Giải thích chi tiết về hai thành phần của công nghệ RFID

Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) là công nghệ nhận dạng tự động không tiếp xúc. Nguyên tắc cơ bản của nó là sử dụng tín hiệu tần số vô tuyến và các đặc tính ghép nối và truyền dẫn không gian của chúng để tự động xác định các đối tượng được xác định bởi các vật thể đứng yên hoặc chuyển động.

Hệ thống RFID thường bao gồm hai phần: thẻ điện tử và đầu đọc. Thẻ điện tử và đầu đọc đạt được khớp nối không gian (không tiếp xúc) của tín hiệu RF thông qua các phần tử khớp nối. Trong kênh khớp nối, truyền năng lượng và trao đổi dữ liệu được thực hiện dựa trên các mối quan hệ thời gian. Có hai loại khớp nối tín hiệu RF giữa đầu đọc và thẻ điện tử.

1) Khớp nối cảm ứng: khớp nối đạt được thông qua từ trường xoay chiều tần số cao trong không gian, dựa trên định luật cảm ứng điện từ.

(2) Khớp nối tán xạ ngược điện từ: Trong mô hình nguyên lý radar, sóng điện từ phát ra phản xạ khỏi mục tiêu khi tiếp xúc và mang lại thông tin mục tiêu, dựa trên định luật lan truyền không gian của sóng điện từ.

Khớp nối cảm ứng thường phù hợp với các hệ thống RFID tầm ngắn hoạt động ở tần số trung bình và thấp. Các tần số hoạt động điển hình là: 125kHz, 225kHz và 13.56MHz. Phạm vi nhận dạng nhỏ hơn 1m, với khoảng cách làm việc điển hình là 10cm ~ 20cm. Phương pháp khớp nối tán xạ ngược điện từ thường phù hợp với các hệ thống RFID đường dài hoạt động ở tần số cao và mức vi sóng. Các tần số hoạt động điển hình bao gồm: 433MHz, 868MHz, 915MHz, 2.45GHz và 5.8GHz. Phạm vi nhận dạng lớn hơn 1m, với phạm vi điển hình là 3m ~ 10m.

Thẻ điện tử, còn được gọi là thẻ tần số vô tuyến, bộ phát đáp hoặc chất mang dữ liệu, gắn thẻ điện tử vào mục cần xác định và là vật mang dữ liệu thực sự của hệ thống RFID. Nói chung, thẻ điện tử bao gồm một ăng-ten thẻ và một chip thẻ chuyên dụng.

Tùy thuộc vào phương thức cung cấp điện, thẻ điện tử có thể được chia thành thẻ chủ động và thẻ thụ động. Thẻ chủ động có pin tích hợp, trong khi thẻ thụ động thì không.

Đầu đọc, còn được gọi là thiết bị đọc, có thể là thiết bị đọc/ghi hoặc chỉ đọc. Khi một mục được xác định bằng thẻ điện tử đi qua phạm vi đọc của nó, nó sẽ tự động trích xuất thông tin nhận dạng đã thỏa thuận từ thẻ, do đó đạt được nhận dạng tự động hoặc tự động thu thập thông tin nhận dạng mặt hàng.

Công nghệ thiết bị sóng bề mặt âm thanh

Sóng âm bề mặt (SAW) là sóng cơ học lan truyền trên bề mặt tinh thể áp điện, với tốc độ âm thanh chỉ bằng một phần trăm nghìn tốc độ sóng điện từ, dẫn đến sự suy giảm lan truyền rất ít. Các thiết bị SAW được chế tạo bằng công nghệ vi điện tử trên nền áp điện để sản xuất đầu dò điện âm hình ngã ba và bộ ghép phản xạ. Bằng cách sử dụng hiệu ứng áp điện của vật liệu nền, tín hiệu điện được chuyển đổi thành tín hiệu âm thanh bằng cách nhập vào đầu dò giữa các ngón tay (IDT), được giới hạn trong bề mặt nền và sau đó được khôi phục thành tín hiệu điện. Điều này cho phép quá trình chuyển đổi điện-âm-điện, hoàn thành quá trình xử lý tín hiệu điện và sản xuất các thiết bị điện tử cho các ứng dụng khác nhau. Các thiết bị sóng âm bề mặt được sản xuất bằng công nghệ xử lý vi điện tử tiên tiến có những ưu điểm như kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, độ tin cậy cao, tính nhất quán tốt, đa chức năng và thiết kế linh hoạt. Chúng đã được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin liên lạc, truyền hình, điều khiển từ xa và báo động, với hàng trăm triệu điện thoại di động và TV sử dụng nhiều bộ lọc sóng âm bề mặt. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ xử lý, các thiết bị SAW hiện có tần số hoạt động 10MHz ~ 2.5GHz, khiến chúng trở thành thành phần quan trọng không thể thiếu trong ngành công nghiệp thông tin hiện đại.

Nguyên lý hoạt động của thẻ điện tử thụ động SAW

Thẻ điện tử thụ động SAW sử dụng điều chế phản xạ để truyền thông tin thẻ đến người đọc.

Một thẻ SAW bao gồm một đầu dò ngón tay chéo và một số gương phản xạ, với hai đường bus của đầu dò được kết nối với ăng-ten của thẻ điện tử. Ăng-ten của đầu đọc định kỳ gửi các xung truy vấn tần số cao. Trong phạm vi thu của ăng-ten thẻ điện tử, các xung tần số cao nhận được được chuyển đổi thành sóng bề mặt âm thanh bởi đầu dò xen kẽ và lan truyền trên bề mặt tinh thể. Nhóm phản xạ phản xạ một phần sóng bề mặt tới và đưa chúng trở lại đầu dò ngón tay chéo, sau đó chuyển đổi chuỗi xung âm thanh phản xạ thành chuỗi xung điện tần số cao. Nếu nhóm phản xạ được thiết kế theo một mẫu cụ thể để tín hiệu phản xạ đại diện cho thông tin mã hóa được chỉ định, thì đầu đọc sẽ nhận được một chuỗi xung điện tần số cao phản xạ với mã cụ thể của mục đó. Thông qua giải điều chế và xử lý, nhận dạng tự động đạt được.

Do tốc độ lan truyền chậm của sóng âm bề mặt, chuỗi xung phản xạ hiệu quả chỉ quay trở lại đầu đọc sau độ trễ vài micro giây. Trong thời gian trễ này, phản xạ nhiễu từ xung quanh đầu đọc bị suy giảm và không can thiệp vào tín hiệu hiệu quả của thẻ điện tử sóng bề mặt âm thanh.

Ứng dụng thẻ điện tử thụ động SAW

Thẻ điện tử sử dụng công nghệ sóng âm bề mặt bắt đầu vào cuối những năm 1980 và trong những năm gần đây, nghiên cứu về thẻ sóng bề mặt âm thanh đã trở thành một chủ đề nóng. Thẻ điện tử sóng âm bề mặt đại diện cho một thành tựu hệ thống mới áp dụng công nghệ điện tử, âm thanh, quy trình phẳng bán dẫn, radar và công nghệ xử lý tín hiệu hiện đại. Chúng là một loại công nghệ nhận dạng tự động không tiếp xúc mới khác với nhận dạng chip IC.

Vì các thiết bị SAW hoạt động trong băng tần RF nên chúng thụ động và có khả năng chống nhiễu điện từ cao. Do đó, thẻ điện tử được triển khai bằng công nghệ SAW có những ưu điểm độc đáo nhất định và đóng vai trò bổ sung cho công nghệ mạch tích hợp. Các tính năng chính của nó là:

1. Phạm vi đọc lớn và đáng tin cậy, lên đến vài mét;

2. Có thể được sử dụng trên các sản phẩm kim loại và chất lỏng;

3. Kết hợp đơn giản giữa chip thẻ và ăng-ten, chi phí sản xuất thấp;

4. Nó không chỉ có thể nhận dạng các vật thể đứng yên mà còn có thể nhận dạng các vật thể chuyển động tốc độ cao với tốc độ lên đến 300 km / h;

5. Có thể được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt như chênh lệch nhiệt độ (-100 °C ~ 300 °C) và nhiễu điện từ mạnh.

Công nghệ thẻ điện tử có nhiều ứng dụng, bao gồm quản lý hậu cần, thu phí cầu đường, giao thông công cộng, kiểm soát truy cập, chống hàng giả, giám sát và xác định sức khỏe và an toàn của trang trại, phòng chống trộm cắp siêu thị, phân loại hành lý hàng không, theo dõi bưu kiện, kiểm soát và theo dõi dây chuyền lắp ráp nhà máy, quản lý thiết bị và tài sản, thi đấu thể thao, v.v.

Thẻ SAW cũng thích hợp để đo những thay đổi về các thông số như áp suất, ứng suất, xoắn, gia tốc và nhiệt độ, chẳng hạn như định vị trục nóng trong hệ thống phát hiện nhiệt độ trục hồng ngoại đường sắt, cân đường sắt, hệ thống phát hiện quá tải và áp suất lốp ô tô.

Thẻ sóng bề mặt âm thanh OIS-W do Baumer Ident GmbH ở Đức sản xuất và hệ thống sóng bề mặt âm thanh SOFIS của Siemens đã được sử dụng thành công trong hệ thống thu phí tự động ở Oslo, Na Uy và hệ thống định vị đến ga xe lửa ở Munich, Đức. Tại Hoa Kỳ, các công ty như Identtronix, i-Ray và RF-SAW cũng sản xuất thẻ điện tử SAW thương mại.