Et passivt RFID-tag er et RFID-tag, der ikke har nogen intern strømkilde. Det kan ikke køre eller sende af sig selv. I stedet fungerer den kun, når den kommer ind i feltet på en RFID-læser.
Læseren sender radioenergi ud, taggen opsamler en lille mængde af denne energi gennem sin antenne, tænder et øjeblik og sender derefter sine lagrede identifikationsdata tilbage til læseren. Hvis der ikke er noget læserfelt, forbliver den passive tag inaktiv.
Et passivt RFID-tag består normalt af to centrale dele: en mikrochip, der lagrer ID-data, og en antenne, der opfanger energi og muliggør respons.
Sådan fungerer passive RFID-tags (trin for trin)
Passive RFID-tags fungerer gennem en læserdrevet kommunikationsproces. Tagget sender ikke kontinuerligt. Den reagerer kun, når den aktiveres af en læser.
Arbejdsprocessen følger disse trin:
Trin 1: Læseren udsender radiofrekvensenergi
En RFID-læser genererer et elektromagnetisk felt gennem sin antenne. Dette felt bærer både energi og kommunikationssignaler.
Trin 2: Tag-antennen opfanger energi
Når et passivt RFID-tag kommer ind i dette felt, absorberer dets antenne en del af radiofrekvensenergien. Den indfangede energi omdannes til elektrisk strøm.
Da passive tags ikke har noget batteri, er denne høstede energi den eneste strømkilde til chippen.
Trin 3: Mikrochippen tændes
Når der er opsamlet nok energi, bliver mikrochippen inde i tagget aktiv. Dette kaldes at nå aktiveringstærsklen.
Hvis feltstyrken er for svag, vil chippen ikke blive tændt, og taggen vil ikke reagere.
Trin 4: Læseren sender en kommando
Efter aktivering sender læseren et kommandosignal. Denne kommando kan anmode om taggens identifikationsnummer eller udføre en anden tilladt handling som f.eks. at læse specifikke hukommelsesdata.
Trin 5: Tagget svarer via backscatter
I stedet for at generere et nyt radiosignal ændrer taggen refleksionsmønsteret for læserens signal. Denne proces kaldes backscatter-modulation.
Ved hurtigt at skifte sin interne belastning koder taggen digitale data i det reflekterede signal.
Trin 6: Læseren modtager og afkoder svaret
Læseren registrerer de små ændringer i det reflekterede signal og afkoder de overførte identifikationsdata.
Hele processen sker inden for millisekunder.
Passive RFID-frekvenser
Passive RFID-systemer klassificeres efter driftsfrekvens, fordi frekvensen bestemmer den elektromagnetiske koblingsmetode, antennestrukturen, signaladfærden og det typiske brugsmiljø. De tre primære kategorier inden for passiv RFID er lavfrekvens (LF), højfrekvens (HF) og ultrahøjfrekvens (UHF).
LF Passiv RFID
LF-passiv RFID refererer generelt til systemer, der opererer under 300 kHz. De to mest almindelige LF-frekvenser er 125 kHz og 134,2 kHz. 125 kHz bruges i vid udstrækning i ældre adgangskontrolsystemer og ældre identifikationsapplikationer. 134,2 kHz er stærkt forbundet med dyreidentifikation, fordi det er den frekvens, der bruges af mange ISO-baserede husdyrsystemer. Du vil også se relaterede frekvenser i samme nabolag, men 125 kHz og 134,2 kHz er de praktiske ankre for at forstå LF.
Teknisk set fungerer LF i nærfeltet og er afhængig af induktiv kobling. Læseren skaber et magnetfelt, og taggen bruger en spoleantenne til at høste den energi. Derfor indeholder LF-tags ofte fysisk en spolestruktur, enten som en viklet spole i en glaskapsel eller som en støbt spoleenhed inde i et øremærke eller et indkapslet hus. Da energioverførslen er magnetisk og foregår i nærfeltet, er LF-systemer ikke designet til læsning over lange afstande. Værdien af LF er, at det har en tendens til at opføre sig mere forudsigeligt omkring materialer med højt vandindhold som dyrevæv.
HF-passiv RFID
HF passiv RFID er centreret om 13,56 MHz, og i praksis betyder HF næsten altid 13,56 MHz. Dette bånd bruges til en bred vifte af passive tagformater, herunder kort, etiketter, armbånd og indlejrede tags. HF er også grundlaget for NFC, men NFC er ikke bare en frekvensmærkning. NFC er en familie af protokoller, der er bygget oven på 13,56 MHz HF-teknologi.
HF fungerer også primært i nærfeltet og bruger induktiv kobling, ligesom LF, men ved en meget højere frekvens. Tagantennen er typisk en flad spole, der er trykt eller ætset på et indlæg eller inde i et kort, så HF-tags er ofte tynde og plane. I miljøer med kontrolleret læsning er HF populær, fordi den understøtter identifikation på kort afstand med bedre kontrol over læsezonen end UHF med lang rækkevidde, hvilket hjælper med adgangskontrol, billettering, bibliotekssystemer og autentificeringsarbejdsgange.
Men 13,56 MHz betyder ikke automatisk universel kompatibilitet. HF har flere udbredte standarder, der deler den samme frekvens, men som adskiller sig i, hvordan taggen kommunikerer, og hvad den understøtter. For eksempel er ISO 14443 ofte forbundet med nærhedskort og mange implementeringer af sikre kort, mens ISO 15693 er almindelig for HF-tags i nærområdet, der ofte sigter mod lidt længere arbejdsafstande og forskellige brugsscenarier. To tags kan begge være 13,56 MHz og stadig ikke kunne læses af det samme system, hvis protokolfamilien ikke stemmer overens med, hvad læseren understøtter.
UHF passiv RFID
UHF passiv RFID refererer generelt til tags, der opererer i området 860 til 960 MHz. I modsætning til LF og HF er UHF stærkt påvirket af regionale regler, så det nøjagtige driftsbånd afhænger af, hvor systemet er implementeret. For eksempel bruger Nordamerika ofte 902 til 928 MHz-båndet i henhold til FCC-reglerne, mens mange europæiske implementeringer opererer omkring 865 til 868 MHz i henhold til ETSI-reglerne. Andre regioner bruger forskellige dele inden for det bredere område 860 til 960.
UHF-passiv RFID bruger typisk elektromagnetisk kobling i det fjerne felt og kommunikerer via backscatter. Læseren sender RF-energi, taggen optager en lille mængde til at drive sin chip, og derefter reagerer taggen ved at ændre sin antenneimpedans for at modulere refleksionen af læserens signal. Fordi UHF er fjernfelt- og backscatter-baseret, kan den opnå meget længere læseafstande end LF eller HF, og den bruges i vid udstrækning til logistik, lagersporing, detailinventar og identifikation med høj kapacitet, hvor der kan være mange tags i samme læsezone.
Passive UHF-tags har normalt dipollignende antenner, der er ætset eller trykt på tynde indlæg, og derfor er UHF-tags ofte etiketter eller hængetags. Når UHF skal fungere direkte på metaloverflader, kræver det normalt en særlig tagkonstruktion, f.eks. afstand, afskærmning eller specialbyggede metalhuse, fordi metal kan forvrænge antennen og reducere den høstede effekt. UHF-passiv RFID i forsyningskæden og på lageret er desuden oftest forbundet med EPC Class 1 Gen2, også kendt som ISO 18000-6C. I mange virkelige systemer, når nogen siger UHF-passiv RFID, mener de implicit Gen2 og dens antikollisionsadfærd, hukommelseskonventioner og læserkommandoer.
Passiv RFID-læseafstand
Passiv RFID-læseafstand varierer betydeligt efter frekvens. Da passive tags er helt afhængige af energi fra læseren, er den opnåelige afstand tæt knyttet til koblingsmetoden og driftsbåndet.
LF passiv RFID-læseafstand
LF passive RFID-systemer, der arbejder ved 125 kHz eller 134,2 kHz, er designet til kortdistance-identifikation. Typisk læseafstand er 3 til 10 cm med håndholdte læsere og standard tagstørrelser.
I systemer til identifikation af husdyr, der bruger øremærker på 134,2 kHz, er den praktiske læseafstand ofte 5 til 20 cm, afhængigt af læserens antennestørrelse og mærkets konstruktion. Transpondere med glaskapsel opnår generelt kortere afstande end større støbte øremærker på grund af mindre spolegeometri.
HF-passiv RFID-læseafstand
HF-passiv RFID ved 13,56 MHz understøtter typisk læseafstande på mellem 2 og 30 cm for de fleste kort- og labelbaserede systemer.
ISO 14443-nærhedskort er ofte begrænset til mindre end 10 cm, hvilket er meningen med sikker adgangskontrol og betalingssystemer.
ISO 15693-nærhedsmærker kan forlænge læseafstanden yderligere og typisk nå op på 1 meter under optimerede antenneforhold. Mange kommercielle installationer opererer dog under dette maksimum for at opretholde kontrollerede læsezoner.
UHF passiv RFID-læseafstand
UHF-passiv RFID inden for 860 til 960 MHz understøtter betydeligt længere læseafstande. Standard EPC Gen2 label tags i typiske faste læseropsætninger opnår 3 til 10 meter under normale regulatoriske strømgrænser.
Højtydende tags kombineret med optimerede antenner kan nå 10 til 15 meter i kontrollerede miljøer.
Håndholdte UHF-læsere opnår normalt 1 til 5 meter, afhængigt af antenneforstærkning og tag-følsomhed.
UHF giver den længste læseafstand blandt passive RFID-teknologier og bruges i vid udstrækning i logistik-, lagerstyrings- og inventarsystemer, hvor multimeteraflæsning er påkrævet.
Typer af passive RFID-tags
Passive RFID-tags grupperes almindeligvis i LF-, HF- og UHF-systemer. På tværs af disse bånd er de mest almindelige formfaktorer inlays eller labels og robuste, hårde tags, der er designet til at beskytte inlay og chip.
LF Passive RFID-tags
LF-tags indeholder typisk en viklet spoleantenne. Fordi lav frekvens kræver en relativt stor induktiv spole for at høste tilstrækkelig energi, er LF-tags ofte tykkere og mere stive end højfrekvente tags.
Almindelige former for LF-tags omfatter:
- Glaskapsel-transpondere brugt til implantation i dyr
- Øremærker i formstøbt plast med indbyggede spoleenheder
- Indkapslede nøglebrikker og adgangsbrikker
Spoleantennen er normalt synlig indvendigt, hvis mærkehuset er gennemsigtigt. I øremærker til husdyr er spolen indlejret i et forseglet plastikhus for at beskytte den mod fugt og mekanisk belastning.
LF-tags produceres sjældent som ultratynde etiketter, fordi spolestrukturen kræver volumen.
HF-passive RFID-tags
HF-tags bruger plane spoleantenner, der er ætset eller trykt på flade substrater. Fordi antennen er todimensionel i stedet for viklet, er HF-tags typisk tynde og flade.
Almindelige former for HF-tags omfatter:
- Smartkort i PVC
- Selvklæbende etiketter af papir eller plast
- Armbånd
- Tags til biblioteket
- Indlejrede indlæg i dokumenter eller billetter
HF-antenner ser normalt ud som spiralformede eller rektangulære trykte spor, når de eksponeres. Deres flade struktur gør dem velegnede til kort- og labelbaserede formater.
UHF passive RFID-tags
UHF-tags bruger typisk dipol-lignende antenner, der er ætset eller trykt på tynde aluminiums- eller kobberlag. Fordi antennen fungerer i fjernfeltet, kan den implementeres som et letvægtsindlæg.
Almindelige former for UHF-tags omfatter:
- Tynde selvklæbende etiketter
- Hængemærker til tøj
- Papirbaserede intelligente etiketter
- Industrielle tags i hård plast
- On-metal tags med afstandsstrukturer
UHF-inlays er ofte ekstremt tynde og fleksible. Dipolantennemønsteret er typisk langstrakt og symmetrisk. Når de bruges på metaloverflader, er UHF-tags bygget med tykkere huse eller integrerede afstandsstykker for at forhindre antenneafstemning.
Anvendelser af passive RFID-tags
Passive RFID-tags bruges i vid udstrækning til identifikation, sporing og datatilknytning på tværs af flere brancher. Den specifikke anvendelse afhænger af frekvensvalg, krav til læseafstand og miljøforhold.
Identifikation af husdyr
LF-passiv RFID ved 134,2 kHz bruges ofte til identifikation af dyr. Elektroniske øremærker og injicerbare glastranspondere anvendes til kvæg, får, geder og selskabsdyr. Mærket gemmer et unikt identifikationsnummer, der er knyttet til gårdens eller nationale databaser. Kort læseafstand og stabil ydeevne omkring dyrevæv gør LF velegnet til dette formål.
Adgangskontrol og autentificering
HF-passiv RFID ved 13,56 MHz bruges i vid udstrækning til adgangskontrolkort, ID-badges, transportbilletter og sikre legitimationsoplysninger. Den kontrollerede korte læseafstand understøtter bevidst brugerinteraktion, hvilket er vigtigt i sikkerhedsfølsomme systemer. Mange HF-implementeringer er afhængige af ISO 14443 eller relaterede standarder for kompatibilitet og datastruktur.
Bibliotek og dokumentsporing
HF-passiv RFID bruges også på biblioteker, i filhåndteringssystemer og til dokumentsporing. Tynde tags i label-stil indlejres i bøger og mapper. Den moderate læseafstand giver mulighed for effektiv scanning, samtidig med at der opretholdes kontrollerede læsezoner.
Detailhandel og lagerstyring
UHF-passiv RFID bruges ofte til mærkning af varer i detailhandlen, lagerstyring og logistik. Selvklæbende etiketter sættes på produkter, kartoner eller paller. Læseafstanden på flere meter muliggør hurtig massescanning af flere mærkede varer ved hjælp af faste eller håndholdte læsere.
Sporing af aktiver og industriel brug
UHF-passiv RFID anvendes til sporing af værktøj, udstyr, returcontainere og industrielle aktiver. Hårde tags med beskyttende huse bruges i udendørs eller barske miljøer. On-metal-tags anvendes, når der er behov for direkte montering på ledende overflader.
Hvor meget koster passive RFID-tags?
Udgifterne til passive RFID-tags varierer efter frekvens, chiptype, antennedesign, materiale og ordremængde. Selve mikrochippen udgør kun en del af de samlede omkostninger. Krav til emballage, indkapsling og holdbarhed har ofte større indflydelse på prisen.
LF Passive RFID-omkostninger
Passive LF-tags, der bruges til identifikation af dyr eller adgangskontrol, er generelt dyrere end tynde UHF-mærker på grund af deres spoleantennestruktur og støbte hus.
Typiske prisklasser:
- LF-transpondere i glaskapsel: ca. $1 til $3 pr. enhed afhængigt af volumen
- LF-øremærker til husdyr med støbt hus: typisk $1,50 til $4 pr. enhed afhængigt af chiptype og tilpasning
Brugerdefineret tryk, lasermærkning eller forkodning kan øge omkostningerne.
HF-passiv RFID-omkostning
HF-tags på 13,56 MHz produceres almindeligvis som kort eller labelinlays.
Typiske prisklasser:
- HF-labelindlæg: ca. $0,20 til $0,60 pr. enhed i volumen
- HF PVC-kort: typisk $0,50 til $2 pr. enhed, afhængigt af hukommelsestype og sikkerhedsfunktioner
Sikre chips med krypteringsfunktion øger omkostningerne sammenlignet med simple tags med kun hukommelse.
UHF-passiv RFID-omkostning
UHF passive RFID-tags har generelt de laveste omkostninger pr. enhed, når de produceres i store mængder, især til forsyningskædeapplikationer.
Typiske prisklasser:
- UHF-labelindlæg: ca. $0,05 til $0,20 pr. enhed ved store mængder
- UHF hard tags: typisk $0,50 til $3 pr. enhed afhængigt af hus og holdbarhed
- Industrielle tags på metal: ofte $2 til $10 pr. enhed afhængigt af krav til ydeevne
Specialiserede industri- eller højtemperaturtags kan overskride disse intervaller.
Passive vs. aktive RFID-tags
Passive og aktive RFID-tags adskiller sig primært ved, hvordan de får strøm, og hvordan de kommunikerer. Tilstedeværelsen eller fraværet af en intern strømkilde påvirker læseafstand, størrelse, omkostninger, vedligeholdelseskrav og udrulningsscenarier.
Passive RFID-tags
Passive RFID-tags indeholder ikke et internt batteri. De fungerer ved at høste energi fra læserens elektromagnetiske felt og reagerer kun, når de får strøm. Fordi de ikke genererer deres eget signal, er passive tags typisk mindre, tyndere og billigere. De bruges i vid udstrækning i identifikations- og lagersystemer, hvor der findes en infrastruktur med læsere.
Aktive RFID-tags
Aktive RFID-tags indeholder et internt batteri, som driver chippen og senderen. Aktive tags kan udsende signaler uden at være afhængige af høstet energi fra en læser. Det giver mulighed for betydeligt længere kommunikationsafstande, ofte titusindvis af meter eller mere, afhængigt af systemkonfigurationen. Batteriet muliggør også yderligere funktioner som f.eks. sensorintegration eller periodisk beacon-transmission.
Nøgleforskelle:
| Feature | Passiv RFID | Aktiv RFID |
| Strømkilde | Intet internt batteri | Internt batteri |
| Signaltransmission | Reagerer kun, når læseren giver strøm | Kan sende uafhængigt af hinanden |
| Typisk læseafstand | Centimeter til flere meter | Titusindvis af meter eller mere |
| Størrelse | Lille og tynd | Større på grund af batteriet |
| Pris pr. tag | Lav | Højere |
| Opretholdelse | Ingen vedligeholdelse af batteriet | Udskiftning af batteri påkrævet |
| Typiske brugsscenarier | Detailhandel, logistik, husdyr-ID, adgangskontrol | Sporing i realtid, overvågning af aktiver, sensorsystemer |
Ofte stillede spørgsmål
Læseafstanden afhænger af frekvensen. LF-tags læses typisk inden for et par centimeter. HF-tags fungerer normalt inden for flere centimeter og i nogle konfigurationer op til omkring en meter. UHF-tags understøtter normalt en læseafstand på flere meter under de almindelige lovbestemte effektgrænser. Den faktiske ydeevne afhænger af systemkonfiguration og installationsforhold.
Hvordan ser et passivt RFID-tag ud?
Et passivt RFID-tag kan se meget forskelligt ud afhængigt af frekvens og anvendelse, men det indeholder altid en lille mikrochip, der er forbundet med en antenne. LF-tags er ofte tykkere og kan se ud som glaskapsler til dyreimplantation eller øremærker af støbt plast med en indbygget spole. HF-tags ser typisk ud som flade kort, klistermærker eller armbånd med et synligt spiralformet antennemønster indeni. UHF-tags er ofte tynde selvklæbende etiketter eller hængemærker med et aflangt metallisk antennedesign, mens industrielle versioner kan være indkapslet i hårde plastikhuse for holdbarhedens skyld.
Nogle passive RFID-tags understøtter skrivebeskyttet hukommelse, mens andre tillader, at data skrives eller opdateres. Mange UHF EPC Gen2-tags giver mulighed for at skrive i brugerhukommelsen og kan også låses efter programmering. HF-tags kan understøtte forskellige hukommelsesstrukturer afhængigt af chiptypen. Om en tag kan omskrives, afhænger af chipspecifikationen.
Standard passive tags kan opleve nedsat ydeevne, når de monteres direkte på metal, fordi metal kan forvrænge antennen. Specialiserede tags på metal er designet med mellemrum eller afskærmningsstrukturer for at opretholde korrekt drift på ledende overflader.
Passive RFID-tags har ikke noget batteri, der kan nedbrydes, så deres levetid er typisk begrænset af fysisk holdbarhed snarere end af elektronik. Under normale forhold er chippens datalagringsperiode ofte vurderet til mange år.
