Какво представляват пасивните RFID етикети и как работят

Пасивният RFID етикет е RFID етикет, който няма вътрешен източник на захранване. Той не може да работи или да предава сам. Вместо това той работи само когато попадне в полето на RFID четец.

Четецът изпраща радиоенергия, етикетът събира малка част от тази енергия чрез антената си, включва се за момент и след това връща на четеца съхранените си идентификационни данни. Ако няма поле на четеца, пасивният етикет остава неактивен.

Пасивният RFID етикет обикновено се състои от две основни части: микрочип, който съхранява идентификационните данни, и антена, която улавя енергията и дава възможност за реакция.

Как работят пасивните RFID етикети (стъпка по стъпка)

Пасивните RFID етикети работят чрез комуникационен процес, управляван от четец. Тагът не предава непрекъснато. Той реагира само когато е активиран от четец.

Работният процес следва следните стъпки:

Стъпка 1: Четецът излъчва радиочестотна енергия

RFID четецът генерира електромагнитно поле чрез своята антена. Това поле пренася както енергия, така и комуникационни сигнали.

Стъпка 2: Антената на етикета улавя енергията

Когато пасивен RFID етикет навлезе в това поле, неговата антена поглъща част от радиочестотната енергия. Уловената енергия се преобразува в електрическа енергия.

Тъй като пасивните етикети нямат батерия, тази събрана енергия е единственият източник на енергия за чипа.

Стъпка 3: Включване на микрочипа

След като се събере достатъчно енергия, микрочипът в етикета се активира. Това се нарича достигане на прага на активиране.

Ако силата на полето е твърде слаба, чипът няма да се включи и етикетът няма да реагира.

Стъпка 4: Читателят изпраща команда

След активиране четецът изпраща команден сигнал. Тази команда може да изисква идентификационния номер на етикета или да извършва друга разрешена операция, като например четене на определени данни от паметта.

Стъпка 5: Етикетът реагира чрез обратно разсейване

Вместо да генерира нов радиосигнал, етикетът променя модела на отразяване на сигнала на четеца. Този процес се нарича модулация на обратното разсейване.

Чрез бързо превключване на вътрешния си товар етикетът кодира цифрови данни в отразения сигнал.

Стъпка 6: Четецът получава и декодира отговора

Четецът открива малките промени в отразения сигнал и декодира предадените идентификационни данни.

Целият процес се извършва в рамките на милисекунди.

Честоти на пасивната RFID

Пасивните RFID системи се класифицират по работна честота, тъй като честотата определя метода на електромагнитно свързване, структурата на антената, поведението на сигнала и типичната среда на използване. Трите основни категории в пасивната радиочестотна идентификация са нискочестотни (LF), високочестотни (HF) и свръхвисокочестотни (UHF).

LF Пасивна RFID

Пасивната нискочестотна радиочестотна идентификация обикновено се отнася до системи, работещи на честота под 300 kHz. Двете най-разпространени честоти LF са 125 kHz и 134,2 kHz. 125 kHz се използва широко в по-старите системи за контрол на достъпа и в старите приложения за идентификация. 134,2 kHz е силно свързана с идентификацията на животни, тъй като това е честотата, използвана от много системи за животновъдство, базирани на ISO. Ще видите и свързани честоти в същия район, но 125 kHz и 134,2 kHz са практическите котви за разбиране на LF.

От техническа гледна точка LF работи в близкото поле и разчита на индуктивно свързване. Четецът създава магнитно поле, а етикетът използва антена с бобина, за да събере тази енергия. Ето защо етикетите LF често физически съдържат структура на бобина, или като навита бобина в стъклена капсула, или като оформен комплект от бобини в ушна марка или капсулиран корпус. Тъй като преносът на енергия е магнитен и в близко поле, LF системите не са предназначени за четене на големи разстояния. Ценността на LF е, че има тенденция да се държи по-предсказуемо около материали с високо съдържание на вода, като например животински тъкани. 

HF пасивна RFID

HF пасивната RFID е съсредоточена върху 13,56 MHz, а на практика HF почти винаги означава 13,56 MHz. Тази честотна лента се използва за широк спектър от формати на пасивни етикети, включително карти, етикети, гривни и вградени етикети. HF е и основата за NFC, но NFC не е просто етикет с честота. NFC е семейство от протоколи, изградени върху технологията 13,56 MHz HF.

Високочестотният сигнал също работи предимно в близкото поле и използва индуктивно свързване, подобно на нискочестотния сигнал, но с много по-висока честота. Антената на етикета обикновено е плоска бобина, отпечатана или гравирана върху инкрустация или вътре в картата, така че високочестотните етикети обикновено са тънки и плоски. В контролирани среди за четене HF е популярен, тъй като поддържа идентификация на къси разстояния с по-добър контрол върху зоната за четене, отколкото UHF на дълги разстояния, което помага при контрола на достъпа, издаването на билети, библиотечните системи и работните процеси за удостоверяване.

13,56 MHz обаче не означава автоматично универсална съвместимост. Високочестотните мрежи имат множество широко използвани стандарти, които споделят една и съща честота, но се различават по начина на комуникация на маркерите и по това, което поддържат. Например ISO 14443 обикновено се свързва с безконтактни карти и много реализации на защитени карти, докато ISO 15693 е разпространен за близките HF етикети, които често са насочени към малко по-дълги работни разстояния и различни случаи на използване. Два тага могат да бъдат с честота 13,56 MHz и въпреки това да не могат да бъдат прочетени от една и съща система, ако фамилията протоколи не съвпада с това, което поддържа четецът.

UHF пасивна RFID

Пасивната радиочестотна идентификация UHF обикновено се отнася за етикети, работещи в областта от 860 до 960 MHz. За разлика от LF и HF, UHF се влияе силно от регионалните разпоредби, така че точният работен диапазон зависи от мястото, където е разположена системата. Например в Северна Америка обикновено се използва честотната лента от 902 до 928 MHz съгласно правилата на FCC, докато много от европейските системи работят на честоти от 865 до 868 MHz съгласно правилата на ETSI. В други региони се използват различни участъци в по-широкия диапазон от 860 до 960. 

Пасивната радиочестотна идентификация UHF обикновено използва електромагнитно свързване в далечно поле и комуникира чрез обратно разсейване. Четецът предава радиочестотна енергия, етикетът събира малко количество, за да захрани чипа си, и след това етикетът реагира, като променя импеданса на антената си, за да модулира отразяването на сигнала на четеца. Тъй като UHF се базира на далечно поле и обратно разсейване, той може да постигне много по-големи разстояния за четене от LF или HF и се използва широко за логистика, проследяване на складове, инвентаризация на дребно и идентификация с висока производителност, където в една и съща зона за четене може да има много етикети.

Пасивните UHF етикети обикновено имат антени, подобни на дипол, гравирани или отпечатани върху тънки вложки, поради което UHF етикетите често са етикети или висящи етикети. Когато UHF трябва да работи директно върху метални повърхности, обикновено се изисква специална конструкция на етикета, като например разстояние, екраниране или специално изработени метални корпуси, тъй като металът може да разстрои антената и да намали събираната мощност. Също така, UHF пасивната радиочестотна идентификация във веригата за доставки и инвентара най-често се свързва с EPC Class 1 Gen2, известен също като ISO 18000-6C. В много реални системи, когато някой каже UHF пасивна RFID, той подразбира Gen2 и неговото антиколизионно поведение, конвенции за паметта и команди за четеца.

Разстояние на четене на пасивна RFID

Разстоянието на четене на пасивната радиочестотна идентификация варира значително в зависимост от честотата. Тъй като пасивните етикети разчитат изцяло на енергията от четеца, постижимото разстояние е тясно свързано с метода на свързване и работната лента. 

Разстояние на четене на пасивната радиочестотна идентификация LF

Пасивните системи LF RFID, работещи на честота 125 kHz или 134,2 kHz, са предназначени за идентификация на къси разстояния. Типичното разстояние на четене е от 3 до 10 cm при ръчни четци и стандартни размери на етикетите.

В системите за идентификация на добитък, използващи ушни марки с честота 134,2 kHz, практическото разстояние за четене често е от 5 до 20 cm в зависимост от размера на антената на четеца и конструкцията на марката. Транспондерите със стъклени капсули обикновено постигат по-къси разстояния от по-големите ушни марки, изработени от пластмаса, поради по-малката геометрия на бобината.

Разстояние за четене на пасивна RFID HF

Високочестотната пасивна радиочестотна идентификация на честота 13,56 MHz обикновено поддържа разстояния за четене между 2 и 30 cm за повечето системи, базирани на карти и етикети.

Картите за безконтактна връзка по ISO 14443 обикновено са ограничени до по-малко от 10 cm, което е уместно за сигурни системи за контрол на достъпа и разплащания.

Таговете за близост по ISO 15693 могат да увеличат още повече разстоянието за четене, като обикновено то достига до 1 метър при оптимизирани условия на антената. Въпреки това много търговски внедрявания работят под този максимум, за да поддържат контролирани зони за четене.

Разстояние на четене на UHF пасивна RFID

UHF пасивната радиочестотна идентификация, работеща на честоти от 860 до 960 MHz, поддържа значително по-големи разстояния за четене. Стандартните етикети EPC Gen2 в типичните фиксирани конфигурации на четеца достигат от 3 до 10 метра при нормални регулаторни ограничения на мощността.

Високопроизводителните етикети, комбинирани с оптимизирани антени, могат да достигнат 10 до 15 метра в контролирана среда.

Ръчните UHF четци обикновено достигат от 1 до 5 метра, в зависимост от усилването на антената и чувствителността на етикета.

UHF осигурява най-дългото разстояние за четене сред пасивните RFID технологии и се използва широко в логистиката, управлението на складове и системите за инвентаризация, където се изисква многометрово четене.

Видове пасивни RFID етикети

Пасивните RFID етикети обикновено се разделят на нискочестотни, високочестотни и високочестотни системи. В тези диапазони най-често срещаните формообразуващи фактори са инлеи или етикети и здрави твърди етикети, предназначени да защитават инлея и чипа.

Пасивни RFID етикети LF

Обикновено етикетите LF съдържат антена с навита бобина. Тъй като ниската честота изисква сравнително голяма индуктивна бобина, за да се събере достатъчно енергия, етикетите LF често са по-дебели и по-твърди от етикетите с по-висока честота.

Обичайните форми на етикети LF включват:

- Транспондери в стъклени капсули, използвани за имплантиране на животни
- Пластмасови етикети за уши с вградени намотки
- Капсулирани ключодържатели и етикети за достъп

Антената на намотката обикновено се вижда отвътре, ако корпусът на етикета е прозрачен. При ушните марки за добитък бобината е вградена в запечатан пластмасов корпус, за да се предпази от влага и механични натоварвания.

LF етикетите рядко се произвеждат като ултратънки етикети, тъй като структурата на намотката изисква обем.

Високочестотни пасивни RFID етикети

Високочестотните етикети използват равнинни антени с бобини, гравирани или отпечатани върху плоски субстрати. Тъй като антената е двуизмерна, а не навита, ВЧ етикетите обикновено са тънки и плоски.

Често срещаните форми на HF етикети включват:

- PVC смарт карти
- Хартиени или пластмасови самозалепващи се етикети
- Гривни
- Библиотечни етикети
- Вградени инкрустации в документи или билети

Високочестотните антени обикновено изглеждат като спираловидни или правоъгълни печатни следи, когато са открити. Плоската им структура ги прави подходящи за формати, базирани на карти и етикети.

UHF пасивни RFID етикети

Таговете UHF обикновено използват антени в диполен стил, гравирани или отпечатани върху тънки алуминиеви или медни слоеве. Тъй като антената работи в далечното поле, тя може да бъде изпълнена като лека вложка.

Обичайните форми на UHF етикети включват:

- Тънки самозалепващи се етикети
- Висящи етикети за облекло
- Интелигентни етикети на хартиен носител
- Индустриални етикети от твърда пластмаса
- Метални етикети с дистанционни структури

Инкрустациите UHF често са изключително тънки и гъвкави. Моделът на диполната антена обикновено е издължен и симетричен. Когато се използват върху метални повърхности, UHF таговете се изработват с по-дебели корпуси или интегрирани дистанционни елементи, за да се предотврати разстройването на антената.

Приложения на пасивните RFID етикети

Пасивните RFID етикети се използват широко за идентификация, проследяване и асоцииране на данни в различни индустрии. Конкретното приложение зависи от избора на честота, изискванията за разстояние на четене и условията на околната среда.

Идентификация на добитъка

Пасивната радиочестотна идентификация с честота 134,2 kHz обикновено се използва за идентификация на животни. Електронни ушни марки и инжектируеми стъклени транспондери се използват при говеда, овце, кози и животни компаньони. Етикетът съхранява уникален идентификационен номер, който се свързва с базите данни на стопанството или с националните бази данни. Късото разстояние на четене и стабилната работа около животинската тъкан правят LF подходящ за тази цел.

Контрол на достъпа и удостоверяване на автентичността

Високочестотната пасивна радиочестотна идентификация на честота 13,56 MHz се използва широко в картите за контрол на достъпа, идентификационните баджове, билетите за транспорт и защитените удостоверения. Контролираното късо разстояние на четене подпомага съзнателното взаимодействие с потребителя, което е важно при чувствителни към сигурността системи. Много от внедрените високочестотни устройства разчитат на ISO 14443 или на свързани с него стандарти за съвместимост и структура на данните.

Библиотека и проследяване на документи

Високочестотната пасивна радиочестотна идентификация се използва и в библиотеки, системи за управление на файлове и проследяване на документи. Тънки етикети се вграждат в книги и папки. Умереното разстояние за четене позволява ефективно сканиране, като същевременно се поддържат контролирани зони за четене.

Търговия на дребно и управление на инвентара

UHF пасивната RFID често се използва за маркиране на дребно на ниво артикул, управление на складове и логистика. Етикетите със самозалепващи се етикети се прикрепят към продукти, кашони или палети. Многометровото разстояние за четене позволява бързо сканиране на множество маркирани продукти с помощта на стационарни или ръчни четци.

Проследяване на активи и индустриална употреба

УВЧ пасивната радиочестотна идентификация се използва за проследяване на инструменти, оборудване, контейнери за връщане и промишлени активи. Твърдите етикети със защитни корпуси се използват във външни или тежки условия. Металните етикети се използват, когато е необходим директен монтаж към проводящи повърхности.

Колко струват пасивните RFID етикети

Цената на пасивните RFID етикети варира в зависимост от честотата, вида на чипа, дизайна на антената, материала и обема на поръчката. Самият микрочип представлява само част от общите разходи. Изискванията за опаковане, капсулиране и дълготрайност често оказват по-голямо влияние върху цената.

Разходи за пасивна радиочестотна идентификация LF

Пасивните етикети LF, използвани за идентификация на животни или контрол на достъпа, обикновено са по-скъпи от тънките етикети UHF поради структурата на антената с намотка и формования корпус.

Типични ценови диапазони:

• Стъклена капсула LF транспондери: приблизително $1 до $3 за единица в зависимост от обема
• Ушни марки LF за добитък с формован корпус: обикновено $1.50 до $4 на единица в зависимост от типа на чипа и персонализацията

Персонализираният печат, лазерното маркиране или предварителното кодиране могат да увеличат разходите.

Разходи за високочестотна пасивна радиочестотна идентификация

Високочестотните етикети на честота 13,56 MHz обикновено се произвеждат под формата на карти или вложки за етикети.

Типични ценови диапазони:

• Инкрустации на HF етикети: приблизително $0.20 до $0.60 на единица в обем
• HF PVC карти: обикновено $0.50 до $2 на единица, в зависимост от типа памет и функциите за сигурност

Защитените чипове с възможност за криптиране увеличават разходите в сравнение с обикновените етикети, съдържащи само памет.

Разходи за UHF пасивна радиочестотна идентификация

Пасивните RFID етикети UHF обикновено са с най-ниска цена на единица, когато се произвеждат в голям обем, особено за приложения във веригата за доставки.

Типични ценови диапазони:

• Инкрустации на UHF етикети: приблизително $0.05 до $0.20 на единица при големи обеми
• UHF твърди етикети: обикновено $0.50 до $3 на единица в зависимост от корпуса и издръжливостта
• Метални индустриални етикети: често $2 до $10 за единица в зависимост от изискванията за изпълнение

Специализираните индустриални или високотемпературни етикети могат да надвишават тези диапазони.

Пасивни срещу активни RFID етикети

Пасивните и активните RFID етикети се различават основно по начина на захранване и комуникация. Наличието или отсъствието на вътрешен източник на захранване оказва влияние върху разстоянието на четене, размера, разходите, изискванията за поддръжка и сценариите за внедряване.

Пасивни RFID етикети

Пасивните RFID етикети не съдържат вътрешна батерия. Те работят, като събират енергия от електромагнитното поле на четеца и реагират само когато са под напрежение. Тъй като не генерират собствен сигнал, пасивните етикети обикновено са по-малки, по-тънки и с по-ниска цена. Те се използват широко в системите за идентификация и инвентаризация, където има инфраструктура за четене.

Активни RFID тагове

Активните RFID етикети съдържат вътрешна батерия, която захранва чипа и предавателя. Активните етикети могат да излъчват сигнали, без да разчитат на събраната енергия от четеца. Това позволява значително по-големи разстояния за комуникация, често десетки метри или повече, в зависимост от конфигурацията на системата. Батерията също така позволява допълнителни функции, като например интегриране на сензори или периодично предаване на маяци.

Ключови разлики:

Често задавани въпроси