Een passieve RFID-tag is een RFID-tag die geen interne stroombron heeft. Hij kan niet zelf werken of zenden. In plaats daarvan werkt hij alleen wanneer hij in het veld van een RFID-lezer komt.
De lezer zendt radio-energie uit, de tag vangt een klein beetje van die energie op via zijn antenne, schakelt even op en zendt dan zijn opgeslagen identificatiegegevens terug naar de lezer. Als er geen lezersveld is, blijft de passieve tag inactief.
Een passieve RFID-tag bestaat meestal uit twee kernonderdelen: een microchip die de ID-gegevens opslaat en een antenne die energie opvangt en de reactie mogelijk maakt.
Hoe passieve RFID-tags werken (stap voor stap)
Passieve RFID-tags werken via een leesgestuurd communicatieproces. De tag zendt niet continu uit. Hij reageert alleen wanneer hij wordt geactiveerd door een lezer.
Het werkproces verloopt als volgt:
Stap 1: De Reader zendt radiofrequentie-energie uit
Een RFID-lezer genereert een elektromagnetisch veld via zijn antenne. Dit veld draagt zowel energie als communicatiesignalen.
Stap 2: De tag-antenne vangt energie op
Wanneer een passieve RFID-tag dit veld binnengaat, absorbeert de antenne een deel van de radiofrequentie-energie. De opgevangen energie wordt omgezet in elektrische stroom.
Omdat passieve tags geen batterij hebben, is deze geoogste energie de enige energiebron voor de chip.
Stap 3: De microchip wordt ingeschakeld
Zodra er genoeg energie is verzameld, wordt de microchip in de tag actief. Dit wordt het bereiken van de activeringsdrempel genoemd.
Als de veldsterkte te zwak is, wordt de chip niet ingeschakeld en reageert de tag niet.
Stap 4: De lezer stuurt een commando
Na activering stuurt de lezer een commando signaal. Dit commando kan het identificatienummer van de tag opvragen of een andere toegestane bewerking uitvoeren, zoals het lezen van specifieke geheugengegevens.
Stap 5: De tag reageert via backscatter
In plaats van een nieuw radiosignaal te genereren, verandert de tag het reflectiepatroon van het signaal van de lezer. Dit proces wordt backscatter modulatie genoemd.
Door de interne belasting snel te schakelen, codeert de tag digitale gegevens in het gereflecteerde signaal.
Stap 6: De lezer ontvangt en decodeert het antwoord
De lezer detecteert de kleine veranderingen in het gereflecteerde signaal en decodeert de verzonden identificatiegegevens.
Het hele proces vindt plaats binnen milliseconden.
Passieve RFID-frequenties
Passieve RFID-systemen worden ingedeeld op basis van de werkfrequentie omdat de frequentie bepalend is voor de elektromagnetische koppelingsmethode, de antennestructuur, het signaalgedrag en de typische gebruiksomgeving. De drie primaire categorieën in passieve RFID zijn lage frequentie (LF), hoge frequentie (HF) en ultrahoge frequentie (UHF).
LF Passieve RFID
LF passieve RFID verwijst over het algemeen naar systemen die werken onder 300 kHz. De twee meest gebruikte LF-frequenties zijn 125 kHz en 134,2 kHz. 125 kHz wordt veel gebruikt in oudere toegangscontrolesystemen en oude identificatietoepassingen. 134,2 kHz wordt sterk geassocieerd met dieridentificatie omdat het de frequentie is die door veel ISO-gebaseerde veesystemen wordt gebruikt. Je zult ook verwante frequenties in dezelfde buurt tegenkomen, maar 125 kHz en 134,2 kHz zijn de praktische ankers om LF te begrijpen.
Technisch gezien werkt LF in het nabije veld en is het gebaseerd op inductieve koppeling. De lezer creëert een magnetisch veld en de tag gebruikt een spoelantenne om die energie te oogsten. Daarom bevatten LF-tags vaak fysiek een spoelstructuur, hetzij als een gewikkelde spoel in een glazen capsule, hetzij als een gegoten spoel in een oormerk of ingekapselde behuizing. Omdat de energieoverdracht magnetisch en nabij veld is, zijn LF-systemen niet ontworpen voor lezen over lange afstanden. De waarde van LF is dat het zich voorspelbaarder gedraagt rond materialen met een hoog watergehalte, zoals dierlijk weefsel.
HF Passieve RFID
HF passieve RFID is gericht op 13,56 MHz, en in de praktijk betekent HF bijna altijd 13,56 MHz. Deze band wordt gebruikt voor een breed scala aan passieve tagformaten, waaronder kaarten, labels, polsbandjes en embedded tags. HF is ook de basis voor NFC, maar NFC is niet simpelweg een frequentielabel. NFC is een familie protocollen die bovenop de 13,56 MHz HF-technologie is gebouwd.
HF werkt ook voornamelijk in het nabije veld en gebruikt inductieve koppeling, zoals LF, maar op een veel hogere frequentie. De tag-antenne is meestal een platte spoel die gedrukt of geëtst is op een inlay of in een kaart, dus HF-tags zijn meestal dun en vlak. In gecontroleerde leesomgevingen is HF populair omdat het identificatie op korte afstand ondersteunt met betere controle over de leeszone dan UHF op lange afstand, wat helpt bij toegangscontrole, ticketing, bibliotheeksystemen en authenticatieworkflows.
13,56 MHz betekent echter niet automatisch universele compatibiliteit. HF heeft meerdere veelgebruikte standaarden die dezelfde frequentie delen, maar verschillen in hoe de tag communiceert en wat het ondersteunt. ISO 14443 wordt bijvoorbeeld vaak geassocieerd met nabijheidskaarten en veel beveiligde kaartimplementaties, terwijl ISO 15693 gebruikelijk is voor HF-tags in omgevingstijl die vaak gericht zijn op iets langere werkafstanden en andere gebruikssituaties. Twee tags kunnen beide 13,56 MHz zijn en toch niet leesbaar zijn door hetzelfde systeem als de protocolfamilie niet overeenkomt met wat de lezer ondersteunt.
UHF passieve RFID
UHF passieve RFID verwijst over het algemeen naar tags die werken in de 860 tot 960 MHz regio. In tegenstelling tot LF en HF wordt UHF sterk beïnvloed door regionale regelgeving, zodat de exacte werkband afhangt van waar het systeem wordt ingezet. Noord-Amerika gebruikt bijvoorbeeld gewoonlijk de 902 tot 928 MHz band onder FCC-regels, terwijl veel Europese implementaties rond de 865 tot 868 MHz werken onder ETSI-regels. Andere regio's gebruiken verschillende segmenten binnen het bredere 860 tot 960 bereik.
UHF passieve RFID maakt meestal gebruik van elektromagnetische koppeling in het verre veld en communiceert door middel van backscatter. De lezer zendt RF-energie uit, de tag vangt een klein beetje op om zijn chip van stroom te voorzien en de tag reageert vervolgens door zijn antenne-impedantie te veranderen om de weerkaatsing van het signaal van de lezer te moduleren. Omdat UHF gebaseerd is op verre velden en backscatter, kan het veel langere leesafstanden bereiken dan LF of HF en wordt het veel gebruikt voor logistiek, magazijntracering, winkelvoorraad en identificatie met hoge doorvoer waarbij veel tags in dezelfde leeszone aanwezig kunnen zijn.
Passieve UHF-tags hebben meestal dipool-achtige antennes geëtst of gedrukt op dunne inlays, daarom zijn UHF-tags vaak labels of hang tags. Wanneer UHF rechtstreeks op metalen oppervlakken moet werken, vereist dit meestal een speciale tagconstructie zoals afstand, afscherming of speciaal gebouwde metalen behuizingen omdat metaal de antenne kan ontstemmen en het geoogste vermogen kan verminderen. Ook wordt UHF passieve RFID in de toeleveringsketen en inventaris meestal geassocieerd met EPC Klasse 1 Gen2, ook bekend als ISO 18000-6C. In veel echte systemen wordt met UHF passieve RFID impliciet Gen2 bedoeld, met zijn anti-collision gedrag, geheugenconventies en leesopdrachten.
Passieve RFID-leesafstand
De leesafstand van passieve RFID varieert aanzienlijk per frequentie. Omdat passieve tags volledig afhankelijk zijn van de energie van de lezer, is de haalbare afstand nauw verbonden met de koppelingsmethode en de werkingsband.
LF Passieve RFID-leesafstand
Passieve RFID-systemen van LF die werken op 125 kHz of 134,2 kHz zijn ontworpen voor identificatie op korte afstand. De typische leesafstand is 3 tot 10 cm met handheld lezers en standaard taggroottes.
Bij vee-identificatiesystemen die gebruik maken van oormerken met 134,2 kHz is de praktische leesafstand vaak 5 tot 20 cm, afhankelijk van de grootte van de leesantenne en de tagconstructie. Transponders met glazen capsules bereiken over het algemeen kortere afstanden dan grotere gegoten oormerken vanwege de kleinere spoelgeometrie.
HF Passieve RFID-leesafstand
HF passieve RFID op 13,56 MHz ondersteunt leesafstanden tussen 2 en 30 cm voor de meeste kaart- en labelgebaseerde systemen.
ISO 14443 proximity kaarten zijn meestal beperkt tot minder dan 10 cm, wat wenselijk is voor veilige toegangscontrole en betaalsystemen.
ISO 15693 nabijheidstags kunnen de leesafstand verder vergroten, meestal tot 1 meter onder optimale antenneomstandigheden. Veel commerciële toepassingen werken echter onder dat maximum om gecontroleerde leeszones te behouden.
UHF Passieve RFID Leesafstand
UHF passieve RFID die werkt op 860 tot 960 MHz ondersteunt aanzienlijk langere leesafstanden. Standaard EPC Gen2 label tags in typische vaste lezeropstellingen bereiken 3 tot 10 meter onder normale wettelijke vermogenslimieten.
Tags met hoge prestaties in combinatie met geoptimaliseerde antennes kunnen 10 tot 15 meter ver reiken in gecontroleerde omgevingen.
Handheld UHF lezers halen meestal 1 tot 5 meter, afhankelijk van de antenneversterking en de taggevoeligheid.
UHF biedt de langste leesafstand onder de passieve RFID-technologieën en wordt veel gebruikt in logistiek, magazijnbeheer en voorraadsystemen waar meerdere meters moeten worden gelezen.
Soorten passieve RFID-tags
Passieve RFID-tags worden gewoonlijk ingedeeld in LF-, HF- en UHF-systemen. Binnen deze banden zijn de meest voorkomende vormfactoren inlays of labels en robuuste harde tags die ontworpen zijn om de inlay en chip te beschermen.
LF Passieve RFID Tags
LF tags bevatten meestal een gewikkelde spoelantenne. Omdat voor een lage frequentie een relatief grote inductieve spoel nodig is om voldoende energie te oogsten, zijn LF tags vaak dikker en stijver dan tags voor hogere frequenties.
Veel voorkomende LF tag vormen zijn:
- Glazen capsule-transponders gebruikt voor dierimplantatie
- Oormerken van gegoten plastic met ingebouwde spoelen
- Ingekapselde sleutelhangers en toegangstags
De spoelantenne is meestal inwendig zichtbaar als de tagbehuizing transparant is. Bij oormerken voor vee zit de spoel in een verzegelde plastic behuizing om hem te beschermen tegen vocht en mechanische spanning.
LF-tags worden zelden als ultradunne labels geproduceerd omdat de spoelstructuur volume vereist.
HF Passieve RFID Tags
HF-tags gebruiken vlakke spoelantennes die geëtst of geprint zijn op vlakke substraten. Omdat de antenne tweedimensionaal is in plaats van gewikkeld, zijn HF-tags meestal dun en plat.
Veel voorkomende HF tag vormen zijn:
- PVC smartcards
- Zelfklevende labels van papier of plastic
- Polsbandjes
- Bibliotheek tags
- Insluitingen in documenten of tickets
HF-antennes zien er bij belichting meestal uit als spiraalvormige of rechthoekige gedrukte sporen. Hun vlakke structuur maakt ze geschikt voor kaart- en etiketgebaseerde formaten.
UHF Passieve RFID Tags
UHF-tags gebruiken meestal antennes in dipoolstijl die geëtst of geprint zijn op dunne aluminium- of koperlagen. Omdat de antenne in het verre veld werkt, kan deze worden geïmplementeerd als een lichtgewicht inlay.
Veel voorkomende vormen van UHF-tags zijn:
- Dunne zelfklevende labels
- Hanglabels voor kleding
- Slimme labels op papier
- Harde plastic industriële tags
- Op-metaal tags met afstandsstructuren
UHF inlays zijn vaak extreem dun en flexibel. Het dipool antennepatroon is meestal langgerekt en symmetrisch. Bij gebruik op metalen oppervlakken worden UHF tags gebouwd met dikkere behuizingen of geïntegreerde afstandhouders om ontstemming van de antenne te voorkomen.
Toepassingen voor passieve RFID-tags
Passieve RFID-tags worden veel gebruikt voor identificatie, tracering en gegevensassociatie in verschillende industrieën. De specifieke toepassing hangt af van de frequentieselectie, leesafstandvereisten en omgevingsomstandigheden.
Identificatie van vee
Passieve LF RFID op 134,2 kHz wordt vaak gebruikt voor de identificatie van dieren. Elektronische oormerken en injecteerbare glazen transponders worden gebruikt bij vee, schapen, geiten en gezelschapsdieren. De tag slaat een uniek identificatienummer op dat gekoppeld wordt aan databases van boerderijen of nationale databases. De korte leesafstand en stabiele prestaties rond dierlijk weefsel maken LF geschikt voor dit doel.
Toegangscontrole en verificatie
HF passieve RFID op 13,56 MHz wordt veel gebruikt in toegangscontrolekaarten, ID-badges, transporttickets en beveiligde referenties. De gecontroleerde korte leesafstand ondersteunt bewuste gebruikersinteractie, wat belangrijk is in veiligheidsgevoelige systemen. Veel HF-implementaties vertrouwen op ISO 14443 of verwante standaarden voor compatibiliteit en gegevensstructuur.
Bibliotheek en documentopvolging
HF passieve RFID wordt ook gebruikt in bibliotheken, bestandsbeheersystemen en bij het volgen van documenten. Dunne labelachtige tags worden in boeken en mappen ingebed. De gematigde leesafstand maakt efficiënt scannen mogelijk met behoud van gecontroleerde leeszones.
Detailhandel en voorraadbeheer
UHF passieve RFID wordt vaak gebruikt in de detailhandel voor tagging op itemniveau, magazijnbeheer en logistiek. Labels met zelfklevende labels worden bevestigd aan producten, dozen of pallets. Dankzij de leesafstand van meerdere meters kunnen meerdere getagde items snel in bulk worden gescand met behulp van vaste of handheld lezers.
Het traceren van bedrijfsmiddelen en industrieel gebruik
UHF passieve RFID wordt gebruikt voor het traceren van gereedschappen, apparatuur, retourcontainers en industriële activa. Harde tags met beschermende behuizingen worden gebruikt in buitenomgevingen of ruwe omgevingen. On-metal tagontwerpen worden toegepast wanneer directe montage op geleidende oppervlakken vereist is.
Hoeveel kosten passieve RFID-tags?
De kosten van passieve RFID-tags variëren per frequentie, type chip, antenneontwerp, materiaal en ordervolume. De microchip zelf vertegenwoordigt slechts een deel van de totale kosten. Verpakking, inkapseling en duurzaamheidseisen hebben vaak een grotere invloed op de prijs.
LF Passieve RFID-kosten
Passieve LF-tags die gebruikt worden voor dieridentificatie of toegangscontrole zijn over het algemeen duurder dan dunne UHF-labels vanwege hun spoelantenne en gegoten behuizing.
Typische prijsklassen:
- Glazen capsule LF-transponders: ongeveer $1 tot $3 per eenheid afhankelijk van volume
- LF-oormerken voor vee met gegoten behuizing: meestal $1,50 tot $4 per eenheid afhankelijk van chiptype en aanpassing
Aangepast afdrukken, lasermarkeren of vooraf coderen kan de kosten verhogen.
HF Passieve RFID-kosten
HF-tags op 13,56 MHz worden gewoonlijk geproduceerd als kaarten of labelinlays.
Typische prijsklassen:
- HF-labelinleg: ongeveer $0,20 tot $0,60 per eenheid in volume
- HF PVC-kaarten: meestal $0,50 tot $2 per eenheid, afhankelijk van geheugentype en beveiligingsfuncties
Veilige chips met encryptiemogelijkheid verhogen de kosten in vergelijking met eenvoudige tags met alleen geheugen.
Kosten van UHF passieve RFID
UHF passieve RFID-tags zijn over het algemeen het goedkoopst per eenheid wanneer ze in grote volumes worden geproduceerd, vooral voor toepassingen in de toeleveringsketen.
Typische prijsklassen:
- UHF-labelinleg: ongeveer $0,05 tot $0,20 per eenheid bij grote volumes
- Harde UHF-tags: meestal $0,50 tot $3 per eenheid afhankelijk van behuizing en duurzaamheid
- On-metal industriële tags: vaak $2 tot $10 per eenheid afhankelijk van prestatie-eisen
Gespecialiseerde industriële tags of tags voor hoge temperaturen kunnen deze bereiken overschrijden.
Passieve vs. actieve RFID-tags
Passieve en actieve RFID-tags verschillen voornamelijk in de manier waarop ze worden gevoed en hoe ze communiceren. De aan- of afwezigheid van een interne stroombron beïnvloedt de leesafstand, grootte, kosten, onderhoudsvereisten en toepassingsscenario's.
Passieve RFID-tags
Passieve RFID-tags bevatten geen interne batterij. Ze werken door energie te oogsten uit het elektromagnetische veld van de lezer en reageren alleen wanneer ze van stroom worden voorzien. Omdat ze geen eigen signaal genereren, zijn passieve tags meestal kleiner, dunner en goedkoper. Ze worden veel gebruikt in identificatie- en inventarisatiesystemen waar een leesinfrastructuur aanwezig is.
Actieve RFID-tags
Actieve RFID-tags bevatten een interne batterij die de chip en zender van stroom voorziet. Actieve tags kunnen signalen uitzenden zonder afhankelijk te zijn van geoogste energie van een lezer. Dit maakt aanzienlijk langere communicatieafstanden mogelijk, vaak tientallen meters of meer, afhankelijk van de systeemconfiguratie. De batterij maakt ook extra functies mogelijk zoals sensorintegratie of periodieke bakenoverdracht.
Belangrijkste verschillen:
| Functie | Passieve RFID | Actieve RFID |
| Energiebron | Geen interne batterij | Interne batterij |
| Signaaloverdracht | Reageert alleen bij bekrachtiging door lezer | Kan onafhankelijk uitzenden |
| Typische leesafstand | Centimeters tot enkele meters | Tientallen meters of meer |
| Maat | Klein en dun | Groter door batterij |
| Kosten per tag | Laag | Hoger |
| Onderhoud | Geen accu-onderhoud | Vervanging van batterij vereist |
| Typische gebruikssituaties | Detailhandel, logistiek, vee-ID, toegangscontrole | Real-time volgen, bewaking van bedrijfsmiddelen, sensorsystemen |
Veelgestelde vragen
De leesafstand hangt af van de frequentie. LF-tags lezen meestal binnen enkele centimeters. HF-tags werken meestal binnen enkele centimeters en, in sommige configuraties, tot ongeveer een meter. UHF-tags ondersteunen gewoonlijk enkele meters leesafstand bij standaard wettelijke vermogenslimieten. De werkelijke prestaties zijn afhankelijk van de systeemconfiguratie en de installatieomstandigheden.
Hoe ziet een passieve RFID-tag eruit?
Een passieve RFID-tag kan er heel verschillend uitzien afhankelijk van de frequentie en de toepassing, maar hij bevat altijd een kleine microchip die verbonden is met een antenne. LF tags zijn vaak dikker en kunnen eruit zien als glazen capsules voor dierimplantatie of gegoten plastic oormerken met een ingebouwde spoel. HF-tags zien er meestal uit als platte kaarten, stickers of polsbandjes met een zichtbaar spiraalvormig antennepatroon erin. UHF tags zijn meestal dunne zelfklevende labels of hanglabels met een langwerpig metalen antenneontwerp, terwijl industriële versies in harde plastic behuizingen kunnen zitten voor duurzaamheid.
Sommige passieve RFID-tags ondersteunen alleen-lezen geheugen, terwijl andere het mogelijk maken gegevens te schrijven of bij te werken. Veel UHF EPC Gen2 tags staan toe dat er gebruikersgeheugen wordt geschreven en kunnen ook worden vergrendeld na het programmeren. HF-tags kunnen verschillende geheugenstructuren ondersteunen, afhankelijk van het type chip. Of een tag herschreven kan worden hangt af van de chipspecificatie.
Standaard passieve tags kunnen minder goed werken wanneer ze rechtstreeks op metaal worden gemonteerd omdat metaal de antenne kan ontstemmen. Gespecialiseerde on-metal tags zijn ontworpen met afstands- of afschermingsstructuren om een goede werking op geleidende oppervlakken te behouden.
Passieve RFID-tags hebben geen batterij die kan degraderen, dus hun operationele levensduur wordt meestal beperkt door fysieke duurzaamheid in plaats van elektronica. Onder normale omstandigheden kan de chip vaak vele jaren gegevens bewaren.
