Uma etiqueta RFID passiva é uma etiqueta RFID que não tem fonte de alimentação interna. Não pode funcionar ou transmitir por si própria. Em vez disso, só funciona quando entra no campo de um leitor RFID.
O leitor envia energia de rádio, a etiqueta recolhe uma pequena quantidade dessa energia através da sua antena, liga-se por um momento e, em seguida, devolve os seus dados de identificação armazenados ao leitor. Se não houver um campo de leitura, a etiqueta passiva permanece inativa.
Uma etiqueta RFID passiva é normalmente composta por duas partes principais: um microchip que armazena os dados de identificação e uma antena que capta a energia e permite a resposta.
Como funcionam as etiquetas RFID passivas (passo a passo)
As etiquetas RFID passivas funcionam através de um processo de comunicação conduzido pelo leitor. A etiqueta não transmite continuamente. Só responde quando é activada por um leitor.
O processo de trabalho segue as seguintes etapas:
Passo 1: O leitor emite energia de radiofrequência
Um leitor RFID gera um campo eletromagnético através da sua antena. Este campo transporta tanto energia como sinais de comunicação.
Passo 2: A antena da etiqueta capta a energia
Quando uma etiqueta RFID passiva entra neste campo, a sua antena absorve parte da energia de radiofrequência. A energia captada é convertida em energia eléctrica.
Como as etiquetas passivas não têm bateria, esta energia recolhida é a única fonte de alimentação do chip.
Passo 3: O microchip liga-se
Quando é recolhida energia suficiente, o microchip no interior da etiqueta fica ativo. A isto chama-se atingir o limiar de ativação.
Se a intensidade do campo for demasiado fraca, o chip não será ligado e a etiqueta não responderá.
Passo 4: O leitor envia um comando
Após a ativação, o leitor envia um sinal de comando. Este comando pode solicitar o número de identificação da etiqueta ou efetuar outra operação permitida, como a leitura de dados específicos da memória.
Passo 5: A etiqueta responde através de retrodifusão
Em vez de gerar um novo sinal de rádio, a etiqueta altera o padrão de reflexão do sinal do leitor. Este processo é designado por modulação de retrodifusão.
Ao comutar rapidamente a sua carga interna, a etiqueta codifica dados digitais no sinal refletido.
Passo 6: O leitor recebe e descodifica a resposta
O leitor detecta as pequenas alterações no sinal refletido e descodifica os dados de identificação transmitidos.
Todo o processo ocorre em milissegundos.
Frequências RFID passivas
Os sistemas RFID passivos são classificados por frequência de funcionamento porque a frequência determina o método de acoplamento eletromagnético, a estrutura da antena, o comportamento do sinal e o ambiente de utilização típico. As três categorias principais da RFID passiva são a baixa frequência (LF), a alta frequência (HF) e a frequência ultra-alta (UHF).
LF RFID passiva
A RFID passiva LF refere-se geralmente a sistemas que funcionam abaixo dos 300 kHz. As duas frequências LF mais comuns são 125 kHz e 134,2 kHz. A frequência de 125 kHz é muito utilizada em sistemas de controlo de acesso mais antigos e em aplicações de identificação antigas. 134,2 kHz está fortemente associada à identificação de animais porque é a frequência utilizada por muitos sistemas de identificação de gado baseados em ISO. Também verá frequências relacionadas na mesma vizinhança, mas 125 kHz e 134,2 kHz são as âncoras práticas para compreender a LF.
Tecnicamente, a LF funciona no campo próximo e baseia-se no acoplamento indutivo. O leitor cria um campo magnético e a etiqueta utiliza uma antena de bobina para captar essa energia. É por isso que as etiquetas LF contêm muitas vezes fisicamente uma estrutura de bobina, quer como uma bobina enrolada numa cápsula de vidro, quer como um conjunto de bobina moldada dentro de uma etiqueta auricular ou de um invólucro encapsulado. Como a transferência de energia é magnética e de campo próximo, os sistemas LF não foram concebidos para leitura a longa distância. O valor da LF é que tende a comportar-se de forma mais previsível em materiais com elevado teor de água, como o tecido animal.
RFID passiva HF
A RFID passiva HF está centrada em 13,56 MHz, e, na prática, HF significa quase sempre 13,56 MHz. Esta banda é utilizada para uma vasta gama de formatos de etiquetas passivas, incluindo cartões, etiquetas, pulseiras e etiquetas incorporadas. HF é também a base para NFC, mas NFC não é simplesmente uma etiqueta de frequência. A NFC é uma família de protocolos construída sobre a tecnologia HF de 13,56 MHz.
O HF também funciona principalmente no campo próximo e utiliza o acoplamento indutivo, tal como o LF, mas a uma frequência muito mais elevada. A antena da etiqueta é normalmente uma bobina plana impressa ou gravada num inlay ou no interior de um cartão, pelo que as etiquetas HF são normalmente finas e planas. Em ambientes de leitura controlada, o HF é popular porque suporta identificação de curto alcance com melhor controlo sobre a zona de leitura do que o UHF de longo alcance, o que ajuda no controlo de acesso, emissão de bilhetes, sistemas de biblioteca e fluxos de trabalho de autenticação.
No entanto, 13,56 MHz não significa automaticamente compatibilidade universal. O HF tem várias normas amplamente utilizadas que partilham a mesma frequência, mas diferem na forma como a etiqueta comunica e no que suporta. Por exemplo, a norma ISO 14443 é normalmente associada a cartões de proximidade e muitas implementações de cartões seguros, enquanto a ISO 15693 é comum para etiquetas HF do tipo "vicinity", que muitas vezes visam distâncias de trabalho ligeiramente maiores e casos de utilização diferentes. Duas etiquetas podem ser ambas de 13,56 MHz e ainda assim não serem legíveis pelo mesmo sistema se a família de protocolos não corresponder ao que o leitor suporta.
RFID passiva UHF
A RFID passiva UHF refere-se geralmente a tags que operam na região de 860 a 960 MHz. Ao contrário de LF e HF, a UHF é fortemente influenciada por regulamentos regionais, pelo que a banda de funcionamento exacta depende do local onde o sistema é implementado. Por exemplo, a América do Norte utiliza normalmente a banda de 902 a 928 MHz ao abrigo das regras da FCC, enquanto muitas implantações europeias funcionam em torno de 865 a 868 MHz ao abrigo das regras do ETSI. Outras regiões utilizam fatias diferentes dentro da gama mais alargada de 860 a 960 MHz.
A RFID passiva UHF utiliza normalmente o acoplamento eletromagnético de campo distante e comunica através de retrodifusão. O leitor transmite energia RF, a etiqueta recolhe uma pequena quantidade para alimentar o seu chip e, em seguida, a etiqueta responde alterando a impedância da sua antena para modular a reflexão do sinal do leitor. Uma vez que o UHF se baseia no campo distante e na retrodifusão, pode alcançar distâncias de leitura muito mais longas do que o LF ou o HF, e é amplamente utilizado para logística, rastreio de armazéns, inventário de retalho e identificação de elevado rendimento, em que podem estar presentes muitas etiquetas na mesma zona de leitura.
As etiquetas passivas UHF têm normalmente antenas do tipo dipolo gravadas ou impressas em incrustações finas, razão pela qual as etiquetas UHF são frequentemente etiquetas ou etiquetas de pendurar. Quando a UHF tem de funcionar diretamente em superfícies metálicas, requer normalmente uma construção especial da etiqueta, como espaçamento, blindagem ou invólucros metálicos especificamente concebidos para o efeito, porque o metal pode desafinar a antena e reduzir a potência recolhida. Além disso, a RFID passiva UHF na cadeia de abastecimento e no inventário está mais frequentemente associada à EPC Classe 1 Gen2, também conhecida como ISO 18000-6C. Em muitos sistemas reais, quando alguém diz RFID passiva UHF, está implicitamente a referir-se à Gen2 e ao seu comportamento anti-colisão, convenções de memória e comandos do leitor.
Distância de leitura RFID passiva
A distância de leitura RFID passiva varia significativamente consoante a frequência. Como as etiquetas passivas dependem inteiramente da energia do leitor, a distância alcançável está intimamente ligada ao método de acoplamento e à banda de funcionamento.
Distância de leitura RFID passiva LF
Os sistemas RFID passivos LF que funcionam a 125 kHz ou 134,2 kHz foram concebidos para identificação de curto alcance. A distância de leitura típica é de 3 a 10 cm com leitores portáteis e tamanhos de etiqueta padrão.
Nos sistemas de identificação de animais que utilizam marcas auriculares de 134,2 kHz, a distância prática de leitura é frequentemente de 5 a 20 cm, dependendo do tamanho da antena do leitor e da construção da marca. Os transponders de cápsula de vidro alcançam geralmente distâncias mais curtas do que as marcas auriculares moldadas maiores devido à geometria mais pequena da bobina.
Distância de leitura RFID passiva HF
A RFID passiva HF a 13,56 MHz suporta normalmente distâncias de leitura entre 2 e 30 cm para a maioria dos sistemas baseados em cartões e etiquetas.
Os cartões de proximidade ISO 14443 estão normalmente limitados a menos de 10 cm, o que é intencional para sistemas de controlo de acesso e de pagamento seguros.
As etiquetas de proximidade ISO 15693 podem aumentar ainda mais a distância de leitura, atingindo normalmente até 1 metro em condições de antena optimizadas. No entanto, muitas implantações comerciais operam abaixo desse máximo para manter zonas de leitura controladas.
Distância de leitura RFID passiva UHF
A RFID passiva UHF a funcionar entre 860 e 960 MHz suporta distâncias de leitura significativamente maiores. As etiquetas padrão EPC Gen2 em configurações típicas de leitores fixos alcançam de 3 a 10 metros sob os limites normais de potência regulamentares.
As etiquetas de elevado desempenho combinadas com antenas optimizadas podem atingir 10 a 15 metros em ambientes controlados.
Os leitores UHF portáteis atingem normalmente 1 a 5 metros, dependendo do ganho da antena e da sensibilidade da etiqueta.
O UHF proporciona a maior distância de leitura entre as tecnologias RFID passivas e é amplamente utilizado em logística, gestão de armazéns e sistemas de inventário onde é necessária a leitura de vários contadores.
Tipos de etiquetas RFID passivas
As etiquetas RFID passivas são normalmente agrupadas em sistemas LF, HF e UHF. Nestas bandas, os factores de forma mais comuns são os inlays ou etiquetas e as etiquetas rígidas robustas concebidas para proteger o inlay e o chip.
Etiquetas RFID passivas LF
As etiquetas LF contêm normalmente uma antena de bobina enrolada. Uma vez que a baixa frequência requer uma bobina indutiva relativamente grande para obter energia suficiente, as etiquetas LF são frequentemente mais espessas e mais rígidas do que as etiquetas de alta frequência.
As formas comuns de etiquetas LF incluem:
- Transponders de cápsulas de vidro utilizados para implantação em animais
- Etiquetas auriculares de plástico moldado com conjuntos de bobinas incorporadas
- Porta-chaves e identificadores de acesso encapsulados
A antena da bobina é geralmente visível internamente se a caixa da etiqueta for transparente. Nas marcas auriculares para gado, a bobina está embutida num corpo de plástico selado para a proteger da humidade e do stress mecânico.
As etiquetas LF raramente são produzidas como etiquetas ultra-finas porque a estrutura da bobina requer volume.
Etiquetas RFID passivas HF
As etiquetas HF utilizam antenas planas em forma de bobina gravadas ou impressas em substratos planos. Dado que a antena é bidimensional em vez de enrolada, as etiquetas HF são normalmente finas e planas.
As formas comuns de etiquetas HF incluem:
- Cartões inteligentes em PVC
- Etiquetas adesivas de papel ou plástico
- Pulseiras
- Etiquetas da biblioteca
- Inserções embutidas em documentos ou bilhetes
As antenas HF aparecem normalmente como traços impressos em espiral ou rectangulares quando expostos. A sua estrutura plana torna-as adequadas para formatos baseados em cartões e etiquetas.
Etiquetas RFID passivas UHF
As etiquetas UHF utilizam normalmente antenas do tipo dipolo gravadas ou impressas em camadas finas de alumínio ou cobre. Uma vez que a antena funciona em campo distante, pode ser implementada como um inlay leve.
As formas comuns de etiquetas UHF incluem:
- Etiquetas adesivas finas
- Etiquetas penduradas para vestuário
- Etiquetas inteligentes em papel
- Etiquetas industriais de plástico rígido
- Etiquetas metálicas com estruturas espaçadoras
As incrustações UHF são frequentemente extremamente finas e flexíveis. O padrão da antena dipolo é normalmente alongado e simétrico. Quando utilizadas em superfícies metálicas, as etiquetas UHF são construídas com invólucros mais espessos ou espaçadores integrados para evitar a dessintonização da antena.
Aplicações de etiquetas RFID passivas
As etiquetas RFID passivas são amplamente utilizadas para identificação, localização e associação de dados em vários sectores. A aplicação específica depende da seleção da frequência, dos requisitos de distância de leitura e das condições ambientais.
Identificação do gado
A RFID passiva LF a 134,2 kHz é normalmente utilizada para a identificação de animais. As marcas auriculares electrónicas e os transpondedores de vidro injectáveis são utilizados em bovinos, ovinos, caprinos e animais de companhia. A etiqueta armazena um número de identificação único que está ligado a bases de dados nacionais ou de explorações agrícolas. A curta distância de leitura e o desempenho estável em torno dos tecidos animais tornam a LF adequada para este fim.
Controlo de acesso e autenticação
A RFID passiva HF a 13,56 MHz é amplamente utilizada em cartões de controlo de acesso, cartões de identificação, bilhetes de transporte e credenciais seguras. A curta distância de leitura controlada permite uma interação deliberada com o utilizador, o que é importante em sistemas sensíveis em termos de segurança. Muitas implementações HF baseiam-se na norma ISO 14443 ou em normas relacionadas para compatibilidade e estrutura de dados.
Biblioteca e rastreio de documentos
A RFID passiva HF também é utilizada em bibliotecas, sistemas de gestão de ficheiros e rastreio de documentos. Etiquetas finas do tipo etiqueta são incorporadas em livros e pastas. A distância de leitura moderada permite uma leitura eficiente, mantendo zonas de leitura controladas.
Gestão de retalho e de inventário
A RFID passiva UHF é normalmente utilizada na etiquetagem a nível de artigos de retalho, gestão de armazéns e logística. As etiquetas adesivas são colocadas em produtos, caixas de cartão ou paletes. A distância de leitura de vários metros permite a leitura rápida em massa de vários itens etiquetados utilizando leitores fixos ou portáteis.
Localização de activos e utilização industrial
A RFID passiva UHF é utilizada para rastrear ferramentas, equipamento, contentores retornáveis e activos industriais. As etiquetas rígidas com caixas de proteção são utilizadas em ambientes exteriores ou agressivos. Os modelos de etiquetas em metal são aplicados quando é necessária a montagem direta em superfícies condutoras.
Quanto custam as etiquetas RFID passivas?
O custo das etiquetas RFID passivas varia consoante a frequência, o tipo de circuito integrado, a conceção da antena, o material e o volume de encomendas. O microchip em si representa apenas uma parte do custo total. Os requisitos de embalagem, encapsulamento e durabilidade têm frequentemente um maior impacto no preço.
Custo da RFID passiva LF
As etiquetas passivas LF utilizadas para identificação de animais ou controlo de acesso são geralmente mais caras do que as etiquetas UHF finas, devido à sua estrutura de antena em espiral e ao invólucro moldado.
Gamas de preços típicas:
- Transponders LF em cápsula de vidro: aproximadamente $1 a $3 por unidade consoante o volume
- Marcas auriculares LF para gado com invólucro moldado: normalmente $1,50 a $4 por unidade dependendo do tipo de chip e da personalização
A impressão personalizada, a marcação a laser ou a pré-codificação podem aumentar o custo.
Custo da RFID passiva HF
As etiquetas HF a 13,56 MHz são normalmente produzidas como cartões ou etiquetas embutidas.
Gamas de preços típicas:
- Inserções de etiquetas HF: aproximadamente $0.20 a $0.60 por unidade em volume
- Cartões de PVC HF: normalmente $0,50 a $2 por unidade, dependendo do tipo de memória e das caraterísticas de segurança
Os chips seguros com capacidade de encriptação aumentam o custo em comparação com as etiquetas simples com apenas memória.
Custo da RFID passiva UHF
As etiquetas RFID passivas UHF são geralmente as de menor custo por unidade quando produzidas em grande volume, especialmente para aplicações na cadeia de abastecimento.
Gamas de preços típicas:
- Inserções de etiquetas UHF: aproximadamente $0,05 a $0,20 por unidade em grandes volumes
- Etiquetas rígidas UHF: normalmente $0,50 a $3 por unidade consoante a caixa e a durabilidade
- Etiquetas industriais em metal: frequentemente $2 a $10 por unidade em função dos requisitos de desempenho
Os identificadores industriais especializados ou de alta temperatura podem exceder estes intervalos.
Etiquetas RFID passivas vs activas
As etiquetas RFID passivas e activas diferem principalmente na forma como são alimentadas e como comunicam. A presença ou ausência de uma fonte de alimentação interna afecta a distância de leitura, o tamanho, o custo, os requisitos de manutenção e os cenários de implantação.
Etiquetas RFID passivas
As etiquetas RFID passivas não contêm uma bateria interna. Funcionam colhendo energia do campo eletromagnético do leitor e respondem apenas quando são activadas. Como não geram o seu próprio sinal, as etiquetas passivas são normalmente mais pequenas, mais finas e de custo mais baixo. São amplamente utilizadas em sistemas de identificação e inventário onde existe uma infraestrutura de leitores.
Etiquetas RFID ativas
As etiquetas RFID activas contêm uma bateria interna que alimenta o chip e o transmissor. As etiquetas activas podem emitir sinais sem depender da energia recolhida de um leitor. Isto permite distâncias de comunicação significativamente maiores, muitas vezes dezenas de metros ou mais, dependendo da configuração do sistema. A bateria também permite funcionalidades adicionais, como a integração de sensores ou a transmissão periódica de beacons.
Principais diferenças:
| Recurso | RFID passivo | RFID ativo |
| Fonte de energia | Sem bateria interna | Bateria interna |
| Transmissão de sinal | Responde apenas quando é ativado pelo leitor | Pode transmitir de forma independente |
| Distância típica de leitura | Centímetros a vários metros | Dezenas de metros ou mais |
| Tamanho | Pequeno e fino | Maior devido à bateria |
| Custo por Tag | Baixo | Mais alto |
| Manutenção | Sem manutenção da bateria | Necessidade de substituição da bateria |
| Casos de utilização típicos | Retalho, logística, identificação de animais, controlo de acessos | Rastreio em tempo real, monitorização de activos, sistemas de sensores |
Perguntas frequentes
A distância de leitura depende da frequência. As etiquetas LF são normalmente lidas num raio de alguns centímetros. As etiquetas HF funcionam normalmente dentro de vários centímetros e, em algumas configurações, até cerca de um metro. As etiquetas UHF suportam normalmente vários metros de distância de leitura sob limites de potência regulamentares padrão. O desempenho real depende da configuração do sistema e das condições de instalação.
Qual é o aspeto de uma etiqueta RFID passiva?
Uma etiqueta RFID passiva pode ter um aspeto muito diferente consoante a sua frequência e aplicação, mas contém sempre um pequeno microchip ligado a uma antena. As etiquetas LF são frequentemente mais espessas e podem aparecer como cápsulas de vidro para implantação em animais ou etiquetas de plástico moldadas para as orelhas com uma bobina incorporada. As etiquetas HF têm normalmente o aspeto de cartões planos, autocolantes ou pulseiras com um padrão de antena em espiral visível no interior. As etiquetas UHF são normalmente etiquetas adesivas finas ou etiquetas de pendurar com um desenho de antena metálica alongada, enquanto as versões industriais podem ser encerradas em caixas de plástico rígido para maior durabilidade.
Algumas etiquetas RFID passivas suportam memória só de leitura, enquanto outras permitem que os dados sejam escritos ou actualizados. Muitas etiquetas UHF EPC Gen2 permitem a escrita na memória do utilizador e podem também ser bloqueadas após a programação. As etiquetas HF podem suportar diferentes estruturas de memória, consoante o tipo de chip. O facto de uma etiqueta poder ser reescrita depende da especificação do chip.
As etiquetas passivas standard podem ter um desempenho reduzido quando montadas diretamente em metal, uma vez que o metal pode desafinar a antena. Os tags especializados em metal são concebidos com estruturas de espaçamento ou blindagem para manter o funcionamento correto em superfícies condutoras.
As etiquetas RFID passivas não têm bateria para se degradarem, pelo que o seu tempo de vida operacional é normalmente limitado pela durabilidade física e não pela eletrónica. Em condições normais, o período de retenção de dados do chip é frequentemente avaliado em muitos anos.
