Un'etichetta RFID passiva è un'etichetta RFID priva di fonte di alimentazione interna. Non può funzionare o trasmettere da solo. Funziona invece solo quando entra nel campo di un lettore RFID.
Il lettore invia energia radio, il tag raccoglie una piccola quantità di energia attraverso la sua antenna, si accende per un momento e poi restituisce al lettore i dati di identificazione memorizzati. Se non c'è campo per il lettore, il tag passivo rimane inattivo.
Un'etichetta RFID passiva è solitamente composta da due parti fondamentali: un microchip che memorizza i dati identificativi e un'antenna che cattura l'energia e consente la risposta.
Come funzionano le etichette RFID passive (passo dopo passo)
Le etichette RFID passive funzionano attraverso un processo di comunicazione guidato dal lettore. Il tag non trasmette continuamente. Risponde solo quando viene attivato da un lettore.
Il processo di lavoro segue queste fasi:
Fase 1: il lettore emette energia a radiofrequenza
Un lettore RFID genera un campo elettromagnetico attraverso la sua antenna. Questo campo trasporta sia energia che segnali di comunicazione.
Fase 2: l'antenna del tag cattura l'energia
Quando un tag RFID passivo entra in questo campo, la sua antenna assorbe parte dell'energia di radiofrequenza. L'energia catturata viene convertita in energia elettrica.
Poiché i tag passivi non hanno una batteria, l'energia raccolta è l'unica fonte di alimentazione per il chip.
Fase 3: accensione del microchip
Una volta raccolta una quantità sufficiente di energia, il microchip all'interno del tag si attiva. Questa fase si chiama raggiungimento della soglia di attivazione.
Se l'intensità del campo è troppo debole, il chip non si accende e il tag non risponde.
Fase 4: il lettore invia un comando
Dopo l'attivazione, il lettore invia un segnale di comando. Questo comando può richiedere il numero di identificazione del tag o eseguire un'altra operazione consentita, come la lettura di dati di memoria specifici.
Fase 5: il tag risponde tramite backscatter
Invece di generare un nuovo segnale radio, il tag modifica il modello di riflessione del segnale del lettore. Questo processo è chiamato modulazione di retrodiffusione.
Commutando rapidamente il suo carico interno, il tag codifica i dati digitali nel segnale riflesso.
Fase 6: il lettore riceve e decodifica la risposta
Il lettore rileva le piccole variazioni del segnale riflesso e decodifica i dati di identificazione trasmessi.
L'intero processo avviene in pochi millisecondi.
Frequenze RFID passive
I sistemi RFID passivi sono classificati in base alla frequenza operativa, poiché la frequenza determina il metodo di accoppiamento elettromagnetico, la struttura dell'antenna, il comportamento del segnale e l'ambiente di utilizzo tipico. Le tre categorie principali della RFID passiva sono la bassa frequenza (LF), l'alta frequenza (HF) e l'altissima frequenza (UHF).
RFID passivo LF
La RFID passiva LF si riferisce generalmente a sistemi che operano al di sotto dei 300 kHz. Le due frequenze LF più comuni sono 125 kHz e 134,2 kHz. La frequenza di 125 kHz è ampiamente utilizzata nei vecchi sistemi di controllo degli accessi e nelle applicazioni di identificazione tradizionali. 134,2 kHz è fortemente associata all'identificazione degli animali perché è la frequenza utilizzata da molti sistemi di allevamento basati su ISO. Si vedranno anche frequenze correlate nello stesso quartiere, ma 125 kHz e 134,2 kHz sono i punti di riferimento pratici per la comprensione dell'LF.
Tecnicamente, l'LF funziona nel campo vicino e si basa sull'accoppiamento induttivo. Il lettore crea un campo magnetico e il tag utilizza un'antenna a bobina per raccogliere l'energia. Per questo motivo i tag LF spesso contengono fisicamente una struttura a bobina, sia come bobina avvolta in una capsula di vetro, sia come gruppo di bobine stampate all'interno di un tag auricolare o di un involucro incapsulato. Poiché il trasferimento di energia è magnetico e in campo vicino, i sistemi LF non sono progettati per la lettura a lunga distanza. Il valore della LF è che tende a comportarsi in modo più prevedibile con materiali ad alto contenuto d'acqua come i tessuti animali.
HF RFID passivo
La RFID passiva HF è incentrata su 13,56 MHz, e in pratica HF significa quasi sempre 13,56 MHz. Questa banda è utilizzata per un'ampia gamma di formati di tag passivi, tra cui carte, etichette, braccialetti e tag incorporati. L'HF è anche la base dell'NFC, ma l'NFC non è semplicemente un'etichetta di frequenza. L'NFC è una famiglia di protocolli costruiti sulla base della tecnologia HF a 13,56 MHz.
Anche le HF operano principalmente nel campo vicino e utilizzano l'accoppiamento induttivo, come le LF, ma a una frequenza molto più elevata. L'antenna del tag è in genere una bobina piatta stampata o incisa su un inlay o all'interno di una scheda, quindi i tag HF sono generalmente sottili e planari. Negli ambienti a lettura controllata, l'HF è popolare perché supporta l'identificazione a corto raggio con un migliore controllo della zona di lettura rispetto all'UHF a lungo raggio, che aiuta nel controllo degli accessi, nella biglietteria, nei sistemi bibliotecari e nei flussi di lavoro di autenticazione.
Tuttavia, 13,56 MHz non significa automaticamente compatibilità universale. L'HF ha diversi standard ampiamente utilizzati che condividono la stessa frequenza, ma che differiscono nel modo in cui il tag comunica e in ciò che supporta. Ad esempio, ISO 14443 è comunemente associato a carte di prossimità e molte implementazioni di carte sicure, mentre l'ISO 15693 è comune per i tag HF di prossimità che spesso mirano a distanze di lavoro leggermente maggiori e a casi d'uso diversi. Due tag possono essere entrambi a 13,56 MHz e non essere leggibili dallo stesso sistema se la famiglia di protocolli non corrisponde a quella supportata dal lettore.
RFID passivo UHF
La RFID passiva UHF si riferisce generalmente ai tag che operano nella regione da 860 a 960 MHz. A differenza delle frequenze LF e HF, le UHF sono fortemente influenzate dalle normative regionali, per cui la banda operativa esatta dipende dal luogo in cui il sistema viene installato. Ad esempio, in Nord America si utilizza comunemente la banda da 902 a 928 MHz secondo le norme FCC, mentre molte installazioni europee operano intorno agli 865-868 MHz secondo le norme ETSI. Altre regioni utilizzano fasce diverse all'interno della più ampia banda da 860 a 960.
La RFID passiva UHF utilizza tipicamente l'accoppiamento elettromagnetico in campo lontano e comunica attraverso la retrodiffusione. Il lettore trasmette energia a radiofrequenza, il tag ne raccoglie una piccola quantità per alimentare il suo chip e poi il tag risponde modificando l'impedenza della sua antenna per modulare la riflessione del segnale del lettore. Poiché l'UHF è basato sul campo lontano e sulla retrodiffusione, può raggiungere distanze di lettura molto più lunghe rispetto all'LF o all'HF ed è ampiamente utilizzato per la logistica, la tracciabilità dei magazzini, l'inventario al dettaglio e l'identificazione ad alto rendimento in cui possono essere presenti molti tag nella stessa zona di lettura.
I tag passivi UHF di solito hanno antenne simili a dipoli incise o stampate su sottili intarsi, motivo per cui i tag UHF sono spesso etichette o cartellini da appendere. Quando l'UHF deve lavorare direttamente su superfici metalliche, di solito richiede una costruzione speciale del tag, come spaziatura, schermatura o alloggiamenti appositamente costruiti su metallo, perché il metallo può disarmare l'antenna e ridurre la potenza raccolta. Inoltre, la RFID passiva UHF nella catena di approvvigionamento e nell'inventario è più comunemente associata alla classe EPC 1 Gen2, nota anche come ISO 18000-6C. In molti sistemi reali, quando si parla di RFID passivo UHF, si intende implicitamente il Gen2 e il suo comportamento anticollisione, le convenzioni di memoria e i comandi del lettore.
Distanza di lettura RFID passivo
La distanza di lettura dei RFID passivi varia in modo significativo in base alla frequenza. Poiché i tag passivi si affidano interamente all'energia del lettore, la distanza raggiungibile è strettamente legata al metodo di accoppiamento e alla banda operativa.
Distanza di lettura RFID passivo LF
I sistemi RFID passivi LF che operano a 125 kHz o 134,2 kHz sono progettati per l'identificazione a corto raggio. La distanza di lettura tipica è di 3-10 cm con lettori portatili e tag di dimensioni standard.
Nei sistemi di identificazione del bestiame che utilizzano marche auricolari da 134,2 kHz, la distanza di lettura pratica è spesso compresa tra 5 e 20 cm, a seconda delle dimensioni dell'antenna del lettore e della struttura della marca. I transponder a capsula di vetro raggiungono generalmente distanze inferiori rispetto ai marchi auricolari stampati più grandi, grazie alla geometria della bobina più piccola.
Distanza di lettura RFID passivo HF
L'HF RFID passivo a 13,56 MHz supporta in genere distanze di lettura comprese tra 2 e 30 cm per la maggior parte dei sistemi basati su schede ed etichette.
Le carte di prossimità ISO 14443 sono comunemente limitate a meno di 10 cm, il che è intenzionale per il controllo degli accessi e i sistemi di pagamento sicuri.
I tag di prossimità ISO 15693 possono estendere ulteriormente la distanza di lettura, raggiungendo in genere 1 metro in condizioni di antenna ottimizzata. Tuttavia, molte installazioni commerciali operano al di sotto di questa distanza massima per mantenere zone di lettura controllate.
Distanza di lettura RFID passivo UHF
L'RFID passivo UHF che opera tra gli 860 e i 960 MHz supporta distanze di lettura significativamente maggiori. Le etichette standard EPC Gen2, nelle tipiche configurazioni di lettori fissi, raggiungono da 3 a 10 metri in base ai normali limiti di potenza.
I tag ad alte prestazioni, combinati con antenne ottimizzate, possono raggiungere i 10-15 metri in ambienti controllati.
I lettori UHF portatili raggiungono solitamente da 1 a 5 metri, a seconda del guadagno dell'antenna e della sensibilità del tag.
L'UHF offre la distanza di lettura più lunga tra le tecnologie RFID passive ed è ampiamente utilizzato nella logistica, nella gestione del magazzino e nei sistemi di inventario in cui è richiesta una lettura multimetro.
Tipi di tag RFID passivi
Le etichette RFID passive sono comunemente raggruppate in sistemi LF, HF e UHF. In queste bande, i fattori di forma più comuni sono gli inlay o le etichette e i robusti tag rigidi progettati per proteggere l'inlay e il chip.
Tag RFID passivi LF
I tag LF contengono in genere un'antenna a bobina avvolta. Poiché la bassa frequenza richiede una bobina induttiva relativamente grande per raccogliere energia sufficiente, i tag LF sono spesso più spessi e rigidi di quelli a più alta frequenza.
Le forme comuni di tag LF includono:
- Transponder a capsula di vetro utilizzati per l'impianto di animali
- Cartellini auricolari in plastica stampata con bobine integrate
- Portachiavi e tag di accesso incapsulati
L'antenna a bobina è solitamente visibile all'interno se l'involucro del marchio è trasparente. Nelle marche auricolari per bestiame, la bobina è inserita in un corpo di plastica sigillato per proteggerla dall'umidità e dalle sollecitazioni meccaniche.
I tag LF sono raramente prodotti come etichette ultrasottili perché la struttura della bobina richiede volume.
Tag RFID passivi HF
I tag HF utilizzano antenne a bobina planari incise o stampate su substrati piatti. Poiché l'antenna è bidimensionale anziché avvolta, i tag HF sono tipicamente sottili e piatti.
Le forme più comuni di etichette HF includono:
- Smart card in PVC
- Etichette adesive in carta o plastica
- Braccialetti
- Tag della biblioteca
- Inlay incorporati all'interno di documenti o biglietti
Le antenne HF si presentano di solito come tracce stampate a spirale o rettangolari quando sono esposte. La loro struttura piatta le rende adatte a formati basati su schede o etichette.
Tag RFID passivi UHF
I tag UHF utilizzano in genere antenne di tipo dipolo incise o stampate su sottili strati di alluminio o rame. Poiché l'antenna opera in campo lontano, può essere implementata come un inlay leggero.
Le forme più comuni di tag UHF includono:
- Etichette adesive sottili
- Etichette da appendere per abbigliamento
- Etichette intelligenti su carta
- Etichette industriali in plastica dura
- Tag su metallo con strutture distanziali
Gli intarsi UHF sono spesso estremamente sottili e flessibili. Lo schema dell'antenna a dipolo è tipicamente allungato e simmetrico. Quando vengono utilizzati su superfici metalliche, i tag UHF sono costruiti con alloggiamenti più spessi o con distanziatori integrati per evitare il detuning dell'antenna.
Applicazioni delle etichette RFID passive
Le etichette RFID passive sono ampiamente utilizzate per l'identificazione, la tracciabilità e l'associazione dei dati in diversi settori. L'applicazione specifica dipende dalla selezione della frequenza, dai requisiti della distanza di lettura e dalle condizioni ambientali.
Identificazione del bestiame
La RFID passiva LF a 134,2 kHz è comunemente utilizzata per l'identificazione degli animali. Le marche auricolari elettroniche e i transponder iniettabili in vetro sono utilizzati per bovini, ovini, caprini e animali da compagnia. La targhetta memorizza un numero di identificazione univoco che si collega a database aziendali o nazionali. La breve distanza di lettura e le prestazioni stabili in prossimità dei tessuti animali rendono la LF adatta a questo scopo.
Controllo degli accessi e autenticazione
La tecnologia RFID passiva HF a 13,56 MHz è ampiamente utilizzata nelle tessere di controllo degli accessi, nei badge identificativi, nei biglietti di trasporto e nelle credenziali di sicurezza. La breve distanza di lettura controllata supporta l'interazione intenzionale dell'utente, importante nei sistemi sensibili alla sicurezza. Molte implementazioni HF si basano su ISO 14443 o su standard correlati per la compatibilità e la struttura dei dati.
Biblioteca e tracciamento dei documenti
L'HF RFID passivo viene utilizzato anche nelle biblioteche, nei sistemi di gestione dei file e nella tracciabilità dei documenti. I tag sottili di tipo etichetta sono incorporati nei libri e nelle cartelle. La distanza di lettura moderata consente una scansione efficiente mantenendo zone di lettura controllate.
Gestione della vendita al dettaglio e dell'inventario
La tecnologia RFID passiva UHF è comunemente utilizzata per l'etichettatura dei prodotti al dettaglio, la gestione del magazzino e la logistica. Le etichette adesive vengono applicate ai prodotti, ai cartoni o ai pallet. La distanza di lettura di più metri consente la scansione rapida di più articoli etichettati utilizzando lettori fissi o portatili.
Tracciabilità delle risorse e uso industriale
L'RFID passivo UHF viene utilizzato per tracciare strumenti, apparecchiature, contenitori a rendere e beni industriali. I tag rigidi con alloggiamenti protettivi sono utilizzati in ambienti esterni o difficili. I tag on-metal sono utilizzati quando è necessario il montaggio diretto su superfici conduttive.
Quanto costano le etichette RFID passive
Il costo dei tag RFID passivi varia in base alla frequenza, al tipo di chip, al design dell'antenna, al materiale e al volume degli ordini. Il microchip in sé rappresenta solo una parte del costo totale. I requisiti di imballaggio, incapsulamento e durata hanno spesso un impatto maggiore sul prezzo.
Costo RFID passivo LF
I tag passivi LF utilizzati per l'identificazione degli animali o il controllo degli accessi sono generalmente più costosi delle etichette UHF sottili, a causa della struttura dell'antenna a bobina e dell'alloggiamento stampato.
Fasce di prezzo tipiche:
- Capsula di vetro transponder LF: circa Da $1 a $3 per unità a seconda del volume
- Marchi auricolari per bestiame LF con alloggiamento sagomato: tipicamente Da $1,50 a $4 per unità a seconda del tipo di chip e della personalizzazione
La stampa personalizzata, la marcatura laser o la pre-codifica possono aumentare il costo.
Costo della RFID passiva HF
I tag HF a 13,56 MHz sono comunemente prodotti come schede o etichette inlay.
Fasce di prezzo tipiche:
- Intarsi per etichette HF: circa Da $0,20 a $0,60 per unità in volume
- Schede HF in PVC: in genere Da $0,50 a $2 per unità, a seconda del tipo di memoria e delle caratteristiche di sicurezza
I chip sicuri con capacità di crittografia aumentano il costo rispetto ai semplici tag di sola memoria.
Costo della RFID passiva UHF
I tag RFID passivi UHF hanno generalmente il costo unitario più basso se prodotti in grandi quantità, soprattutto per le applicazioni della catena di approvvigionamento.
Fasce di prezzo tipiche:
- Inserti per etichette UHF: circa Da $0,05 a $0,20 per unità a grandi volumi
- Etichette rigide UHF: in genere Da $0,50 a $3 per unità a seconda dell'alloggiamento e della durata
- Etichette industriali su metallo: spesso Da $2 a $10 per unità a seconda dei requisiti di prestazione
I tag industriali specializzati o per alte temperature possono superare questi intervalli.
Tag RFID passivi e attivi
I tag RFID passivi e attivi si differenziano principalmente per le modalità di alimentazione e di comunicazione. La presenza o meno di una fonte di alimentazione interna influisce sulla distanza di lettura, sulle dimensioni, sul costo, sui requisiti di manutenzione e sugli scenari di implementazione.
Tag RFID passivi
Le etichette RFID passive non contengono una batteria interna. Funzionano raccogliendo energia dal campo elettromagnetico del lettore e rispondono solo quando vengono eccitati. Poiché non generano un segnale proprio, i tag passivi sono in genere più piccoli, più sottili e meno costosi. Sono ampiamente utilizzati nei sistemi di identificazione e di inventario in cui è presente un'infrastruttura di lettori.
Tag RFID attivi
Le etichette RFID attive contengono una batteria interna che alimenta il chip e il trasmettitore. I tag attivi possono trasmettere segnali senza dipendere dall'energia raccolta da un lettore. Ciò consente di raggiungere distanze di comunicazione notevolmente maggiori, spesso decine di metri o più, a seconda della configurazione del sistema. La batteria consente anche di aggiungere altre funzioni, come l'integrazione di sensori o la trasmissione periodica di segnali.
Differenze principali:
| Caratteristica | RFID passivo | RFID attivo |
| Fonte di alimentazione | Nessuna batteria interna | Batteria interna |
| Trasmissione del segnale | Risponde solo se eccitato dal lettore | Può trasmettere in modo indipendente |
| Distanza di lettura tipica | Da centimetri a diversi metri | Decine di metri o più |
| Misurare | Piccolo e sottile | Più grande grazie alla batteria |
| Costo per tag | Basso | Più alto |
| Manutenzione | Nessuna manutenzione della batteria | È necessaria la sostituzione della batteria |
| Casi d'uso tipici | Commercio al dettaglio, logistica, identificazione del bestiame, controllo degli accessi | Tracciamento in tempo reale, monitoraggio delle risorse, sistemi di sensori |
Domande frequenti
La distanza di lettura dipende dalla frequenza. I tag LF leggono in genere entro pochi centimetri. I tag HF operano solitamente entro diversi centimetri e, in alcune configurazioni, fino a circa un metro. I tag UHF sono generalmente in grado di supportare una distanza di lettura di diversi metri in base ai limiti di potenza standard. Le prestazioni effettive dipendono dalla configurazione del sistema e dalle condizioni di installazione.
Che aspetto ha un'etichetta RFID passiva?
Un'etichetta RFID passiva può avere un aspetto molto diverso a seconda della frequenza e dell'applicazione, ma contiene sempre un piccolo microchip collegato a un'antenna. I tag LF sono spesso più spessi e possono apparire come capsule di vetro da impiantare negli animali o come etichette auricolari in plastica stampata con una bobina incorporata. I tag HF hanno in genere l'aspetto di carte piatte, adesivi o braccialetti con un modello di antenna a spirale visibile all'interno. I tag UHF sono generalmente etichette adesive sottili o cartellini da appendere con un'antenna metallica allungata, mentre le versioni industriali possono essere racchiuse in custodie di plastica dura per una maggiore durata.
Alcuni tag RFID passivi supportano la memoria di sola lettura, mentre altri consentono la scrittura o l'aggiornamento dei dati. Molti tag UHF EPC Gen2 consentono la scrittura della memoria utente e possono anche essere bloccati dopo la programmazione. I tag HF possono supportare diverse strutture di memoria a seconda del tipo di chip. La possibilità di riscrivere un tag dipende dalle specifiche del chip.
I tag passivi standard possono avere prestazioni ridotte se montati direttamente su metallo, perché il metallo può disarmare l'antenna. I tag specializzati su metallo sono progettati con strutture di spaziatura o schermatura per mantenere il corretto funzionamento su superfici conduttive.
I tag RFID passivi non hanno una batteria che si degrada, quindi la loro durata operativa è tipicamente limitata dalla resistenza fisica piuttosto che dall'elettronica. In condizioni normali, il periodo di conservazione dei dati del chip è spesso stimato in molti anni.
