Our mission is to help people understand RFID1

Zastosowanie
Technika RFID
Oprogramowanie

Podział transponderów RFID

     Transpondery RFID można podzielić na dwa sposoby. Pierwszy ze względu na sposób zasilania znacznika, a mianowicie:

  • pasywne
  • półpasywne
  • aktywne

Drugie kryterium podziału dotyczy rodzaju nośnika danych oraz możliwości modyfikacji jego zawartości, tj.:

  • R/O (ang. Read Only)
  • WORM (ang. Write Once Read Many times)
  • R/W (ang. Read Write)

W standardzie EPC rodzaj znacznika jest identyfikowany poprzez jego klasę (tab. 1).

Tab.1 Rodzaje znaczników EPC

Klasa EPC
Rodzaj znacznika
Klasa 0
Pasywny R/O
Klasa 1
Pasywny WORM
Klasa 2
Pasywny R/W
Klasa 3
Półpasywny
Klasa 4
Aktywny

Znacznik pasywny

     Znaczniki pasywne nie posiadają wewnętrznego zasilania (baterii) i nie mogą „transmitować” sygnału bez pomocy czytnika RFID. Cała energia potrzebna do zasilenia μ-chipu oraz wyemitowania sygnału danych w kierunku czytnika czerpana jest z pola elektromagnetycznego generowanego przez czytnik (rys.1).

 

Rys.1 Sposób zasilania i komunikacji pomiędzy czytnikiem a pasywnym transponderem RFID

W pasywnych znacznikach RF antena wchodzi w interakcje z oświetlającą ją falą elektromagnetyczną. Zjawisko to powoduje wytworzenie się napięcia o częstotliwości radiowej RF, które po przejściu przez diodę prostowniczą jest wygładzane przy pomocy kondensatora o dużej pojemności. Taki proces sprawia, że na wejściu IC odkłada się stałe napięcie DC, które pozwala na jego zasilenie i rozpoczęcie analizowania przesyłanych sygnałów (komend) od strony czytnika. Podobne zjawisko ma miejsce w obwodzie odczytu danych, gdzie dioda detekuje obwiednie sygnału poprzez szybkie włączanie i wyłączanie się, po czym ponownie sygnał wygładzany jest za pomocą kondensatora tym razem o małej pojemności (patrz rys. 2). Natomiast w procesie wysyłania informacji zwrotnej wykorzystuje się zmianę impedancji obciążenia (μ-chipu) zgodnie z wzorcem danych, czyli sygnałem kodowym. Taki sposób transmisji danych nazywany jest modulacją obciążenia (ang. load modulation). Zmiana impedancji powoduje przełączanie się znacznika pomiędzy stanem dopasowania anteny do IC oraz niedopasowania. Zmiana impedancji może być realizowana poprzez zmianę części rzeczywistej (modulacja ASK) lub części reaktancyjnej (modulacja PSK). W stanie dopasowania połowa energii jest absorbowana przez rezystancje wejściową anteny oraz druga połowa przez rezystancję obciążenia, która połączona jest równolegle z kondensatorem zasilającym nośnik danych. W przypadku niedopasowania większa część energii jest odbijana od zacisków wejściowych anteny, co przekłada się na większą energię wypromieniowaną oraz mniejszą moc dostarczaną do zasilenia IC.

 

Rys.2 chematyczne przedstawienie działania oraz zasilania pasywnego tagu RFID

 Znacznik półpasywny

     Półpasywne znaczniki odróżnia od pasywnych to, że posiadają wewnętrzną baterię, pozwalającą na zasilenie μ-chipu niezależnie od pracującego w pobliżu czytnika (rys. 3). Jednak mimo dodatkowego zasilania, transponder nadal uzależniony jest od interrogatora, który musi wyemitować fale elektromagnetyczną, potrzebną do wysłania sygnału zwrotnego (informacji). Obecność znacznika w polu działania czytnika pozwala na „wybudzenie ” go ze stanu uśpienia i rozpoczęcie wymiany informacji. Dzięki dodatkowemu zasilaniu znaczniki tego typu mogą być wykorzystywane jako sensory temperatury, wilgotności czy też znaczniki czasu (ang. timestamp). Wykorzystanie baterii (żywotność ~ 5 lat) do zasilenia nośnika danych pozwala na osiągnięcie większych zasięgów działania nawet do 100m (teoretycznie).

 

ys. 3 Schematyczne przedstawienie działania oraz zasilania półpasywnego znacznika RFID

     Na rys. 4 przestawiono przykładowy znacznik półpasywny, który wykorzystywany jest głównie w przemyśle logistycznym do mierzenia temperatury przewożonych produktów oraz kontroli podczas ich przechowywania. Złożony jest on z termistora oraz połączonego z nim znacznika działającego w paśmie HF (rys. 4a oraz b). Układ scalony firmy Panasonic, który został wykorzystany w tym sensorze temperatury pozwala na 4 tysiące odczytów (85 dni – 1 odczyt co 15 min) i może pracować w temperaturze od -50°C do 80°C. Jest to μ-chip zgodny ze standardem EPC klasy 3 generacji 2. Drugim rozwiązaniem jest znacznik który ma dwie diody na obudowie (zielona – poprawna temp. , czerwona – błędna temp.). Pozwala to na sprawdzenie bez użycia czytnika czy temperatura mieści się we wcześniej zdefiniowanym zakresie.

a)
b)
c)
Rys. 4 Przykład zastosowania znacznika półpasywnego: a) znacznik półpasywny w połączeniu z termistorem, b) sposób umieszczenia znacznika w kartonie, c) sensor temperatury

 Znacznik aktywny

     Trzecim typem znaczników jest znacznik aktywny, który posiada własne źródło zasilania i nie potrzebuje zewnętrznego pola elektromagnetycznego do wyemitowania sygnału w kierunku odbiornika (rys. 5).

 

Rys.5 Sposób zasilania i komunikacji pomiędzy czytnikiem a aktywnym znacznikiem RFID

Znaczniki aktywne są niezależne od urządzenia odpytującego (interrogatora), ponieważ cała energia potrzebna do zasilenia IC oraz transmisji danych czerpana jest z wewnętrznej baterii. Dlatego też żywotność jej jest mniejsza niż w znacznikach półpasywnych, ale także dzięki temu jest on niezależny i pozwala na transmisje danych na większe odległości. Jest większy, cięższy i bardziej skomplikowany pod względem budowy (rys. 6). To powoduje, że są one dużo droższe i trudniejsze w utrzymaniu.

Rys.6 Schematyczna budowa znacznika aktywnego oraz jego przykład na podstawie znacznika firmy Free2move

 

Średnia: 4.7 (wszystkich głosów: 6)