カードを作ることだけがRFID(電子タグ)が何かを教えてくれます。

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1. 電子タグとは何か?

電子タグはRFIDタグまたはRFID(RFID)とも呼ばれます。 これは非接触型の自動識別技術であり、無線周波数信号を用いて対象物を特定し、関連データを取得します。識別プロセスには手作業は不要です。バーコードのワイヤレス版として、RFID技術は防水性、耐磁性、高温耐性、長寿命、長距離読書距離、タグの暗号化データ、大容量の記憶容量、保存情報の柔軟な変更など、バーコードにはない利点を提供します。

2. RFIDとは何か?

RFIDは無線周波数識別(RFID)の略です。 一般には誘導電子チップや近接カード、非接触カード、電子タグ、電子バーコードなどと呼ばれます。
完全なRFIDシステムは、リーダーとトランスポンダーの2つの部分で構成されています。動作原理は、リーダーが特定の周波数で無限の電波エネルギーをトランスポンダーに送り出し、トランスポンダー回路を駆動して内部IDコードを送信させ、リーダーがそれを受け取ることです。 トランスポンダーの独自性は、バッテリー不要、非接触、カード不要の設計にあり、汚れに強いことです。チップパスワードは世界的に唯一無二で複製不可能で、高いセキュリティと長寿命を提供します。
RFIDには幅広い応用例があります。典型的な用途には、動物チップ、自動車用チップ盗難防止装置、アクセス制御、駐車場管理、生産ラインの自動化、資材管理などがあります。 RFIDタグにはアクティブタグとパッシブタグの2種類があります。

3. 電子タグ技術の分類

1. 作業方法
 
RFIDシステムの基本的な動作モードは、フルデュプレックス、ハーフデュプレックス、シーケンシャル(SEQ)システムに分けられます。 全二重とは、RFIDタグとリーダー/ライターが同時に情報を送信できることを意味します。 ハーフデュプレックスとは、RFIDタグとリーダー/ライター間で情報を双方向に送信できるが、同時に一方向のみ送信できることを意味します。
全二重および半二重システムでは、RFタグの応答はリーダー/ライターが放出する電磁場または波の形で送信されます。 リーダー自体からの信号と比べて、RFタグの信号は受信アンテナ上で非常に弱いため、信号とリーダー信号を区別するために適切な伝送方法を使用する必要があります。 実際には、RFIDタグからリーダーへのデータ伝送は、負荷反射変調技術を用いて反射エコーにRFIDタグデータをロードします(特に受動的なRFIDタグシステムの場合)。
タイミング法は逆で、リーダーから放出される電磁場が短時間周期的に切断されます。 これらの隙間はRFIDタグで識別され、RFIDタグからリーダーへのデータ伝送に使用されます。 実際、これは典型的なレーダー運用方法です。 このタイミング方式の欠点は、リーダーの送信間隔の間にRFタグへのエネルギー供給が途切れることであり、これを補うために十分な大容量の補助コンデンサや補助バッテリーを設置する必要があります。

2. データボリューム
RFIDタグのデータ量は通常、数バイトから数千バイトの範囲です。 ただし、例外が一つあります。それが1ビットRFタグです。 読み取り者は「電磁場中にRFタグがある」または「電磁場にRFタグがない」と2つの判断を下すために、わずか1ビットのデータが必要です。 この要件は、単純な監視や信号伝送機能の実装に十分です。 1ビットのRFIDタグは電子チップを必要としないため、RFIDタグのコストを非常に低く抑えることができます。 このため、多数の1ビットRFIDタグが百貨店や盗難防止システム(EAS)用に使用されています。 未払いの商品を抱えてデパートを出る際、出口に設置されたリーダーは「電磁場中の無線周波数タグ」の状況を識別し、対応する反応をトリガーできます。 規則に従って支払われた商品については、1ビットのRFIDタグはレジ時に取り外されるか無効化されます。

3. プログラム可能

RFIDタグにデータを書き込めるかどうかも、RFIDシステムを区別するもう一つの要素です。 単純なRFIDシステムの場合、RFIDタグのデータは主に単純な(連続した)番号で構成されており、チップ処理中に統合でき、後で変更することはできません。 これに対し、書き込み可能なRFIDタグはリーダーや専用のプログラミング機器を通じてデータを書き込みます。
RFIDタグへのデータ書き込みは一般的に、ワイヤレス書き込みと有線書き込みの2つの形態に分けられます。 現在、鉄道用途の機関車や貨車で使用されるRFタグはすべて有線書き記入方式を使用しています。 

4. データキャリア
データを保存するためには、主に3つの方法が用いられます:EEPROM、FRAM、SRAMです。 一般的なRFIDシステムでは、消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ(EEPROM)を主な方法としています。 しかし、この方法の欠点は書き込みプロセス中に多くの電力を消費し、寿命が一般的に10万回の書き込みサイクルであることです。 最近では、いわゆる強誘電ランダムアクセスメモリ(FRAM)の導入も一部のメーカーが始めています。 消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリと比べて、強誘電ランダムアクセスメモリは書き込み電力を100倍に削減し、書き込みも1000倍に抑えられます。 しかし、生産上の問題により、強誘電ランダムアクセス記憶装置はまだ広く採用されていません。 FRAMは揮発性ストレージのクラスに属します。
マイクロ波システムでは、データを高速に書き込むことができる静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)も使用されます。 データを恒久的に保存するためには、無断電源供給用の補助バッテリーが必要です。

5. ステートモード
プログラム可能なRFタグの場合、データキャリアの「内部ロジック」がタグメモリの書き込み/読み取り操作および書き込み/読み取り認可の認可要求を制御しなければなりません。 最も単純な場合、状態機械がこれを実現できます。 状態機械を使用することで非常に複雑なプロセスが可能になります。 しかし、ステートマシンの欠点はプログラミング機能の変更の柔軟性が不足していることであり、新しいチップを設計するにはシリコンチップ上の回路を改造する必要があり、設計変更にコストがかかります。
マイクロプロセッサの利用により、この状況は大幅に改善されました。 チップ製造中、アプリケーションデータを管理するオペレーティングシステムは、最小限の変更でマスキングによってマイクロプロセッサに統合されます。 さらに、ソフトウェアはさまざまな専門的な用途に合わせて調整可能です。
さらに、読み取り専用の表面波(SAW)RFIDタグや、通常は無効化(「0」と書く)およびまれに再活性化(「1」)できる1ビットRFIDタグなど、さまざまな物理効果を用いたRFIDタグもあります。 
6. エネルギー供給
RFIDシステムの重要な特徴の一つは、RFIDタグの電源供給です。 パッシブRFタグ自体には電源がありません。 したがって、受動的なRFIDタグの動作に使用されるすべてのエネルギーは、リーダーから放出される電磁場から得られなければなりません。 対照的に、アクティブRFタグにはマイクロチップの動作に必要なエネルギーの全てまたは一部(「補助バッテリー」)を提供するバッテリーが含まれています。

7. 周波数範囲
RFIDシステムのもう一つの重要な特徴は、動作周波数と読み取り距離です。 動作周波数は、電磁波の伝播特性によって決まる読み取り距離と密接に関連していると言えます。 RFIDシステムの動作周波数は通常、リーダーがRFタグを読み取る際にRF信号を送信する周波数として定義されます。 ほとんどの場合、これはリーダー伝送周波数(負荷変調、後方散乱)と呼ばれます。 いずれにせよ、RFタグの「送信出力」はリーダーのそれよりもはるかに低いです。
RFIDシステムリーダーが送信する周波数は、一般的に3つの範囲に分けられます。
(1) 低周波(30kHz ~ 300kHz);
(2) 中高周波(3MHz ~ 30MHz);
(3) 超高周波(300MHz ~ 3GHz)またはマイクロ波(>3GHz)。
作動範囲に基づいて、RFIDシステムの追加の分類には、密結合型(0 ~ 1 cm)、リモート結合型(0 ~ 1 m)、長距離系(> 1 m)があります。
 
8. RFタグ→リーダーおよびライターへのデータ伝送
RFタグがデータをリーダーに返送する方法はいくつかあり、これらは3つのカテゴリーにまとめられます。
(1) 反射またはバック散乱(反射波の周波数がリーダーの送信周波数と一致する)に負荷変調を使用する;
(2) リーダーの送信周波数サブハーモニクスを使ってタグ情報を送信する(タグの反射波はリーダーの送信周波数とは異なり、より高倍波(n倍)またはサブハーモニクス(1/n)を表す);
(3) その他の形態。

4. RFIDの応用範囲は非常に広い
1. 物流:物流プロセス中の貨物追跡、自動情報収集、倉庫管理、港湾申請、郵便サービス、速達配送
2. 小売:製品の販売データのリアルタイム統計、再入荷、盗難防止
3. 製造:生産データのリアルタイム監視、品質追跡、自動化生産
4. アパレル産業:自動化生産、倉庫管理、ブランド管理、単一製品管理、チャネル管理
5. 医療:医療機器管理、患者識別、乳児盗難防止
6. 本人確認:電子パスポート、IDカード、学生証などの各種電子書類。

7. 偽造防止:貴重品(タバコ、アルコール、医薬品)の偽造防止、チケットの偽造防止など

8. 資産管理:さまざまな種類の資産(貴重品、大量、非常に類似した品目、または危険物など)
9. 交通:ノンストップ高速道路、タクシー管理、バスハブ管理、鉄道機関車識別など
10. 食料:果物、野菜、新鮮な農産物、食品の保存管理
11. 動物識別:訓練された動物、家畜、ペットなどの識別と管理
12. 図書館:書店、図書館、出版社などで使用
13. 自動車:製造、盗難防止、位置測定、車の鍵
14. 航空:製造、乗客チケット、手荷物および小包追跡
15. 軍事:弾薬、火器、物資、人員、トラックなどを識別・追跡

詳細なRFIDリファレンス資料:http://www.zhizuoka.com/mod_article-article_content-article_id-238.html