دسترسی به پرسنل کنفرانس بزرگ
۷. سیستم مدیریت دارایی های ثابت
۸. مدیریت و کاربرد سیستم های لجستیک دارویی
۹. مدیریت قفسه های هوشمند
۱۰. مدیریت موجودی جواهرات.

ویژگی های برچسب های الکترونیکی فرکانس بالا RFID
۱. فرکانس عملیاتی ۱۳.۵۶ مگاهرتز است که طول موج آن تقریبا ۲۲ متر می باشد.
۲. به جز مواد فلزی، طول موج ها در این فرکانس می توانند از بیشتر مواد عبور کنند، اما اغلب فاصله خواندن را کاهش می دهند. تگ ها باید حداقل ۴ میلی متر از فلز فاصله داشته باشند و عملکرد ضدفلزی آن ها در چندین باند فرکانسی نسبتا خوب است.
۳. این گروه در سراسر جهان بدون محدودیت خاصی شناخته شده است.
۴. حسگرها معمولا به شکل برچسب های الکترونیکی هستند.
۵. اگرچه ناحیه میدان مغناطیسی در این فرکانس به سرعت کاهش می یابد، اما می تواند ناحیه خواندن/نوشتن نسبتا یکنواخت ایجاد کند. این سیستم دارای ویژگی های مقاوم در برابر برخورد است و می تواند به طور همزمان چندین برچسب الکترونیکی را بخواند.
۷. برخی اطلاعات داده ای را می توان در برچسب ها نوشت.


کاربردهای فنی برچسب های الکترونیکی فرکانس بالا RFID
محصولات RFID برد کوتاه از محیط های سخت مانند لکه های روغن و آلودگی گرد و غبار نمی ترسند و می توانند بارکدها را در چنین محیط هایی جایگزین کنند، مثلا هنگام ردیابی اشیاء در خطوط مونتاژ کارخانه.
محصولات RFID برد بلند عمدتا در ترافیک استفاده می شوند و فاصله شناسایی تا ده ها متر می رسد، مانند جمع آوری خودکار عوارض یا تأیید هویت خودرو.
۱. در خرده فروشی، کاربرد فناوری بارکد باعث شده است که هر پیوندی از ده ها هزار نوع محصول، قیمت ها، منشأ، دسته ها، دسته ها، موجودی و فروش به صورت منظم مدیریت شود.
۲. با به کارگیری فناوری شناسایی خودکار خودرو، مکان های پولی مانند جاده ها، پل ها و پارکینگ ها از صف های خودرو برای ترخیص گمرکی جلوگیری می کنند که باعث کاهش زمان تلف شده و بهبود چشمگیر کارایی حمل ونقل و ظرفیت امکانات حمل ونقل می شود.
۳. در خطوط تولید خودکار، هر مرحله از کل فرآیند تولید محصول تحت نظارت و مدیریت دقیق قرار دارد
۴. در محیط های سخت مانند گرد و غبار، آلودگی، سرما و گرما، استفاده از فناوری RFID مسافت طولانی باعث می شود رانندگان کامیون مجبور شوند برای انجام مراحل از خودرو پیاده شوند.
۵. در مدیریت عملیات اتوبوس، سیستم شناسایی خودکار زمان های ورود و خروج وسایل نقلیه را در ایستگاه های مختلف مسیر به دقت ثبت می کند و اطلاعات قابل اعتماد و لحظه ای برای اعزام خودرو و مدیریت عملیات کامل ارائه می دهد.
۶. در مدیریت تجهیزات، سیستم شناسایی خودکار RFID می تواند مکان خاص دستگاه را به خواننده RFID متصل کند و فرآیند را هنگام خروج دستگاه از موقعیت خواننده تعیین شده ضبط کند.

برچسب های الکترونیکی RFID کاربردهای فنی گسترده ای دارند. کاربردهای معمول شامل: تراشه های حیوانی، کنترل دسترسی، شناسایی بسته های هوایی، مدیریت ردیابی اسناد، ردیابی و شناسایی بسته ها، دامپروری، مدیریت لجستیک، تجارت سیار، ضد جعل محصول، زمان بندی ورزشی، مدیریت جریمه، دستگاه های ضد سرقت تراشه خودرو، کنترل پارکینگ، اتوماسیون خط تولید، مدیریت مواد و موارد دیگر است.

 

برچسب های فرکانس بالا RFIDپیشرفت دانش

۱. روش های کاری

حالت های عملیاتی پایه سیستم های RFID به سیستم های Full Duplex، Half Duplex و Sequential (SEQ) تقسیم می شوند.

فول دوپلکس به این معناست که تگ RFID و خواننده/نویسنده می توانند اطلاعات را به طور همزمان به یکدیگر منتقل کنند. نیمه دوطرفه به این معناست که اطلاعات می تواند به صورت دوطرفه بین برچسب RFID و خواننده/نویسنده منتقل شود، اما فقط در یک جهت در هر زمان معین.

در سیستم های فول دوپلکس و نیمه دوطرفه، پاسخ تگ RF به صورت میدان ها یا امواج الکترومغناطیسی که توسط خواننده/نویسنده منتشر می شود، منتقل می شود. از آنجا که در مقایسه با سیگنال گیرنده خود، سیگنال تگ RF روی آنتن گیرنده بسیار ضعیف است، لازم است از روش های مناسب ارسال برای تمایز سیگنال از سیگنال خواننده استفاده شود. در عمل،افراد معمولا از فناوری مدولاسیون بازتاب بار برای بارگذاری داده های برچسب RFID روی اکو بازتابی جهت انتقال داده از برچسب های RFID به خواننده ها استفاده می کنند (به ویژه برای سیستم های تگ RFID غیرفعال).

روش زمان بندی برعکس است، یعنی میدان الکترومغناطیسی ساطع شده توسط خواننده به طور دوره ای برای مدت کوتاهی قطع می شود. این شکاف ها توسط برچسب های RFID شناسایی شده و برای انتقال داده از برچسب RFID به خواننده استفاده می شوند. در واقع، این یک روش معمول عملکرد رادار است. عیب روش زمان بندی این است که در فواصل انتقال خواننده، تأمین انرژی به برچسب RF قطع می شود که باید با نصب خازن های کمکی یا باتری های کمکی بزرگ جبران شود.

2.حجم داده

حجم داده های برچسب های RFID RFID معمولا از چند بایت تا چند هزار بایت متغیر است. با این حال، یک استثنا وجود دارد: برچسب RF یک بیتی. فقط به یک بیت داده نیاز دارد تا خواننده بتواند دو قضاوت کند: «در میدان الکترومغناطیسی یک برچسب RF وجود دارد» یا «در میدان الکترومغناطیسی برچسب RF وجود ندارد.» این نیاز کاملا برای پیاده سازی عملکردهای ساده پایش یا انتقال سیگنال کافی است. از آنجا که برچسب RFID یک بیتی به تراشه الکترونیکی نیاز ندارد، هزینه برچسب RFID می تواند بسیار پایین باشد. به همین دلیل، تعداد زیادی برچسب RFID یک بیتی در فروشگاه ها و فروشگاه های بزرگ برای سیستم های ضدسرقت محصول (EAS) استفاده می شود. هنگام خروج از فروشگاه بزرگ با کالاهای پرداخت نشده، خواننده هایی که در خروجی نصب شده اند می توانند وضعیت «برچسب های فرکانس رادیویی در میدان الکترومغناطیسی» را شناسایی کرده و واکنش های مربوطه را فعال کنند. برای کالاهایی که طبق مقررات پرداخت شده اند، برچسب RFID یک بیتی هنگام پرداخت حذف یا غیرفعال می شود.

3.برنامه پذیر

اینکه آیا داده ها می توانند روی برچسب های RFID نوشته شوند، عامل دیگری است که سیستم های RFID را متمایز می کند. برای سیستم های ساده RFID، داده های روی برچسب های RFID عمدتا یک عدد ساده (متوالی) است که می توان آن را در حین پردازش تراشه ادغام کرد و بعدا قابل تغییر نیست. در مقابل، برچسب های RFID قابل نوشتن داده ها را از طریق خواننده ها یا دستگاه های برنامه نویسی اختصاصی می نویسند.

نوشتن داده روی برچسب های RFID معمولا به دو شکل تقسیم می شود: نوشتن بی سیم و نوشتن سیمی. در حال حاضر، برچسب های RF که در لوکوموتیوها و واگن های باری در کاربردهای راه آهن استفاده می شوند، همگی از روش های نوشتاری سیمی استفاده می کنند.

4.حامل های داده

برای ذخیره داده ها، سه روش اصلی استفاده می شود: EEPROM، FRAM و SRAM. برای سیستم های عمومی RFID، استفاده از حافظه فقط خواندنی برنامه پذیر قابل پاک شدن (EEPROM) روش اصلی است. با این حال، عیب این روش این است که در طول فرآیند نوشتن انرژی زیادی مصرف می کند و عمر آن معمولا ۱۰۰,۰۰۰ چرخه نوشتن است. اخیرا برخی تولیدکنندگان نیز شروع به استفاده از حافظه دسترسی تصادفی فروالکتریک (FRAM) کرده اند. در مقایسه با حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی قابل پاک شدن، حافظه دسترسی تصادفی فروالکتریک مصرف توان نوشتن را ۱۰۰ برابر و نوشتن را حتی ۱۰۰۰ برابر کاهش می دهد. با این حال، به دلیل مشکلات در تولید، ذخیره سازی دسترسی تصادفی فروالکتریک هنوز به طور گسترده پذیرفته نشده است. FRAM متعلق به کلاس ذخیره سازی غیرفرار است.

برای سیستم های مایکروویو، حافظه دسترسی تصادفی ایستا (SRAM) نیز استفاده می شود که می تواند داده ها را به سرعت بنویسد. برای حفظ دائمی داده ها، باتری های کمکی برای تأمین برق بدون وقفه لازم است.

5.حالت حالت

برای برچسب های RF برنامه پذیر، «منطق داخلی» حامل داده باید عملیات نوشتن/خواندن روی حافظه برچسب و درخواست های مجوز برای تأییدیه نوشتن/خواندن را کنترل کند. در ساده ترین حالت، یک ماشین حالت می تواند این کار را انجام دهد. استفاده از ماشین حالت امکان فرآیندهای بسیار پیچیده را فراهم می کند. با این حال، عیب ماشین های حالت عدم انعطاف پذیری در تغییر توابع برنامه نویسی است، که به این معنی است که طراحی تراشه های جدید نیازمند تغییر مدارهای روی تراشه های سیلیکونی است که تغییرات طراحی را پرهزینه می کند.

استفاده از ریزپردازنده ها این وضعیت را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده است. در طول تولید تراشه، سیستم عاملی که برای مدیریت داده های برنامه استفاده می شود، با کمترین تغییر، از طریق ماسک گذاری در ریزپردازنده ادغام می شود. علاوه بر این، نرم افزار می تواند برای کاربردهای تخصصی مختلف تنظیم شود. علاوه بر این، برچسب های RFID وجود دارند که داده ها را با استفاده از اثرات فیزیکی مختلف ذخیره می کنند، از جمله برچسب های موج سطحی فقط خواندنی (SAW) RFID و برچسب های RFID یک بیتی که معمولا توسط برچسب های RF یک بیتی غیرفعال می شوند (نوشتن "0") و به ندرت دوباره فعال می شوند (نوشتن "1") انجام می دهند.

6.تأمین انرژی

یکی از ویژگی های مهم سیستم RFID منبع تغذیه تگ RFID است. برچسب های RF غیرفعال خودشان منبع تغذیه ندارند. بنابراین، تمام انرژی مصرفی برای عملکرد برچسب های RFID غیرفعال باید از میدان الکترومغناطیسی ساطع شده توسط خواننده به دست آید. در مقابل، برچسب های فعال RFID شامل باتری ای هستند که تمام یا بخشی از انرژی («باتری کمکی») را برای عملکرد میکروچیپ تأمین می کند.

7.دامنه فرکانسی

ویژگی مهم دیگر سیستم های RFID فرکانس عملکرد و فاصله خواندن آن هاست. می توان گفت فرکانس عملیاتی ارتباط نزدیکی با فاصله خواندن دارد که توسط ویژگی های انتشار امواج الکترومغناطیسی تعیین می شود. فرکانس عملیاتی یک سیستم RFID معمولا به عنوان فرکانسی تعریف می شود که خواننده هنگام خواندن برچسب RFID سیگنال RF را ارسال می کند. در بیشتر موارد، این فرکانس به عنوان فرکانس انتقال خواننده (مدولاسیون بار، بازتاب) شناخته می شود. در هر صورت، «قدرت ارسال» برچسب های RF بسیار کمتر از خواننده ها است.

فرکانس هایی که توسط خواننده های سیستم RFID ارسال می شوند معمولا در سه بازه قرار می گیرند:

(1) فرکانس پایین (30 کیلوهرتز ~ 300 کیلوهرتز)؛

(۲) فرکانس میانی-بالا (۳ مگاهرتز ~ ۳۰ مگاهرتز)؛

(۳) فرکانس فوق العاده بالا (۳۰۰ مگاهرتز ~ ۳ گیگاهرتز) یا مایکروویو (>۳ گیگاهرتز).

بر اساس دامنه عملکرد، طبقه بندی های اضافی سیستم های RFID عبارتند از:

اتصال محکم (۰ ~ ۱ سانتی متر)،

کوپلینگ از راه دور (۰ ~ ۱ متر) و

سامانه برد بلند (>۱ متر).

8.برچسب های RF → انتقال داده برای خوانندگان و نویسندگان

روش های مختلفی برای ارسال داده ها توسط برچسب های RF به خواننده وجود دارد که می توان آن ها را به سه دسته خلاصه کرد:

(۱) استفاده از مدولاسیون بار برای بازتاب یا پراکندگی معکوس (فرکانس موج بازتابی با فرکانس ارسال خواننده مطابقت دارد)؛

(۲) استفاده از زیرهارمونیک های فرکانس انتقال خواننده برای انتقال اطلاعات برچسب (موج بازتاب شده برچسب با فرکانس انتقال خواننده متفاوت است و هارمونیک های مرتبه بالاتر آن را نشان می دهد (n بار)

یا هارمونیک های تقسیم شده (۱/n بار)؛

(۳) اشکال دیگر.