Czym jest RFID? Jak działa technologia RFID

Nie chcesz czytać? Przesłuchaj podsumowanie naszego artykułu!

Jeśli chcesz rozpocząć swoją przygodę z RFID, to ten artykuł jest idealny dla Ciebie. Jeśli RFID nadal jest dla Ciebie zagadką to znajdziesz tutaj odpowiedzi na pytanie, czym jest RFID, jak jest używana RFID, jakie są różne rodzaje RFID i jak budować systemy RFID.

Spis treści:

Wstęp

RFID – co to?

Czym jest technologia RFID? Identyfikacja radiowa (RFID) to bezprzewodowe, bezdotykowe wykorzystanie fal radiowych do przesyłania danych. Systemy RFID zazwyczaj zawierają czytnik RFID, tag RFID i anteny. Najprościej rzecz ujmując jest to metoda identyfikacji obiektów przy pomocy fal radiowych – Radio Frequency IDentification. Jest to nowoczesna i zdecydowanie bardziej wydajna alternatywa dla kodów kreskowych.

W dzisiejszym dynamicznym i globalnym świecie, technologia RFID (Radio Frequency Identification) odgrywa kluczową rolę w procesach identyfikacji, śledzenia i zarządzania towarem oraz usługami. RFID jest innowacyjnym systemem, który umożliwia bezprzewodowe i automatyczne rozpoznawanie i zbieranie danych za pomocą fal radiowych. Ten rozwijający się sektor technologiczny ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, od logistyki i produkcji po opiekę zdrowotną i wykrywanie oszustw/kradzieży.

System RFID (Radio Frequency Identification) składa się z dwóch głównych elementów: czytnika (lub odbiornika) oraz tagu (etykiety RFID lub transpondera RFID). Tag RFID przechowuje informacje i jest zasilany przez pole elektromagnetyczne emitowane przez czytnik. Czytnik wysyła sygnał radiowy, a tag odbiera i odpowiada, przekazując dane identyfikacyjne czy informacje o produkcie. Bezprzewodowa natura technologii RFID umożliwia zbieranie danych na odległość, nawet bez bezpośredniego kontaktu czy wizualnego pola widzenia. W zależności od typu tagów, mogą być one pasywne (bez wewnętrznego źródła zasilania, zasilane jedynie przez czytnik), aktywne (posiadające własne źródło zasilania, np. bateria) lub półaktywne (mieszanka obu).

Dzięki RFID możesz łatwo zarządzać łańcuchem dostaw, kontroli dostępu, śledzić zwierzęta, identyfikować osoby czy produkty oraz wiele innych. Jest to technologia popularna ze względu na jej wygodę, szybkość oraz zdolność do przechowywania dużych ilości informacji.

Jak działa RFID?

System RFID (Radio Frequency Identification) to zaawansowana technologia, która rewolucjonizuje sposoby identyfikacji, śledzenia i zarządzania przedmiotami. Wykorzystując falę radiową, system RFID umożliwia bezprzewodowe zbieranie danych z tagów umieszczonych na obiektach, co otwiera nowe możliwości w wielu dziedzinach

Jak działa technologia RFID? Oznaczanie przedmiotów tagami RFID pozwala użytkownikom automatyczną i dokładną identyfikację i śledzenie przedmiotów. RFID przenosi technologię automatycznej identyfikacji na wyższy poziom, umożliwiając odczytywanie tagów bez kontaktu optycznego i w zależności od typu RFID, mając zasięg odczytu od kilku centymetrów do ponad 20 metrów. Technologia RFID pozwala na redukcję kosztów, kradzieży itd.

Głównym elementem systemu RFID jest tag, który zawiera mikroczip i antenę. Tagi mogą być małe i dyskretne lub większe, w zależności od potrzeb i rodzaju zastosowania. W momencie, gdy tag znajduje się w polu zasięgu czytnika RFID, przesyła informacje za pomocą fali radiowej. Czytnik odbiera te dane i przekazuje je do systemu komputerowego, gdzie mogą być analizowane i wykorzystywane w różnych celach.

RFID przeszło długą drogę od pierwszego zastosowania technologii RFID przy identyfikacji samolotów jako swój lub wrogów podczas II wojny światowej. Nie tylko technologia stale się poprawia z roku na rok, ale koszt wdrożenia RFID i jego użytkowania ciągle spadają, dzięki czemu RFID jest bardziej opłacalne i wydajne.

Sprawdź także: Beacon vs RFID

Rodzaje technologii RFID

W paśmie elektromagnetycznym istnieją trzy podstawowe zakresy częstotliwości wykorzystywane do transmisji RFID – niska częstotliwość, wysoka częstotliwość i bardzo wysoka częstotliwość.

LF

Ogólny zakres częstotliwości: 30 – 300 kHz

Podstawowy zakres częstotliwości: 125 – 134 kHz

Zakres odczytu: do 10 centymetrów

Zastosowania: śledzenie zwierząt, kontrola dostępu, breloki samochodowe, aplikacje z dużą ilością cieczy i metali

Plusy: Działa dobrze w pobliżu płynów i metali

Wady: bardzo krótki zasięg odczytu, ograniczona ilość pamięci, niska szybkość odczytu, wysoki koszt produkcji

HF

Podstawowy zakres częstotliwości: 13,56 MHz

Zakres odczytu: do 30 centymetrów

Zastosowania: książki biblioteczne, osobiste karty identyfikacyjne, chipy do pokera/gier, aplikacje NFC

Zalety: globalne protokoły NFC, większe opcje pamięci

Minusy: krótki zasięg odczytu, niska szybkość odczytu

UHF

Ogólny zakres częstotliwości: 300 – 3000 MHz

Podstawowe zakresy częstotliwości: 433 MHz, 860 – 960 MHz

Istnieją dwa rodzaje RFID, które znajdują się w zakresie Ultra High Frequency: Tag Aktywny RFID i Tag Pasywny RFID.

Tagi Aktywne

Podstawowy zakres częstotliwości: 433 MHz, (może używać 2,45 GHz – pod ekstremalnie wysokim zakresem częstotliwości)

Zakres odczytu: od 30–100+ metrów

Zastosowania: śledzenie pojazdów, produkcja samochodów, górnictwo, budownictwo, śledzenie zasobów

Zalety: bardzo duży zasięg odczytu, niższy koszt infrastruktury IT, duża pojemność pamięci, wysoka szybkość odczytu

Wady: wysoki koszt tagu, tag posiada zasilanie, może być wymagane złożone oprogramowanie, wysokie zakłócenia powodowane przez metal i ciecze

Tagi Pasywne

Podstawowe zakresy częstotliwości: 860 – 960 MHz

Zasięg odczytu: bliski kontakt — 25 metrów

Zastosowania: śledzenie łańcucha dostaw, produkcja, farmaceutyki, elektroniczne opłaty drogowe, śledzenie zapasów,

Zalety: duży zasięg odczytu, niski koszt na taga, szeroka gama rozmiarów i kształtów znaczników RFID, wysoka szybkość odczytu

Wady: wysokie koszty sprzętu, umiarkowana pojemność pamięci, wysokie zakłócenia powodowane przez metal i ciecze

Podstawowe podzbiory pasywnego RFID

Stosunkowo szeroki zakres 860 – 960 MHz jest uznawany za „Globalny standard” dla pasywnej RFID UHF; jednak jego późne przyjęcie doprowadziło do dalszego podziału zakresu na dwa główne podzbiory – 865 – 868 MHz i 902 – 928 MHz.

865 – 868 MHz – ETSI

Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych (ETSI) jest organem zarządzającym w Europie, który ustanawia i utrzymuje ogólnokrajowe standardy komunikacji za pośrednictwem wielu kanałów, w tym fal radiowych. Zgodnie z przepisami ETSI sprzęt i tagi RFID mogą komunikować się tylko w konkretnym zakresie częstotliwości 865–868 MHz, ponieważ inne rodzaje komunikacji radiowej są przydzielane do podzbiorów o większym zakresie 860–960 MHz.

902 – 928 MHz – FCC

Federalna Komisja Łączności (FCC) jest agencją zarządzającom w Stanach Zjednoczonych, który ustala i utrzymuje ogólnokrajowe standardy komunikacji za pośrednictwem wielu kanałów, w tym fal radiowych. Przepisy FCC stwierdzają, że tagi i sprzęt RFID mogą działać tylko w zakresie 902 – 928 MHz, ponieważ, podobnie jak w Europie, inne typy komunikacji są przydzielane do pozostałych części większego zakresu 860 – 960 MHz.

Inne

Ponieważ zarówno ETSI, jak i FCC były pierwszymi głównymi normami, które zostały zatwierdzone, wiele krajów albo przyjęło jeden z nich, albo stworzyło własne normy w podzbiorze dowolnego zakresu częstotliwości. Na przykład Argentyna zdecydowała się na zastosowanie zakresu FCC 902 – 928 MHz, podczas gdy Armenia zdecydowała się na wdrożenie własnego, mniejszego pasma 865,6 – 867,6 MHz w zakresie ETSI.

Chociaż regionalne przepisy, takie jak FCC i ETSI, są zwykle omawiane przy użyciu zakresów częstotliwości, istnieją inne specyfikacje, które każdy kraj reguluje, takie jak np. ilość mocy promieniowanej (ERP lub EIRP). Niektóre kraje są bardziej rygorystyczne i regulują, gdzie można używać RFID, ilość „przeskoków” częstotliwości, które muszą być używane, lub czy wymagana jest licencja na korzystanie z RFID

Jakie są zastosowania technologii RFID?

Przykłady zastosowań, które korzystają z RFID, są nieskończone. Aplikacje rozciągają się od szerokich obszarów, takich jak śledzenie stanów magazynowych, po zarządzanie łańcuchem dostaw i mogą stać się bardziej wyspecjalizowane w zależności od firmy lub branży. Rodzaje zastosowań RFID mogą obejmować śledzenie zasobów IT, śledzenie tekstyliów, a nawet takie szczegóły, jak śledzenie przedmiotów do wypożyczenia.

Tym, co odróżnia potencjalne zastosowanie RFID od aplikacji, które mogą wykorzystywać inne rodzaje systemów, jest potrzeba jednoznacznej identyfikacji poszczególnych elementów, szybko i skuteczniej, tam gdzie tradycyjne systemy nie spełniają oczekiwań. Poniżej przedstawiamy kilka aplikacji, które z powodzeniem wykorzystują technologię RFID.

Znakowanie opakowań zwrotnych

Zarządzanie łańcuchem dostaw

Śledzenie zapasów

Śledzenie zasobów IT

Śledzenie prania i tekstyliów

Kontrola dostępu

Śledzenie pojazdów

Śledzenie zwierząt

Inwentaryzacja narzędzi

Inwentaryzacja biżuterii

Dzięki automatycznemu przekazywaniu danych do programu komputerowego można w łatwy i szybki sposób odtworzyć je w dowolnie wybranym momencie. Dodatkowo oprogramowanie systemu można modyfikować dostosowując je do indywidualnych potrzeb klienta.

Zalety i wady technologii RFID:

Główną zaletą technologii RFID jest jej zdolność do automatycznego i szybkiego identyfikowania i śledzenia przedmiotów. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, takich jak kody kreskowe, RFID nie wymaga bezpośredniego odczytywania etykiety, co znacznie zwiększa efektywność i precyzję procesu. Dzięki temu technologia RFID jest szczególnie przydatna w branżach takich jak logistyka i magazynowanie, gdzie konieczne jest śledzenie tysięcy produktów w czasie rzeczywistym.

Zalety RFID:

szybka i zdalna identyfikacja znakowanych obiektów – około 300 w ciągu kilku sekund
precyzyjne określenie miejsca przebywania otagowanego towaru
oszczędność czasu personelu poprzez eliminację ręcznego liczenia przedmiotów
ograniczenie błędów wynikających z tzw. czynnika ludzkiego
oszczędność finansowa – ograniczenie kradzieży lub zaginięcia przedmiotów
przechowywanie dużej ilości informacji w jednym miejscu
odporność chipów na wiele czynników zewnętrznych – jak wysoka temperatura czy uszkodzenia mechaniczne

Wady RFID:

RFID jest droższy we wdrożeniu w porównaniu do kodów kreskowych
Czytniki RFID mają trudność z odczytywaniem informacji podczas przechodzenia przez metal lub ciecz.

System RFID – z czego się składa?

Chociaż każdy system będzie się różnić pod względem typów urządzeń i złożoności, każdy system RFID składa się co najmniej z następujących czterech elementów:

Czytniki RFID

Czytnik RFID jest mózgiem systemu RFID i jest niezbędny do funkcjonowania każdego systemu. Czytniki to urządzenia, które transmitują i odbierają fale radiowe w celu komunikowania się z tagami RFID. Czytniki RFID są zazwyczaj podzielone na dwa różne typy – Stacjonarne czytniki RFID i mobilne czytniki RFID. Stacjonarne czytniki pozostają w jednym miejscu i są zwykle montowane na ścianach, biurkach, portalach lub innych stacjonarnych lokalizacjach. Zintegrowany czytnik RFID to czytnik z wbudowaną anteną, która może zawierać jeden ekstra port antenowy do podłączenia dodatkowej anteny. Czytaj więcej o czytnikach RFID.

Anteny

Anteny RFID przetwarzają sygnał czytnika RFID na fale radiowe, które mogą być odebrane przez tagi RFID. Bez pewnego rodzaju anteny RFID, zintegrowanej lub samodzielnej, czytnik RFID nie może prawidłowo wysyłać i odbierać sygnałów do tagów RFID. W przeciwieństwie do czytników RFID, anteny RFID to nieme urządzenia, które pobierają moc bezpośrednio z czytnika. Gdy energia czytnika jest przekazywana do anteny, antena generuje pole fali radiowej, a następnie sygnał radiowy jest przesyłany do tagów znajdujących się w pobliżu. Skuteczność anteny w generowaniu fal w określonym kierunku jest znana jako zysk anteny. Mówiąc prościej, im wyższe wzmocnienie, tym silniejsze i dalej sięgające pole fali radiowej antena. Czytaj więcej o antenach RFID.

Tagi

Tag RFID składa się z dwóch części – anteny do nadawania i odbierania sygnałów oraz chipa RFID (lub układu scalonego), który przechowuje identyfikator znacznika i inne informacje. Tagi RFID są umieszczane na/do przedmioty w celu ich śledzenia za pomocą czytnika RFID i anteny. Tagi RFID przesyłają dane o przedmiocie za pośrednictwem fal radiowych do kombinacji antena/czytnik. Tagi RFID zazwyczaj nie mają baterii (chyba że określono je jako tagi aktywne); zamiast tego otrzymują energię z fal radiowych generowanych przez czytnik. Gdy tag odbiera transmisję z czytnika/anteny, energia przepływa przez wewnętrzną antenę do chipa tagu. Energia aktywuje chip, który moduluje energię pożądaną informacją, a następnie przesyła sygnał z powrotem w kierunku anteny/czytnika. Czytaj więcej o tagach RFID.

Etykiety RFID

Etykiety RFID to rodzaj tagów, który jest cienki i elastyczny jak papier, i można na nim wykonać druk.

Czytaj więcej o etykietach RFID.

Okablowanie

Podstawowy system RFID to aplikacja sterując czytnikiem mobilnym/kolektorem oraz tagi RFID. W raz z rozmiarem projektu system może się rozrosnąć o czytniki wieloportowe, podpięte do portów anteny, dodatkowe urządzenia funkcjonalne oraz oprogramowania RFID.

Kable antenowe RFID umożliwiają komunikację pomiędzy czytnikiem RFID a anteną RFID. Bez kabla czytnik nie może zasilać i wysyłać sygnałów do tagów przez antenę. Wybór kabla RFID może wydawać się łatwiejszym zadaniem niż wybór innych komponentów; jednak kable mogą się znacznie różnić na trzy konkretne sposoby – typy złączy, długość i grubość / ocena izolacji – dlatego przed zakupem ważne jest, aby wziąć pod uwagę wszystkie trzy.

Podczas określania odpowiednich złączy dla każdego końca kabla, najpierw spójrz na złącza w czytniku RFID i antenie. Na przykład, jeśli czytnik RFID ma złącze żeńskie RP-TNC, jedna strona kabla powinna mieć złącze męskie RP-TNC i odwrotnie.

Długość i grubość kabla (nazywana również oceną izolacji) będzie się różnić w zależności od konkretnego rozwiązania. Długość kabla jest zwykle określana przez odległość od czytnika RFID i anteny, ale ważne jest, aby pamiętać, że im dłuższy kabel, tym więcej mocy zostanie utraconych podczas transportu.

Jednym ze sposobów walki z utratą mocy jest zastosowanie wyższej wartości izolacji. Im dłuższa długość kabla, tym lepiej izolowany kabel musi być, aby zmaksymalizować wydajność i zmniejszyć ilość energii traconej na długości kabla. Warto zauważyć, że wraz ze wzrostem wartości izolacji kabel będzie grubszy i sztywniejszy, co utrudni zginanie i pracę podczas pokonywania zakrętów lub przechodzenia przez kanał kablowy.

Inny sprzęt i akcesoria

Dostępnych jest kilka innych dodatków systemowych i akcesoriów, które zwiększają funkcjonalność systemu lub ułatwiają jego obsługę. Na przykład drukarki RFID, bramki RFID, wsporniki montażowe anten uzupełnią lub rozszerzą Twój system.

Najczęściej zadawane pytania

— Czy system RFID jest drogi?

Pierwszym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, są koszty początkowe związane z wdrożeniem systemu RFID. Wymaga to zakupu czytników RFID, tagów, infrastruktury sieciowej oraz integracji z istniejącymi systemami. Koszty te mogą być dość wysokie, zwłaszcza w przypadku dużych przedsiębiorstw o rozległych operacjach. Należy jednak pamiętać, że ceny technologii RFID stale spadają, co może wpływać na zmniejszenie tych kosztów.

Podczas analizy systemu RFID ważne jest uwzględnienie korzyści długoterminowych. Choć inwestycja początkowa może być wysoka, korzyści wynikające z zautomatyzowanych procesów i lepszej kontroli nad operacjami mogą prowadzić do znaczących oszczędności w przyszłości. Na przykład, redukcja strat związanych z kradzieżą, usprawnienie zarządzania łańcuchem dostaw czy minimalizacja strat związanych z błędnymi dostawami mogą przynieść realne oszczędności dla przedsiębiorstwa.

Sprawdź cenę systemu RFID.

— Jakie są ograniczenia technologii RFID?

Do największych ograniczeń systemu możemy zaliczyć:

Zasięg odczytu: Zasięg odczytu tagów RFID może być ograniczony, szczególnie w przypadku pasywnych tagów, które pobierają energię z sygnału czytnika. Jeśli tag znajduje się zbyt daleko od czytnika lub jest osłonięty przez materiały o dużej absorpcji fal radiowych, może wystąpić problem z poprawnym odczytem.
Interferencje elektromagnetyczne: Inne urządzenia elektroniczne mogą powodować zakłócenia i interferencje z sygnałami RFID. Na przykład, silne pola elektromagnetyczne generowane przez urządzenia medyczne lub metalowe powierzchnie mogą wpływać na działanie systemu RFID.
Czas odczytu: Czas odczytu tagów RFID może być wydłużony w przypadku dużej ilości tagów do odczytu jednocześnie lub gdy tagi znajdują się w ruchu. Wymaga to odpowiedniej optymalizacji systemu RFID i wykorzystania zaawansowanych algorytmów, aby zapewnić szybkie i dokładne odczyty.
Koszty implementacji: Wdrożenie technologii RFID może wiązać się z pewnymi kosztami, takimi jak zakup czytników, tagów, infrastruktury sieciowej i integracja z istniejącymi systemami. Koszty mogą być szczególnie wysokie w przypadku dużych przedsiębiorstw lub złożonych systemów.
Bezpieczeństwo danych: Istnieje potrzeba odpowiedniego zabezpieczenia danych przechowywanych na tagach RFID, aby uniknąć nieuprawnionego dostępu lub kopiowania informacji.

— Jaki jest zasięg technologii RFID?

Zasięg technologii RFID (Radio Frequency Identification) może różnić się w zależności od typu tagów RFID oraz rodzaju czytników używanych w systemie. Istnieją trzy podstawowe typy tagów RFID: pasywne, aktywne i półpasywne.
Tagi pasywne: Tagi pasywne są zasilane energią z sygnału radiowego emitowanego przez czytnik. Mają zazwyczaj mniejszy zasięg odczytu w porównaniu do aktywnych tagów. Przykładowo, tagi pasywne LF (Low Frequency) mają zasięg od kilku centymetrów do kilku metrów, tagi pasywne HF (High Frequency) mogą mieć zasięg do kilkunastu metrów, a tagi pasywne UHF (Ultra-High Frequency) mogą osiągnąć zasięg nawet do kilkudziesięciu metrów.

Tagi aktywne: Tagi aktywne posiadają własne źródło zasilania i emitują sygnał radiowy. Dzięki temu mają znacznie większy zasięg odczytu niż tagi pasywne. Przykładowo, tagi aktywne mogą mieć zasięg od kilkudziesięciu metrów do nawet kilkuset metrów. Jednak tagi aktywne są droższe i wymagają regularnej wymiany baterii.

Tagi półpasywne: Tagi półpasywne są kombinacją tagów pasywnych i aktywnych. Mają zazwyczaj większy zasięg odczytu niż tagi pasywne, ale mniejszy niż tagi aktywne. Zasięg półpasywnych tagów może wynosić od kilkunastu do kilkudziesięciu metrów.

— Czy dane na tagach RFID są zaszyfrowane?

Dane przechowywane na tagach RFID (Radio Frequency Identification) mogą być zaszyfrowane, ale nie wszystkie tagi RFID mają tę funkcjonalność wbudowaną. Szyfrowanie danych na tagach RFID jest opcjonalne i zależy od rodzaju tagu, zastosowania i wymagań bezpieczeństwa. W przypadku tagów RFID, które nie mają wbudowanej funkcji szyfrowania, dane przechowywane na tagu są zwykle niewidoczne dla czytników, ale nie są zabezpieczone przed odczytem i kopiowaniem przez osoby posiadające odpowiedni sprzęt i umiejętności.

Szyfrowanie danych na tagach RFID pozwala na dodatkowe zabezpieczenie informacji przechowywanych na tagu i utrudnia nieuprawniony dostęp do tych danych. Zastosowanie odpowiednich protokołów szyfrowania może pomóc w zabezpieczeniu danych przed nieautoryzowanym odczytem, modyfikacją lub kopiowaniem.

— Jak długo działa tag RFID?

Czas działania tagów RFID (Radio Frequency Identification) zależy od rodzaju tagu, typu zasilania i innych czynników. Oto kilka informacji na temat czasu działania różnych typów tagów RFID:
Tagi pasywne: Tagi pasywne nie posiadają własnego źródła zasilania i pobierają energię z sygnału radiowego emitowanego przez czytnik. Działają one tylko w momencie, gdy są w polu elektromagnetycznym czytnika. Tagi pasywne mają zazwyczaj długą żywotność, ponieważ nie zużywają energii w stanie spoczynku. Oznacza to, że tagi pasywne mogą działać przez lata lub nawet dziesięciolecia.

Tagi aktywne: Tagi aktywne posiadają własne źródło zasilania, najczęściej w postaci baterii. Dzięki temu są w stanie emitować sygnały radiowe przez dłuższy czas. Czas działania tagów aktywnych zależy od pojemności baterii i sposobu ich użytkowania. Przykładowo, tagi aktywne mogą działać od kilku miesięcy do kilku lat, a niektóre modele mogą być wyposażone w wymienne baterie.

Tagi półpasywne: Tagi półpasywne są hybrydą tagów pasywnych i aktywnych. Mają własne źródło zasilania do przesyłania sygnałów, ale nie do zasilania samego układu RFID. Czas działania tagów półpasywnych zależy od źródła zasilania, takiego jak bateria, która może być wymieniana lub ładowana.