Как работает rfid: RFID-технология: что это такое, как работает система, описание и применение

Что необходимо знать при внедрении RFID-системы

Как работает эта система

RFID – дословно: радиочастотная идентификация, то есть метод автоматической идентификации через радиосигнал.

RFID система состоит из RFID-меток, считывателей и программного обеспечения. Метка представляет собой микросхему, в которой хранится информация, и антенну, обеспечивающую радиосвязь. Внешний считыватель, сканирующий память метки, получает и обрабатывает данные, а ПО обеспечивает целостную работу всей системы.

Сферы применения

С каждым годом эту систему используют все чаще и чаще, с помощью нее автоматизируют производственные процессы, проводят инвентаризацию, отслеживают логистическую цепь поставок, контролируют подлинность объектов и управляют бизнес-процессами в ритейле.

В повседневной жизни также можно встретить эту технологию в виде карт для оплаты проезда общественного транспорта, в пропусках для турникетов, в биометрических загранпаспортах, в библиотеках для хранения и предотвращения хищения книг, в маркировке шуб и меховых изделий и еще во многих других сферах.

Подробнее о RFID-метке

Как я уже сказал, основные составляющие метки — это микросхема и антенна. RFID-метки различается по своей оболочке, то есть внешнему корпусу, специально адаптированному под тип объекта идентификации.

RFID-метки различаются по:

• Подаче энергии: бывают активные, пассивные и полупассивные.

У активных меток есть собственный источник питания, он помогает эксплуатировать их в местах с затрудненной передачей радиосигнала (металлические конструкции, вода, тело животного).

Пассивные метки не обладают собственным источником питания и поэтому используют энергию от считывающего устройства через электрическое или магнитное поле. В основном они выполняют задачи идентификации.

В полупассивных метках, как и в активных, есть батарея, но она используется в основном для запуска микросхемы, но никак не для передачи сигнала считывателю.

• По частотному диапазону:

«LF» ‒ низкочастотные, около 130 кГц;

«HF» ‒ высокочастотные, около 13 МГц;

«UHF» ‒ сверхвысокочастотные, около 900 МГц.

Здесь важно отметить, что от частоты диапазона зависит вид оборудования для считывания, так как они совершенно несовместимы друг с другом и используют совершенно разные принципы передачи данных.

«RO» ‒ запись данных происходит единоразово, такие метки предназначены для идентификации данных. Новую информацию в них записать уже не получится, следовательно, подделать ее тоже.

«WORM» ‒ эти метки также предназначены для идентификации, к тому же у них есть блок памяти, в который можно записать информацию единожды и считывать ее многократно.

«RW» ‒ у подобных меток есть свой собственный блок памяти, поэтому информацию в них можно многократно перезаписывать.

Конструкции RFID-метки

Внешний вид конструкции метки определяет возможный функционал использования. Существует большое многообразие видов RFID-меток: от самоклеящихся до заключенных в металлический корпус. Разберем некоторые из них:

Так, например, метка в виде самоклеящейся этикетки имеет плотность около 0,1 мм, ее антенна изготовлена по методу травления или тонкой печати, а оболочка обычно покрывается тонким листом бумаги, на которую наносится дополнительная информация или штрих-код. Цена такого вида метки обычно небольшая. 

Корпусированные метки изготавливают в основном для работы, где требуется повышенная механическая устойчивость. Пластиковые метки чаще всего применяются в сфере автомобилестроения.

Также существуют метки, изготовленные для установки на поверхность из металла, например, на газовые баллоны, инструменты, контейнеры и т.д. Микросхему и антенну подобного идентификатора помещают в высокопрочные материалы для того, чтобы придать составляющим частям устойчивость.

Метки со стеклянным или пластиковым корпусом в виде колбы в основном применяют в животноводстве, вводя их под кожу животным.

Также изготавливают метки в виде наручных часов и брелоков для удобного ежедневного использования.

Считывающие устройства

Существует огромное множество считывателей, они различаются по дальности считывания ‒ ближний, средний (до 55 см) и дальний (более метра). Также они отличаются по габаритам, продуктивности, уровню защищенности, мощности передачи данных и т. д. В нашем интернет-магазине вы сможете приобрести подходящий RFID-считыватель именно под нужды ваших бизнес-процессов.

Задачи, которые выполняет считыватель:

• Определяет метки в радиусе действия считывателя;
• Идентифицирует номер метки, определяет данные, находящиеся на ней;
• Записывает и удаляет информацию, нанесенную на метку, если у нее существует такая функция;
• Выполняет деактивацию метки.

Но эти функции невозможно выполнить без подходящего программного обеспечения, которое активирует работу RFID-системы. Разработчики нашей компании создали ПО DataMobile Invent RFID, оно выполняет все необходимые задачи идентификации объектов учета при проведении инвентаризации.

Вместо вывода

Здесь я хочу предложить вам ознакомиться с преимуществами автоматической идентификации при помощи RFID-меток, ранее мы уже сравнивали эту систему со штрих-кодами в нашем блоге.

Важно понимать, что современные технологии позволяют во многом исключить человеческий фактор, увеличить скорость обработки данных, снизить общие затраты, в общем смысле автоматизировать бизнес-процессы.

Мы готовы проконсультировать вас по вопросам внедрения системы RFID и предложить оптимальное решение. Обращайтесь к нашим менеджерам за ответами на возникшие вопросы.

RFID-метка на простой логике / Хабр

Объявлено новое соревнование 7400, и нужно сделать что-то новое. Нельзя ударить в грязь лицом после победы в прошлом году 😉

У меня было несколько расплывчатых идей, но их было недостаточно, чтобы вызвать реакцию «Ух ты!» или «Ты маньяк!». Нужно серьезно потрудиться, чтобы оставаться на уровне моей предыдущей разработки — емкостного сканера.

Я устроил мозговой штурм с моими товарищами: Педерсеном (Pedersen), Асбьёрном (Asbjørn) и Флеммингом (Flemming), которые тут же придумали множество смешных идей. И вот Флемминг упомянул RFID (он разработчик системы управления доступом, которая основана на RFID). А вот это уже мысль. Конечно, первые мысли были об RFID-считывателе, но мы уже собрали их довольно много, и это было скучно. Однако, появилась идея сделать RFID-

метку. Я не знаю, кто упомянул это первым, и, как обычно в мозговом штурме, идеи рождаются коллективным разумом. Итак, решено сделать RFID-метку, собранную исключительно на 7400-ой логике.

RFID-метка посылает уникальный код путем модулирования несущей частоты. Большинство меток являются пассивными: они не содержат собственных источников питания и только передают идентификатор в ответ на запрос. Обычные метки используют протокол EM4100. Многие EM4100-совместимые метки используют одну и ту же микросхему-транспондер и существуют в нескольких конфигурациях, которые отличаются протоколами кодирования и скоростью передачи данных. Транспондер обычной метки имеет следующие характеристики:

• Несущая частота: 125 кГц, 13,56 МГц, 433 МГц, обычно с амплитудной модуляцией
• Кодирование: манчестерский код, двухфазная (Biphase) или фазовая манипуляция (PSK)
• Скорость передачи: 1, 2, 4 кбит/с или более
• Вшитый неперезаписываемый идентификатор, опционально — перезаписываемая память
• Подсчет контрольных сумм с помощью четности и CRC

Транспондер EM4100 работает на частоте 125 кГц с амплитудной модуляцией. Встречаются все виды кодирования, но чаще используется манчестерское на скорости 2 кбит/с. Транспондер шлет 64 бита данных, которые включают в себя: 32-битный идентификатор, 8-битный код изготовителя/версии, 9-битный заголовок, 14-битную контрольную сумму и 1 стоп-бит. Данные в метке кодируются так, что в них содержится уникальный паттерн для синхронизации. EM4100 отправляет последовательность из девяти единиц, которая не может встретиться нигде, кроме как в начале пакета данных.

Вы можете купить такие метки где угодно, например, на Itead, Seeed или Sparkfun. Там же можно найти RFID-считыватель, который будет с ними работать.

Техзадание на разработку легко следует из спецификации распространенных RFID-меток:

• Несущая 125 кГц
• Амплитудная модуляция и, как минимум, манчестерское кодирование
• Скорость 2 кбит/с или настраиваемая
• Настраиваемые биты данных
• Добавление заголовка и стоп-бита
• Автоматический подсчет контрольных сумм
• Желательно, пассивное питание

Главной особенностью транспондера является то, что он получает энергию из электромагнитного поля считывателя. Было бы замечательным достижением питать метку на 7400-ых микросхемах исключительно от электромагнитного поля. Для имеющегося RFID-считывателя были проведены измерения с помощью простой установки. Берем катушку, подбираем параллельно включенный конденсатор для резонансной частоты 125 кГц и смотрим, как много энергии можно снять.

К резонансному контуру (3,3 мГн и 470 пФ) подключен мостовой выпрямитель (на диодах Шоттки), а после него — конденсатор 10 мкФ и нагрузка: резисторы 4,7 кОм, 12 кОм или 47 кОм. Получается, что передача максимальной мощности происходит при токе нагрузки около 700 мкА, когда напряжение достигает 19 В. Другими словами, из электромагнитного поля можно извлечь более 13 мВт мощности. При напряжении 3,3 В максимальный ток нагрузки будет около 2 мА. Этого должно хватить для питания множества микросхем серии 74HCxx. (Отечественный аналог — серия КР1564. — Прим. перев.)

Микросхемы 74HCxx — полностью КМОП и имеют почти нулевой статический ток потребления. Они рассеивают мощность только при переключениях, перезаряжая входные и выходные емкости. Принимая напряжение питания равным 3,3 В, ток — 700 мкА и тактовую частоту — 125 кГц, получаем, что резонансный контур может питать схему с суммарной емкостью 1700 пФ (U * C = I * T). Это означает, что мощности должно хватить на множество микросхем и линий ввода-вывода.

Использование метки на более высоких частотах, например, 13,56 МГц, намного проблематичнее. На два порядка более высокая частота означает на два порядка большее энергопотребление. Отсюда следует, что практически невозможно использовать данную метку на высоких частотах.

Что касается серии микросхем HCT (Отечественный аналог — серия КР5564. — Прим. перев.), их нельзя использовать в данной конструкции. Серия HCT имеет в среднем более высокий ток покоя, и, что важнее, дополнительный вытекающий ток через каждый вход, из-за совместимости с уровнями TTL. Вход элемента серии HCT будет источником тока, если он не подтянут к шине питания. Этот ток обозначен в документации как ΔIcc (добавочный ток покоя) на каждый вход. Его значение составляет 10-1000 мкА, в зависимости от подключенной нагрузки. Это означает, что много энергии уходит впустую, что совсем нежелательно.

Некоторые соображения касательно аналоговой части. Важным фактором является добротность резонансного контура. Более высокая добротность при неизменной резонансной частоте означает, что с контура будет сниматься меньше энергии. С другой стороны, высокая добротность облегчает модуляцию. Модуляция есть не что иное, как изменение параллельного сопротивления, что влечет за собой изменение добротности: Q = R * sqrt (C/L). Все переменные, R, C и L, должны быть подобраны для оптимальной производительности в пределах рабочего диапазона. Баланс должен быть определен экспериментальным путем.

Метка EM4100 включает в себя регистр данных, схемы питания, тактирования, модуляции и управления. Все компоненты реализованы энергосберегающими и обеспечивают максимальную гибкость.

Принципиальная схема

Следует отметить, что окончательный проект включает в себя все исправления ошибок и некоторые дополнения, которые были сделаны на стадии создания прототипа. Ниже будет подробная информация о внесенных изменениях. Чтобы уберечь читателя от возгласа «многабукв, ниасилил!», сразу приведу окончательный вариант.

Страница 1, 64-битный регистр данных и схема вычисления четности:

Страница 2, схемы питания, тактирования, управления, ввода идентификатора метки, а также временные диаграммы:

Вся схема в PDF.
Схема в формате gschem.

Регистр данных

Метка EM4100 хранит 64 бита данных, значит, конструкция должна содержать 64-битный сдвиговый регистр, составленный из восьми 8-битных регистров 74HC165. Регистр перезагружается после каждых 64 сдвигов, чтобы сбросить данные и начать сначала. Данные на входах регистра следующие:

• Паттерн синхронизации: девять единиц
• Идентификатор производителя/версии: 2 блока по 5 бит, из которых 4 бита — данные, а пятый — четность
• Уникальный идентификатор: 8 блоков по 5 бит, из которых 4 бита — данные, а пятый — четность
• Контрольная сумма: 4 бита четности, подсчитанные по столбцам
• Стоп-бит: «0»

Смотрите описание протокола, там красивая табличка. Данные передаются старшим битом вперед. Всего есть 40 бит (8+32), которые пользователь устанавливает переключателями. Многие RFID-считыватели будут игнорировать поле «ID производителя/версии» и выдавать только 32-битный уникальный идентификатор (в десятичной системе, аррррр!).

Четность по строкам считается среди 4-битных групп (полубайт). Бит четности вычисляется при помощи 4-входового XOR (исключающее ИЛИ) следующим образом:
RPx = D0⊕D1⊕D2⊕D3 = (D0⊕D1)⊕(D2⊕D3),
что реализуется на трех элементах 74HC86. Четность по столбцам вычисляется аналогично, но по 10 битам, используя элемент 74HC280 для первых девяти бит и 74HC86 — для десятого.

Значительная часть меток имеют неизменяемые идентификаторы. Данная конструкция может выдавать все возможные идентификаторы, требуется только задать номер с помощью переключателей, а расчет четности остается прежним. Несмотря на то, что схема вычисления четности содержит много микросхем, она почти не потребляет энергии, так как находится в статическом состоянии. Таким образом, гибкость может быть достигнута только ценой добавления микросхем, без ущерба другим характеристикам.

Резонансный контур

Сердцем схемы питания является резонансный контур из конденсатора и катушки. Напряжение выпрямляется мостом на диодах Шоттки и поступает на накопительный конденсатор. Резонанс в контуре в сочетании с высокой добротностью будет обеспечивать достаточно высокое напряжение. Входное напряжение ограничено цепочкой светодиод+стабилитрон. Светодиод загорается, когда накопитель заряжен, а затем сжигает излишки энергии, защищая схему от перенапряжения.

Накопительный конденсатор вмещает достаточно энергии, чтобы питать метку некоторое время. Стабилитрон ограничивает максимальное напряжение на уровне примерно 12 В, а стоящий после него LDO-стабилизатор требует всего 0,4 вольта сверх рабочего напряжения 3,3 В. При емкости конденсатора 2 мкФ и расчетной нагрузке 800 мкА время работы составит (12В – 3,7В) * 2мкФ/800мкА ≈ 20 мс. Полный цикл передачи 64 бит на скорости 2 кбит/с занимает 32 мс. Накопитель будет заряжаться, по крайней мере, при отключенном модуляторе (около 50% времени), поэтому энергии должно быть достаточно.

Схема разработана так, что можно подключить дополнительный источник питания (3 или 4 батарейки AAA), а также включать/выключать LDO-стабилизатор. Батарея необязательна, но я не могу гарантировать, что все RFID-считыватели будут давать достаточную мощность.

Любопытный читатель может спросить меня, почему блок питания обеспечивает 3,3 В, в то время как семейство 74HC может работать и при 2 вольтах. Причина тому — схема ФАПЧ (см. ниже, «Восстановление тактового сигнала»). ГУН микросхемы 74HC4046 может работать лишь при напряжении питания выше 3 В. Если ФАПЧ не используется, напряжение питания можно уменьшить до 2 вольт. Все микросхемы семейства HC достаточно быстры, чтобы даже при 2 В справляться с тактовой частотой 125 кГц.

Восстановление тактового сигнала

Резонансный контур работает на частоте 125 кГц, которая используется для тактирования всей схемы. Сигнал с катушки через разделительный конденсатор подается на триггер Шмитта 74HC14 и преобразуется в сигнал RAWCLK (таким же образом обычно снимается сигнал 50 Гц с силового трансформатора). Гистерезис триггера Шмитта необходим по причине того, что сигнал имеет пологие фронты и может нести в себе много шума. Главной проблемой являются индуктивные наводки на катушку от электросети 50 Гц, которые приводят к возникновению фазового шума в тактовом сигнале. Триггер Шмитта обеспечивает устойчивость к шумам и убирает большую часть 50-герцовых наводок.

Опциональная схема ФАПЧ (PLL), выполненная на микросхеме 74HC4046, синхронизирует тактовый генератор с несущей частотой резонансного контура. ФАПЧ нужна только в том случае, если несущая частота прерывается. Такие разрывы могут возникать у RFID-считывателей, которые периодически подстраивают амплитуду электромагнитного поля, так, что сигнал оказывается ниже порога срабатывания триггера Шмитта. Тем не менее, считыватель остается способен принимать данные и при низких амплитудах поля. ФАПЧ поддерживает тактовый сигнал во время таких периодов. Схема имеет переключатель, позволяющий разрешить или запретить использование ФАПЧ. С отключенной ФАПЧ ниже потребление энергии, но ее включение может быть полезно для работы с некоторыми считывателями.

Проблемы с ФАПЧ могут возникнуть с дешевыми считывателями, которые генерируют несущий сигнал со значительным фазовым шумом (джиттером). Это заставляет ФАПЧ непрерывно работать, подстраивая фазу, что повышает энергопотребление. Другая проблема с ФАПЧ может возникнуть с очень плохими RFID-ридерами, которые восстанавливают принятые данные исключительно по своему внутреннему генератору 125 кГц. Если метка пропустит период, считыватель запутается, и случится Неприятная Штука™.

Делитель частоты

Некоторые тактовые сигналы являются производными (не в математическом значении слова «производная». — Прим. перев.) от главного сигнала MCLK. Метки EM4100 обычно выпускают под скорости передачи данных MCLK/16, MCLK/32 и MCLK/64, хотя значение MCLK/64 (2 кбит/с) наиболее распространено. Переключаемый делитель частоты для настройки скорости передачи собран на половинке счетчика 74HC393. Делитель формирует сигнал DCLK. Набор переключателей задает коэффициент деления для тактового сигнала.

Вторая половина счетчика 74HC393 формирует все внутренние тактовые сигналы (CCLK, PCLK и SCLK). Регистр данных сдвигается по сигналу SCLK, который задает скорость передачи данных.

Полная временая диаграмма приведена на схеме устройства (страница 2).

Счетчик по модулю 128

Регистр данных содержит 64 бита, но проблема в том, что перезагрузка данных занимает еще один такт. Если считать только до 64, то сигнал окончания счета перекроет один сигнал сдвига, что означает пропуск бита в следующем 64-разрядном цикле и приведет к неправильному началу цикла передачи данных. Проще говоря, полный цикл передачи 64 бит и перезагрузки регистра занимает 65 тактов. — Прим. перев.

Микросхема 74HC40103 работает как счетчик по модулю 128, ведя обратный отсчет от 127 до 0 на двойной скорости передачи данных, а затем перезагружаясь. Сигнал конца счета (MOD128) немного сдвинут по времени за счет синхронизации с CCLK для того, чтобы избежать перекрывания фронта с фронтом SCLK. Это выполняется при помощи триггера 74HC74, который формирует сигнал параллельной загрузки регистра ~PLOAD.

Манчестерское кодирование

Схема кодирования, используемая в большинстве меток, как упоминалось ранее, манчестерская. Основное преимущество манчестерского кода — в простоте его генерации. Исключающее ИЛИ между тактовым сигналом и потоком данных дает манчестерский код. Элемент 74HC86 складывает сигналы SCLK и SDELAY для кодирования потока данных.

Фактический поток данных из регистра, SOUT, задерживается на один такт для формирования SDELAY. Когда регистр данных перезагружается, то SOUT сразу же изменяется с «0» на «1» (переход от стоп-бита к старт-биту). Тем не менее, параллельная загрузка регистра, как было сказано выше, не привязана к фронту сигнала сдвига, а генерация манчестерского сигнала должна оставаться синхронной с SCLK, чтобы не было ложных переходов. Задержка на один такт делает все биты в потоке данных синхронными с SCLK.

Манчестерский сигнал, по прогнозам, должен иметь выбросы (глитчи) при переходах 0→1 и 1→0. В этих местах сигнал SCLK инвертируется, но SDELAY и SOUT не синхронны на 100%. Выброс вызывается гонкой сигналов SDELAY и SCLK из-за задержки срабатывания триггера 74HC74. Однако, этот выброс настолько узкий (10-30 нс), что модулятор не успевает на него среагировать, не говоря уже о приемнике, в котором сигнал сильно фильтруется. Так что выброс оставили как есть.

Двухфазное кодирование

Другая разумно легко реализующаяся схема кодирования — это двухфазная. Она идентична дифференциальному манчестерскому кодированию с фазовой задержкой и представляет собой частотно-манипулированный (FSK) сигнал, наложенный на несущую с помощью амплитудной манипуляции (ASK). Сложность двухфазного кодирования в том, что уровень выходного сигнала всегда переменный, в то время как частота изменяется в соответствии с передаваемыми данными. Эту трудность можно преодолеть, используя двойную скорость генератора, а затем разделив полученный результат на два.

На первом этапе происходит мультиплексирование сигналов PCLK и SCLK на основе потока передаваемых данных при помощи набора элементов 74HC00 (И-НЕ). На выходе мультиплексора наблюдаются выбросы, по тем же причинам, что описаны выше (гонка SDELAY и SCLK), а также потому, что PCLK и SCLK не синхронны. (Приветствую тех, кто дочитал до этого места и не уснул. Дальше будет веселее. — Прим. перев.) Счетчик 74HC393 является асинхронным, и это вызывает проблемы. Сигнал с выбросами не может быть безболезненно пропущен через делитель на два, ведь выбросы тоже могут быть интерпретированы счетчиком как импульсы. Мультиплексированный сигнал очищается от выбросов путем квантования сигналом CCLK, который гарантированно держится на высоком уровне значительно дольше, чем длительность выброса. Наконец, деление частоты на два с помощью триггера 74HC74 завершает формирование двухфазного сигнала.

Предусмотрены переключатели для выбора типа кодирования: манчестерское или двухфазное.

Модулятор

Наконец, закодированный сигнал должен быть направлен обратно в катушку, чтобы его принял RFID-считыватель. На обоих выводах катушки напряжение может быть как положительным, так и отрицательным, поскольку в ней индуцируется переменный ток.

Амплитудная модуляция осуществляется созданием контролируемого замыкания на землю обоих концов обмотки с помощью пары МОП-транзисторов, каждый из которых работает на своем полупериоде сигнала. Выпрямительный мост образует замкнутый путь на землю для каждого из выводов. Несмотря на то, что МОП-транзисторы способны реагировать на вышеупомянутые выбросы сигнала, резонансный контур не может, так как он настроен на частоту, на 2-3 порядка более низкую, чем частота выбросов.

Большинство картинок и диаграмм, которые вы найдете в сети, не показывают эту часть или показывают ее неверно. Замыкание является контролируемым по времени, в соответствии с закодированными данными, и ограниченным по сопротивлению, за счет резисторов. Пассивные RFID-метки, как правило, малы, и оперируют на порядок меньшей мощностью, чем эта. Метки обычно имеют маленькие катушки, и таким образом, могут достичь только очень небольшой глубины модуляции. Если большую катушку в нашей конструкции замкнуть накоротко, посланный сигнал, скорее всего, будет настолько сильным, что собьет с толку большинство считывателей. Также, короткое замыкание катушки требует использования ФАПЧ для поддержания тактовой частоты на то время, пока катушка замкнута.

Теперь, если теория и схема верны, все должно работать как задумано. Тем не менее, практика и теория не всегда соответствуют друг другу, и мое серое вещество тоже подводит меня время от времени.

Прототип имеет 40 красных переключателей для установки идентификаторов метки и 4 синих — для делителя. Верхний ряд из 8 микросхем — это элементы «Исключающее ИЛИ» 74HC86 для вычисления четности по строкам. Средний ряд — восемь сдвиговых регистров 74HC165, которые образуют 64-битный регистр данных. В нижнем ряду левые пять микросхем подсчитывают четность по столбцам — четыре 74HC280 и одна 74HC86. Остальное — это счетчики, ФАПЧ и триггера Шмитта.

Пайка заняла около 6 часов в общей сложности. Основная задача прототипа — показать работоспособность основных функций и возможность работы всего устройства от электромагнитного поля. Прототип содержит только элементы для манчестерского кодирования, включая схему ФАПЧ.

Отладка

Разработка основной схемы была несложной задачей. Это заняло всего несколько часов. Тем не менее, некоторые вещи не были запланированы достаточно тщательно и некоторая функциональность должна была быть проверена экспериментально.

Первоначальные мысли, родившиеся после поиска материалов в сети, говорили о том, что модуляция должна быть глубокой, очень глубокой, и что катушка должна полностью замыкаться при этом. Это заставило меня потратить много времени на отладку ФАПЧ, что не всегда так просто, как кажется.

Проблемы с ФАПЧ

Проблема с ФАПЧ в том, что нужно сбалансировать несколько параметров для обеспечения стабильной работы. С одной стороны, необходимо обеспечить быстрый и стабильный захват фазы, в то же время пытаясь сократить как диапазон захвата, так и дрейф восстановленного тактового сигнала при прерывании несущей. Использование документации на 74HC4046 оказалось сложне, чем я думал. Там нет готовых формул для всех компонентов, а некоторые нужно находить по графикам (для меня осталось загадкой, почему значения графиков расходились с реальностью в два раза, ну да ладно). Потребовалось некоторое время, чтобы найти подходящие номиналы для всех компонентов, и убедиться, что частота 125 кГц пришлась на середину диапазона ГУН, и в то же время дрейф был несущественно мал.

Во время анализа дрейфа я также обнаружил значительную порцию 50-герцовых наводок, дающих частотную модуляцию сигналу ФАПЧ. Сильное сжатие катушки в руке убирало наводки. Проблема была в том, что фазовый компаратор на входе ФАПЧ имеет переменный порог срабатывания, из-за того, что входной сигнал не является двоичным. Устройство восстановления тактового сигнала с емкостной связью давало фронты, неподходящие для логических схем. Было установлено, что триггер Шмитта решает эту проблему.

Важным свойством триггера Шмитта является то, что он потребляет большую мощность во время фронтов сигнала. Причиной этого является то, что входной каскад работает в линейном режиме в сочетании с обратной связью для обеспечения гистерезиса. К счастью, время, проводимое в режиме большой мощности, невелико, и общее энергопотребление ограничено. Но все же использование триггера Шмитта приводит к утечке в системе.

Дешевые считыватели и мусорный сигнал

Когда я начинал проект, я понятия не имел, насколько чувствительным к модулированному сигналу будет RFID-считыватель. Поэтому модуляция была реализована в виде полного замыкания катушки, как было найдено в сети. Вскоре оказалось, что модуляция была слишком глубока, и RFID-считыватель не мог выделить из сигнала стартовые и стоповые биты. Электроника ридера была просто ошеломлена такой модуляцией и выдавала всякий мусор.

Единственный доступный считыватель пришлось вскрыть и припаять несколько проводов к его плате, чтобы посмотреть, какие на самом деле данные он принимает. Оказывается, что RFID-ридер может принять данные с катушки, закороченной источником тока порядка 50-100 мкА. Это несколько далековато от тех 2,5 мА, которые дает полное замыкание катушки. Дополнительным преимуществом является то, что ФАПЧ теперь необязательна. Восстановление тактового сигнала будет идти даже в то время, когда модулятор замыкает обмотку. Остаточной индукции катушки оказалось достаточно, чтобы поддерживать тактирование.

Модулятор был изначально собран на биполярных транзисторах. Это привело к пологим фронтам сигнала, потому что транзисторы работали в режиме низкого энергопотребления, а значит, весьма медленно. Замена их на МОП-транзисторы сделала модулятор быстрее и сэкономила очередные 27 мкА потребляемого тока. У меня были только транзисторы в корпусах SOT-23 (Маленькие тараканчики для SMD-монтажа. — Прим. перев.), и их пришлось ставить на печатную плату при помощи штырьков. 3,3-вольтовый LDO-стабилизатор, имевшийся под рукой, был в корпусе SO-8, он смонтирован проволочками на куске штыревого разъема.

Единственный RFID-считыватель был неизвестного производства и соответствующего качества. Он оправдал самые худшие ожидания. Если вы отправляете на считыватель некорректные данные, вы можете: а) подвесить считыватель, б) получить мусор на вводе в компьютер и в) проклясть все на свете, пытаясь понять, почему что-то не работает как ожидалось. Единственное, что выяснилось, это то, что нужно было собрать свой собственный считыватель в первую очередь. Оказалось, что считыватели на входных дверях здания были гораздо надежнее и смогли переварить все, что я на них передавал.

Поиск логических ошибок

После получения на считывателе нормально декодируемого сигнала он по-прежнему не работал как надо. В схеме обнаружились две ошибки.

Первая была в счетчике по модулю 128, который тактировался по переднему фронту сигнала PCLK. Однако должен был — по заднему. Прототип посылал 10 стартовых бит вместо девяти, потому что сигнал PLOAD перекрывал передний фронт тактового сигнала сдвига. Простой инвертор на PCLK решил эту проблему. Окончательный дизайн, с двухфазным энкодером, формирует правильный сигнал PCLK как часть работы энкодера.

Вторая ошибка заключалась в полярности манчестерского кода. Единственное упоминание в сети гласило: «низкий уровень означает высокий ток» и содержало диаграмму перехода «низкий → высокий уровень» для логической «1». Описание допускает множество интерпретаций. Оказывается, это означает: «низкий уровень означает включенный модулятор (закороченную катушку)». К счастью, задержка потока данных для формирования SDELAY давала и прямой, и инвертированный потоки данных. Переделка манчестерского энкодера для использования инвертированного сигнала была тривиальной.

Тест пассивного питания

Было измерено энергопотребление всего прототипа, чтобы понять, возможно ли пассивное питание. Потребляемый ток при 3,3 В колебался около 780 мкА, это достаточно мало, чтобы замкнуть контур и перевести прототип на пассивное питание.

А затем… ничего не произошло с дешевым считывателем.

Все работало как ожидалось, питание поступало, данные отправлялись, и вдруг, внезапно, «БИП!». Код был корректно распознан и высветился на экране компьютера, к которому подключен ридер. Успех! Теперь можно открывать дверь самодельной RFID-меткой.

В погоне за резонансным питанием

Питание от резонансного контура должно быть настроено таким образом, чтобы считыватель не сбивался слишком часто, и в то же время извлекалось достаточно энергии для работы метки. Это оказалось сложнее, чем я думал. Как говорилось ранее, добротность играет значительную роль. На самом деле, нужна небольшая катушка, достаточно крупная для получения энергии, но достаточно маленькая, чтобы не нагружать передатчик слишком сильно и обеспечивать легкую модуляцию.

Обратите внимание, что резонансная LC-цепь работает не точно на резонансной частоте, рассчитанной для выбранных компонентов. Причина в том, что схема метки создает (слегка емкостную) нагрузку для контура. Таким образом, катушка должна быть немного меньше, чем рассчитано. Это имеет то преимущество, что вы можете сделать катушку в соответствии с теорией, а затем удалять витки до достижения правильной частоты.

Оказалось, что дешевый считыватель был очень чувствителен к высокой нагрузке, и чем ниже была нагрузка, тем лучше он работал. Изначальная катушка, 3,3 мГн была уменьшена вдвое несколько раз, пока некий стабильный компромисс не был найден при индуктивности около 680 мкГн. Вторым изменением было снижение емкости накопительного конденсатора с 10 до 2 мкФ. Считыватель по-прежнему сбоит то и дело, но по крайней мере, работает чаще, чем раньше.

Во всяком случае, контроллер на двери, кажется, был рад всему, что я посылал, и не подводил меня ни разу (даже если я забывал свой настоящий ключ во время тестирования).

Безымянный RFID-ридер прекрасно работает, когда метка имеет внешнее питание. При использовании внешнего источника, по-видимому, лучше включить ФАПЧ. Я думаю, они слишком сэкономили на развязывающих конденсаторах 😉

После обсуждения с Марком (парень, который использует этот фиговый ридер) он сказал мне, что видел проблемы с этим считывателем, даже используя нормальные метки. Мы решили устроить ему небольшой сеанс отладки. В цепях питания ридера присутствовали 200 мВ пульсации (на частоте 125 кГц) и некоторые неприятные импульсы здесь и там. Пайка дополнительных конденсаторов 1 мкФ + 100 нФ в места на плате, отмеченные шелкографией, но не использованные, значительно улучшила работу считывателя. Теперь он спотыкается еще реже и может считывать данные с прототипа даже при пассивном питании.

Замечание для всех: не покупайте такие говносчитыватели. Или купите хороший, или соберите его самостоятельно.

Если вы думаете, что история на этом заканчивается, то вы ошибаетесь. Еще есть куда совершенствовать модулятор, и значительные изменения позволили ему работать гораздо лучше. Даже дешевый безымянный считыватель можно заставить работать хорошо.

Посмотрев на оригинальную конструкцию и обдумав варианты, было решено, что этот гаджет слишком прикольный, чтобы оставить его в покое в качестве прототипа. Он просто напрашивается на несколько большее внимание и доведения разработки до абсурдного конца. Была разработана печатная плата, и, с некоторой осторожностью, все детали поместились на площади 50×100 мм в два слоя, не выдавая ошибок трассировщика «Недостаточно места». Размер 50×100 означает доступность массового производства на ITead или Seeed (Сервисы изготовления заказных печатных плат. — Прим. перев.). Однако, создание платы размером с кредитную карту оказалось слишком трудным.

Плата разработана под SMD-компоненты, чтобы все уместилось. На ней 412 переходных отверстий диаметром 0,3 мм и дорожки/зазоры минимальной ширины 7 mil. Реализованы все возможности, включая идентификатор, полностью настраиваемый при помощи переключателей, возможность внешнего и пассивного питания, переключение между прямым тактированием и ФАПЧ, манчестерское и двухфазное кодирование и настраиваемую скорость передачи: 1, 2, 4 или 8 кбит/с.

Прототип преподал нам несколько уроков, которые были учтены в окончательной версии схемы и печатной платы.

• Счетчик по модулю 128 в прототипе был собран на двух микросхемах 74HC163, которые заменили одной 74HC40103 для экономии места
• Входная защита состояла из двух встречно-последовательно включенных стабилитронов (2×24 В). Их заменили на цепочку стабилитрон+светодиод, которая обеспечивает защиту и индикацию
• В прототипе использована микросхема 74HC14, содержащая шесть триггеров Шмитта. Однако, из них нужен только один, и микросхема была заменена на 74HC1G14, у которой только один элемент в корпусе
• На свободном месте платы было решено собрать двухфазный энкодер и сделать возможность выбора кодирования при помощи переключателей
• LDO-стабилизатор заменен на модель с возможностью включения-выключения (и добавлена кнопка «ВКЛ») и с более низким током потребления
• Теперь можно разрешить/запретить использование ФАПЧ при помощи переключателя. Для снижения энергопотребления схема ФАПЧ отключается, когда она не нужна

Cпецификация

Стоимость деталей составляет меньше 30$ без учета платы и катушки. Катушку вам придется сделать самостоятельно (см. ниже). На самом деле, DIP-переключатели и печатная плата являются самыми дорогими компонентами.

Вы можете заменить большинство компонентов на те, что есть у вас. Тем не менее, входные конденсаторы должны быть в состоянии выдержать не менее 16 В. Кроме того, вы должны использовать резисторы точностью 1% и конденсаторы 5% для резонатора и ФАПЧ, чтобы параметры соответствовали расчетным.

Следует отметить, что развязывающие конденсаторы все по 10 нФ (вместо обычных 100 нФ). Это нужно для снижения нагрузки на резонансный контур. Схема работает на низкой частоте и может выдержать слегка увеличенный уровень шума на шине питания, так как напряжение питания выше минимально допустимого.

Согласно расчетам, катушка должна содержать 89 витков провода диаметром 0,4 мм и иметь средний диаметр (измеренный по средней линии обмотки) 50 мм. Катушка была намотана на оправке диаметром 48 мм (картридж от силиконового герметика), а затем с помощью вощеного шнура ей придали красивую тороидальную форму и плотно уложили витки. Нужная частота резонанса, вероятно, достигается с 88 или 87 витками, в зависимости допусков.

Вы можете сделать катушку любой формы, какая вам нравится (например, квадратную или прямоугольную), если вы правильно настроите контур в резонанс. Тем не менее, изменение формы потребует некоторых экспериментов, так как от размеров зависит индуктивность и сила электромагнитной связи (см. ниже для прямоугольной катушки).

Если вы измеряете индуктивность катушки, делайте это на частоте 125 кГц. Индуктивность зависит от частоты из-за паразитной емкости витков и электромагнитной связи между ними (например, катушка 3,3 мГн показывает индуктивность меньше 100 мкГн на частоте 1 кГц). Паразитные параметры будут также влиять на резонансную частоту и достигаемую добротность.

Замечания по безопасности

Как вы можете видеть, эмуляция RFID-меток тривиальна. Все системы, где для доступа требуется только ключ, уязвимы к атакам эмуляции метки. RFID в системах управления доступом должен использоваться только как один из факторов аутентификации, в связке «то, что у вас есть + то, что вы знаете» (хотя, и это может быть неэффективным).

Даже метки с шифрованием уязвимы для множества атак. Кроме того, становится все легче эмулировать метки на смартфонах с поддержкой NFC (которые обычно работают на 13,56 МГц). Просто правильно напишите приложение для модуляции поля, и вы сможете делать все, что хотите.

В качестве стандартной отмазки напомню, что автор (И переводчик! — Прим. перев.) не несет никакой ответствености за последствия использования информации из данной статьи. Читатель должен сам отвечать за все свои действия.

Корпус

Иногда очень везет. Красивый корпус не помешал бы именно сейчас, когда прототип закончен, а печатная плата заказана. И именно в это время Флеминг закончил собирать и запустил станок лазерной резки OSAA PhotonSaw. После года работы над проектом лазер готов вырезать свои первые детали. Флемминг и Рун делают последние юстировки и ставят на место алюминиевую крышку лазерного шкафа. Вы можете себе представить, как все мы были рады видеть, что эта штука работает.

С работающим станком мы получили возможность протестировать наш проект в реальной жизни. Корпус для нашей RFID-метки сделали из 2-миллиметрового огрстекла. Этот корпус — первый объект, сделанный на PhotonSaw, да!

Родилась идея расположить катушку на внешней стороне корпуса. Сперва было решено использовать половину высоты корпуса, но это не работало на практике (дополнительные отверстия в длинных сторонах, таким образом, не используются). Катушка просто великолепно разместилась по периметру всего корпуса, хотя у меня были сомнения, не будет ли прямоугольная обмотка (105×55 мм) слишком большой для нормальной электромагнитной связи.

Тестовая катушка была намотана, без всяких расчетов, проводом 0,4 мм в 66 витков. И, очевидно, нам опять повезло, потому что катушка получилась точно такой как надо, индуктивностью 645 мкГн, с подключенной меткой давая резонансную частоту 125,2 кГц. Тест на дверном считывателе показал, что прототип работает просто прекрасно с этой катушкой.

С катушкой снаружи корпуса толщину последнего можно уменьшить. Внутренняя толщина теперь зависит только от высоты деталей на плате, и с учетом толщины платы должна составлять около 6 мм. Кроме того, было бы хорошо добавить гравировку. Флемминг предложил скруглить боковые стороны корпуса из эстетических и эргономических соображений. Изогнутый корпус также будет лучше защищать боковые стороны катушки, потому что там, где нет сильного натяжения, витки провода любят вылезать наружу.

Станок PhotonSaw еще не совсем в нормальном состоянии: гравировка на верхней крышке значительно съехала. Необходимо его окончательно отладить перед изготовлением финальной версии корпуса. Изогнутые контуры также подверглись ошибке расчета в программном обеспечении, так как луч не вернулся в начальное положение после прохода замкнутой траектории. Но во всяком случае, кривые выглядят действительно гладкими.

Сборка печатной платы

Прибыла заказанная плата:

Сборка была не очень сложной. На плату по трафарету нанесли паяльную пасту, разместили все детали, а затем запаяли в самодельной печи.

Тестирование печатной платы, однако, снова преподнесло ряд сюрпризов. Ошибки, найденные на первой версии платы:

• Площадки для DIP-переключателей расположены слишком близко друг к другу. Пришлось слегка сошлифовать корпуса переключателей с боков, чтобы они встали на место. В следующей версии зазоры увеличили на 10 mil.
• Шелкография с обозначением скоростей передачи сделана неправильно. Значения должны идти в порядке «1 2 4 8», а не «8 4 2 1». Исправим в следующей версии.
• Изменения, внесенные в прототип, видимо, работают слишком хорошо в энергетическом отношении, что привело к целому ряду неожиданных проблем. Было обнаружено паразитное питание схемы в выключенном состоянии.
• Модуляция работает тяжело и неустойчиво. Основная причина заключается в различных уровнях входного напряжения в сочетании с модулятором, который работает в режиме модуляции напряжением.

Паразитное питание

Новый отключаемый стабилизатор (MCP1804) позволяет сэкономить много энергии. Смысл его в том, что подключенного аккумулятора хватит надолго, если метка будет находиться в состоянии сверхнизкого потребления. Но когда катушка находится вблизи считывателя, появляется обходной путь для питания через схему восстановления тактового сигнала.

Через разделительную емкость (47 пФ имеют сопротивление примерно 27 кОм на частоте 125 кГц) и защитные диоды ток поступает на шины питания. Энергии, поступающей с катушки, хватает на поддержание напряжения питания около 1 В. Ток может достигать 250-500 мкА. Удивительно, но микросхемы 74HC, похоже, работают при таком питании. К сожалению, при таком напряжении происходят довольно странные вещи. Микросхемы 74HC имеют внутреннюю схему сброса, и нужно убедиться, что она срабатывает. Обратите внимание, что отключение защитных диодов не помогает. На входах микросхем есть внутренние защитные диоды, которые в этом случае открываются и выполняют ту же работу.

Сброс по питанию срабатывает только если напряжение питания падает ниже определенного уровня в течение некоторого периода времени. Если напряжение остается слишком высоким, то внутренняя логика может запутаться, потому что некоторые ее части могут быть в неопределенном состоянии, в то время как другие работают должным образом. Необходим внутренний сброс для установки всех микросхем в согласованное состояние. Таким образом, схема будет неустойчиво работать при очень низком напряжении питания.

Симптомы наблюдались следующие: метка работает некоторое время, при этом посылая корректные данные. Если катушку убрать от считывателя, а затем вернуть обратно, можете делать ставки, выключится ли при этом метка. Иногда срабатывает, иногда — нет. Отключение ФАПЧ ухудшает ситуацию. Низкое энергопотребление приводит к тому, что ридер время от времени будет принимать данные от выключенной метки. Вот что значит «энергоэффективная система».

Существует два решения: 1) уменьшить конденсатор в цепи восстановления тактового сигнала до 15 пФ, и 2) включить между питанием и землей резистор 22-100 кОм для сброса лишней энергии. Второй метод приводит к росту утечек во время работы и на самом деле не требуется при уменьшении емкости конденсатора. Тем не менее, он предусмотрен как опция, и это все равно лучше, чем неопределенное состояние микросхем.

Модуляция током или напряжением

Модулятор принес свежую порцию головной боли. Модуляция полностью исчезала при помещении катушки на определенном расстоянии от считывателя. Также это могло случиться при перемещении катушки к ридеру или от него.

Причина оказалась в схеме модулятора. МОП-транзисторы замыкают катушку на резистор определенного сопротивления. Однако, если потребление энергии из контура велико, сопротивление модулятора значительно выше, чем сопротивление цепей питания. Это приводит к тому, что глубина модуляции зависит от потребляемого тока, а это не очень хорошо. Ситуацию ухудшил выбор ограничительного стабилитрона на более низкое напряжение, чем в прототипе.

Было принято решение перевести модулятор из режима модуляции напряжением в режим модуляции током. Для первого режима резистор находился в цепи стока, а теперь он включен между истоком и землей. На этом резисторе будет падать напряжение затвор-исток, пока не останется значение чуть выше порога открывания транзистора (0,9-1,1 В), которое переведет транзистор в линейный режим. Теперь ток через транзистор будет стабильным, независимо от напряжения на стоке.

Тестирование на прототипе показало, что модуляция током работает очень хорошо. Дешевый безымянный считыватель больше не сбоит (ну ладно, может быть один раз на сотню или около того). Можно предположить, что это изменение будет работать чудесно и на других ридерах, и метка теперь, вероятно, сможет работать на большинстве из них.

Законченная версия 1

Можно заметить внесенные изменения на печатной плате. У меня не было 15 пФ SMD-конденсатора, пришлось впаять обычный, с ногами. Модулятор оброс дополнительными резисторами на истоках транзисторов. В целом приемлемо для первой версии.

(картинки кликабельны)

Вы можете подумать, что этот проект, собранный на логике 7400, можно отнести к ретро-схемотехнике, но это не совсем так. Во-первых, современное семейство 74HC не такое уж и старое. Во-вторых, низкопотребляющие схемы всегда актуальны. В-третьих, микросхемы одиночных логических элементов (такие, как использованный триггер Шмитта) часто используются в современных разработках. Часто забывают, что развитие технологий не прекращается и для старых семейств микросхем. Они просто стали менее заметны на фоне общего разнообразия.

Аналоговая часть оказалась сложнее в разработке, чем цифровая. Частично из-за отсутствия спецификаций, но в основном, за счет множества компромиссов, необходимых для соответствия параметрам, и непредвиденных побочных эффектов. Цифровые конструкции имеют относительно мало вариантов, в то время как аналоговые обычно требуют баланса между различными (и часто противоположными) критериями.

Я должен признаться, что микросхемы 74HC сделаны очень, очень хорошо. Разработчики знали, что они делают, и достигли очень низкого энергопотребления. Сперва у меня были некоторые сомнения, сможет ли метка работать от пассивного питания, но после прочтения спецификаций это осталось лишь вопросом правильной схемотехники. Хотя, есть еще возможности для оптимизации различных частей метки.

Теперь посмотрим, как этот проект покажет себя на конкурсе 7400 2012 года. Подача заявок на конкурс заканчивается 31 ноября. Пожелаем автору удачи! — Прим. перев.

Бесконтактная радиочастотная идентификация (RFID) | angstrem.ru

Ежедневно мы выполняем сотни различных действий: войти в подъезд, пройти через турникет в автобус или метро, пройти на работу через систему контроля. Мы используем такие обыденные вещи, как пластиковая карточка, проездной билет, магнитный ключ от двери, а между тем за всем этим стоят высокие технологии. Мы когда-нибудь задумывались о том, как все это устроено? Как работает система контроля в том или ином месте? Все стало очень просто с применением RFID-технологий. Чтобы войти в подъезд достаточно приложить магнитный ключ к двери.  Пройти в автобус или в метро – приложить карту к турникету. Все больше и больше организаций используют электронную систему пропусков на рабочее место. Для того чтобы войти в здание или на охраняемую территорию, достаточно просто приложить электронный пропуск  к системе контроля. Теперь стало намного проще вести учет и контроль времени сотрудника, а также наблюдать за перемещением объектов на территории предприятия. Даже дома мы можем столкнуться с системой радиочастотной идентификации. Сейчас очень популярно стало автоматическое включение света в комнате. Человек зашел – свет включился, вышел – свет выключился. Это не только удобно, но еще и практично. В темноте никто не спотыкнется, да и электроэнергию можно сэкономить. RFID позволяет создать эффективный способ контроля за объектами, фиксировать  прохождение транспорта или грузов через контрольные точки маршрута, а также облегчить учет материалов.  

Ярким примером RFID-решения является проект «ПАЛЬМА»: «РЖД» И «АНГСТРЕМ».

RFID – система проекта «Пальма» позволяет объективно определять (при прохождении подвижным составом через специальные рамки считывания) номер, время, направление проследования подвижной единицы и её тип, объективно фиксировать прибытие/отправление и график движения поездов.

По заказу ОАО «РЖД» АО «Ангстрем разработал кристалл, куда размещены все навесные элементы RFID – бортового датчика. RFID – датчик работает по двум стандартам ISO 18000 – 6C и ISO 10374 в частотном диапазоне 860 МГц.

Микросхемы входят в состав RFID -датчика предназначенного для идентификации и регистрации местонахождения тягового и подвижного состава

АО «Ангстрем» осуществил серийные поставки более 1,5 млн. микросхем для датчиков подвижного состава.

Проект «ПАЛЬМА» является законченным и сбалансированным решением, полностью адаптированным для работы в условиях российских железных дорог. При этом RFID – система позволяет качественно улучшить управление перевозочным процессом на железнодорожном транспорте.

«Ангстрем» производит постоянно развиваемый ряд радиочастотных идентификаторов от килогерцового до гигагерцового диапазона частот. На их основе «Ангстрем» создает и поставляет потребителям разнообразные радиочастотные идентификаторы в виде меток, карт, брелоков и т.п. Для обработки этих идентификаторов созданы и поставляются разнообразные радиочастотные считыватели. Все эти изделия производятся «Ангстремом» и поставляются потребителям либо в виде самостоятельной продукции, либо в виде систем «под ключ».

В основе системы радиочастотной идентификации лежит идея, что любому произведенному продукту или объекту присваивается уникальный  персональный код, позволяющий осуществлять комплексный учет маркированной продукции/объектов.

Предлагаемая система базируется на применении технологии RFID (Radio Frequency IDentification – радиочастотная идентификация)

Ангстрем предлагает систему, которая обеспечивает полный контроль, от выпуска с конвейера до потребителя с помощью радиочастотной метки.

Технологии RFID применяются сейчас в таких сферах как:

Промышленное производство (учет сырья в реальном времени; контроль технологических операций; контроль качества продукта)

Электронные документы, системы доступа, платежные системы (высокая защищенность от несанкционированного доступа; быстрота считывания и надежность).

Транспортная и складская логистика (перемещение товаров отслеживается в реальном времени; ускоряются основные процессы приема и отгрузки; контроль за движением маршрутного и прочего автотранспорта)

Индустрия потребительских товаров и розничных продаж (товар отслеживается на всех этапах цепи поставки; снижается количество контрафактной продукции).

Животноводство (упрощается учет животных, перемещение через границу, страхование; исключаются подмены при племенном производстве.)

Ангстрем готов предложить комплексные решения по каждой сфере.

Все RFID-решения создавались специалистами «Ангстрем» с опорой на обширный опыт компании в автоматизации, с пониманием нужд и потребностей клиентов. Системы радиочастотной идентификации компании «Ангстрем» нацелены на максимально эффективное решение задач, стоящих перед предприятиями и организациями, работающими в самых разных сферах.

В зависимости от сферы применения радиочастотных идентификаторов, зависит и выбор RFID-решения. Компания «Ангстрем» предлагает широкий ассортимент систем идентификации. Каждая система имеет свой собственный протокол защищенности, от этого, соответственно, зависит и цена продукта.

RFID считыватели формата CheckPoint (КИБИ-002, КИБИ-002 МТ, КИБИ-003,  КИБИ-Д, БИД-002, БИЖ-002),  в отличие от других считывателей, имеют свой формат Wiegand 33, который отличается как по временным характеристикам, так и по принципу формирования кода. Бесконтактные радиочастотные идентификаторы, выполнены в виде тонкой пластиковой карты и предназначены для использования в качестве пропуска в автоматизированных системах контроля доступа (КИБИ-002, КИБИ-002 МТ, КИБИ-Д). Самая последняя модель КИБИ-003 отличаются повышенным уровнем защищенности кода. Структура кодирования соответствует стандартному открытому 26-битному формату (формат № h20301). Чип карты имеют память 128 бит для записи и чтения. Считыватель  ММБИТ-002 представлен в виде диска и предназначен для использования в ключах для домофонов, защиты продукции от контрафакта, складского и инвентарного учета и т.п. Данная модель не требует встроенного источника питания. Отличается минимальными габаритами. Также возможна поставка меток ММБИТ- 002 “Д” с форматом посылки данных Touch Memory.

Бесконтактный радиочастотный идентификатор БИД-002 предназначен для использования в качестве транспондера складского учета для контроля и управления движением товарных потоков на автоматизированных складах, в универсамах и т.п., а также в качестве обезличенного пропуска на территории, в помещения и для управляемого доступа к оборудованию. Электропитание осуществляется от поля считывателя. Поставляется в пластмассовом корпусе, предохраняющем от воздействия окружающей среды, а также бескорпусном варианте (БИД-002-01).

RFID-считыватели СБР-006М и СБР-005М предназначены для систем контроля и управления доступом (СКУД) с интерфейсом Wiegand-33. Считыватели предназначены для установки на турникеты, двери, оборудование в местах с повышенным риском вандализма (имеют металлический вандалостойкий корпус). Считыватели СБР-001Б отличаются от предыдущих возможностью поставки с интерфейсами различных модификаций.

Технология RFID на складах

Технология RFID (Radio Frequency Identification) пока остается довольно дорогой для отечественного рынка и работает только на крупных складах. Но руководители компаний, уже внедривших методику, успели по достоинству оценить преимущества радиочастотной идентификации товаров. Технология позволила решить целый ряд проблем, связанных с хранением и учетом продукции.

Как работает RFID?

Система RFID Reader довольно проста в использовании. На каждую единицу товара наносится специальная метка, в которой зашифрованы все данные: вес, объем, дата погрузки или разгрузки, основные параметры хранения. На выходе из складского помещения монтируется металлический каркас с чувствительными RFID датчиками. Они сканируют метки на каждой упаковке, которую проносят через ворота, и отправляют информацию в общую базу данных.

применение технологии RFID на складах

Программу можно настроить на идентификацию личных карточек сотрудников или объединить с системой видеонаблюдения. Это позволит не только упростить учет и отслеживание перемещений товаров, но и сократит число нарушений на складах.

Примеры использования

В мире существует практика использования систем на основе RFID технологии. Радиометки используются в различных областях:

На одном из заводов Toyota, расположенном в США, радиочастотная идентификация помогает контролировать заполненность трейлеров при погрузке. Аналогичные технологии внедрены на предприятиях Shevrolet и в крупных азиатских портах. Метки наносят на крупнотоннажные контейнеры, а погрузочную технику оснащают считывателями. Это позволило повысить товарооборот, так как пропала необходимость пересчитывать и сверять большие объемы товара вручную. При такой системе отслеживания снижается количество ошибок, произошедших по вине человека.

На заводах Sony Electronics используют перезаписываемые RFID метки. Их наносят на кинескопы на поточных линиях завершающих этапов производства. Сканируя метку, система передает данные в центральную базу, а оператор получает информацию о тестировании и местонахождении конкретной единицы продукции.

rfid метки

В ряде европейских стран радиочастотные метки избавили автовладельцев от необходимости пользования кассой каждый раз при заправке автомобиля. Электронные считыватели монтируют непосредственно на топливные насосы. Система запускает подачу топлива после получения соответствующего сигнала от сканера.

Транспортные компании также взяли технологию на вооружение. Метки ставят в нижней части лобового стекла грузовиков. В каждой контрольной точке и в конечном пункте располагают радиочастотные сканеры. Считывается не только дата и номер транспортного средства, но и вся информация по товару: накладные, путевые листы и т. д. В процессе движения автомобиля полностью исключается бумажная работа, передача данных осуществляется через центральный сервер.

В нашей стране RFID технологии появились около десяти лет назад и применяются в основном на складах. Но производители радиочастотного оборудования уже наладили серийный выпуск, так как уверены в его активном внедрении.

Применение RFID на складах

Использование RFID технологии для склада оправдано с экономической и практической точек зрения, особенно, если речь идет о терминалах с большим товарооборотом. Приобретение оборудования для крупных компаний окупается довольно быстро.

Преимущества системы радиочастотных меток:

• оборудование для считывания RFID меток

  быстрая инвентаризация. Каждая товарная единица, поступающая на склад, получает персональную метку. Данные о товаре заносятся в базу данных. Если в последующем потребуется провести инвентаризацию, сотрудник склада делает это с помощью мобильного терминала. Он просто сканирует метки с упаковок и сверяет их с данными в базе. Это намного ускоряет и упрощает процесс;

• получение актуальной информации о месте нахождения товара. Как уже описывалось выше, система радиочастотного контроля используется транспортными компаниями. Такую же систему, но в упрощенном варианте, организуют на крупных складах. Заведя в базу данных артикул, оператор всегда сможет определить, где именно находится упаковка в данный момент времени;
• мотивация персонала. Интеграция видеокамер в систему RFID повышает уровень контроля. Система предоставляет не только данные о перемещении товара, но и фиксирует видео-картинку. Любые противозаконные манипуляции сотрудников при такой организации склада исключены;
• уменьшение численности рабочих. За счет автоматизированной системы идентификации товаров и компьютеризированного подсчета требуется гораздо меньше сотрудников, занятых учетом и инвентаризацией. Это сократит расходы на содержание склада.

Специалистам, которые занимаются устройством RFID на предприятии, особое внимание стоит уделить тем задачам, которые будут поставлены перед системой. Необходимо определить оптимальную дальность считывания, настроить антенны соответствующим образом, изучить специфику технологических процессов на складе. Важно понять принцип перемещения товарных позиций. Например, упаковка, пронесенная через RFID-считыватель, не обязательно должна покинуть пределы склада. Она может транспортироваться на другой участок, поэтому система не должна отмечать ее, как отгруженную.

Перспективы RFID

Подобные технологии чипирования уже используются в России, например, в новых паспортах. Но система работает пока не так активно, как в развитых странах. Эксперты прогнозируют RFID большое будущее, вплоть до полного замещения современных компьютеров. Конечно, это случится не скоро. Пока технологии дорабатываются с целью расширения функциональности и повышения эффективности. Одно из самых перспективных направлений развития – это работа во всевозможных интернет-магазинах. Учитывая ежедневный оборот, их склады нуждаются в особо строгом учете товаров, отслеживании перемещений.

Положительный опыт применения RFID в этом качестве представила компания Paxar. Ее специалистами была создана программа Magicmirror, основанная на радиочастотных технологиях. Это некое электронное зеркало. Посетитель фирменного магазина одежды Paxar может выбрать в коллекции любую модель с RFID меткой и поднести ее к зеркалу. На дисплей выйдет подробная информация о составе ткани, доступных цветах и размерах. Программа на основании данных сканера предложит также аксессуары, подходящие к этому предмету одежды. С помощью радиочастотного считывателя покупатель сможет вызвать продавца-консультанта, находясь в примерочной кабинке.

RFID технология в действии

Технология хороша, особенно в применении к товарным складам. Однако, на сегодняшний день разработчики систем сталкиваются с некоторыми сложностями. Пути решения проблем со временем должны быть найдены, но пока технология внушает пользователям некоторые опасения.

Сложности использовании RFID-технологии для склада

Итак, чего же опасаются разработчики и конечные пользователи радиочастотных сканеров:

1. Цена. Первое оборудование, работающее по RFID технологии, было довольно громоздким и дорогостоящим. Оно неудобное в применении и требовало финансовых вложений, непосильных для мелких фирм. Инженерам удалось постепенно сделать установки более компактными. Ведь небольшие и легкие сканеры стоят дешевле, да и в использовании более просты. Стоимость же самих радиочастотных меток снижается не так быстро, как хотелось бы. Позволить себе оснастить весь склад микрочипами стоимостью в 10 евроцентов может далеко не каждая компания. Специалисты уверены, что как только стоимость меток упадет до 1 евроцента, спрос на них возрастет в разы.
2. Компьютерные угрозы – вирусы. Средний объем памяти микрочипа всего 2 кб. Изначально считалось, что метку просто невозможно заразить вирусом, но амстердамские ученые доказали противоположное. Они не только заразили микрочип, но и проанализировали возможные последствия этой ситуации. Неисправная метка выдает недостоверную информацию или вовсе перестает работать. Радиочастотная передача данных заражает и сканеры, через которые проходит чип. Это нарушает работу центральной базы данных и может полностью остановить работу склада, что означает колоссальные убытки для фирмы. Что еще опаснее – вирус может распространяться по радиоканалам и на другие метки, вызывая хаос. В применении к гипермаркетам и другим крупным объектам последствия совершенно непредсказуемы.
3. Возможность взлома. Собственно о взломе речь не идет, ведь чипы не защищены. Сканер способен считать информацию с большого расстояния, что дает большое поле для деятельности преступников. Любой человек, получивший товар с меткой, может воспользоваться считывателем и получить доступ к базе данных. Сюда относятся и сведения о кредитных картах покупателей, и другая конфиденциальная информация.
4. Кража данных из электронных документов. Например, при считывании паспортов, сканер автоматически отправляет данные в центральный компьютер. В Германии, Англии и США RFID технологии давно используются в оборонном секторе и в сфере здравоохранения. Но недавнее исследования показали, что данные с чипов можно скопировать с расстояния 100 метров, имея специальный сканер. То есть преступник может получить доступ к самым важным сведениям, распространение которых совершенно недопустимо.

Все эти опасения имеют место и при использовании RFID на складах. Специалисты активно ищут методы «поломки» чипа после того, как вещь передана покупателю, но пока все они малоэффективны. Программы деактивации метки вызывают лишь ее усыпление, а не выведение из строя.

Вот несколько способов, которые изобрели сами потребители, желающие сохранить тайну личной жизни:

• срезание антенны. В ряде случаев это сделать невозможно. Например, при удалении метки с одежды придется испортить ткань;
• обработка вещи в микроволновой печи. Излучение вызывает взрыв чипа, что тоже не проходит бесследно для купленного товара.

Немецкие инженеры много лет трудились над созданием прибора, способного вызвать необратимую деактивацию RFID метки. Технология основана на сильном воздействии электромагнитного импульса. Но пока аппарат тестируется и в свободном доступе его не найти.

Системы защиты данных

При невозможности вывести из строя метку, ученые решили разработать способы ее защиты. На сегодняшний день их несколько:

1. Защита данных паролем. Чип отправляет сканеру верные сведения только после введения секретного кода. Другой код может запустить программу самоуничтожения чипа, например, после покупки вещи. Технология оказалась уязвимой для хакеров, поэтому не нашла широкого распространения.
2. Аппаратно-сетевая защита. Система блокирует все метки на складе и открывает нужную только по запросу. Программа постоянно сканирует эфир, предоставляя сведения о попытке несанкционированно считывания. Данная технология применима к чипам любой сложности и объема. Она достаточно эффективна и защищена от атак хакеров.
3. Слом антенны. При покупке товара покупатель просто обламывает кончик антенны, ответственный за передачу данных на расстоянии. При возврате товара продавец может идентифицировать вещь, поднеся сканер вплотную к метке.
4. Установка «глушилок». Устройство работает по принципу самих RFID-меток, копируя алгоритмы микросхем. Разница в том, что «глушилка» на запросы сканера выдает недостоверную информацию – цифровой мусор. Создание такого мешающего чипа осложняется тем, что он должен распознавать различные считывающие устройства и выдавать поток ненужной информации незарегистрированным приборам.

В перспективе, использование RFID-технологий в организации работы склада должно повысить скорость товарооборота и эффективность всей складской системы. Если есть серьезная программа защиты данных, или информация на чипах не представляет особой ценности для третьих лиц, то радиочастотные метки – отличное решение для любого бизнеса.

Ubitel — RFID системы

Компоненты системы RFID

Пассивные RFID-метки не имеют встроенного источника энергии

Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования кремниевого КМОП-чипа, размещенного в метке, и передачи ответного сигнала. Коммерческие реализации пассивных RFID-меток могут быть встроены в наклейку.

Активные RFID-метки обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя

Вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Однако, такие метки наиболее дороги, а у батарей ограничено время работы, но при этом они более надежны и обеспечивают самую высокую точность считывания на максимальном расстоянии. Большинство активных меток позволяет передать сигнал на расстояния в сотни метров при жизни батареи питания до 10 лет. Некоторые RFID-метки имеют встроенные сенсоры, например, для мониторинга температуры скоропортящихся товаров. Другие типы сенсоров в совокупности с активными метками могут применяться для измерения влажности, регистрации толчков/вибрации, света, температуры и пр. Также активные метки имеют больший объём памяти, чем пассивные, и способны хранить больший объём информации для отправки приемопередатчиком.

Подробнее

Решения FORTECHO могут быть интегрированы с большинством систем обнаружения вторжений, видеонаблюдения, радиосвязью TETRA, системами управления безопасностью (SMS) и управления видео (VMS). Это позволяет объединять сигналы тревоги, уменьшать количество экранов слежения и соединительных кабелей, автоматизировать активацию и управление камерами видеонаблюдения, информировать о тревоге в реальном времени, накладывая на видеозапись, и многое другое.

Сигналы тревоги могут быть представлены со следующей информацией: с изображением объекта и информацией о нем, с указанием его местоположения на плане, приоритета сигнала тревоги, с таймером событий, предлагаемым действием, информацией о считывателе, данными о тревоге, передаваемые на пейджеры и с зональным отслеживанием перемещения охраняемого объекта.

Подробнее

RFID технологии, оборудование, устройства идентификации и системы для склада по низким ценам в Москве

Применение RFID технологии один из способов автоматической идентификации объектов с помощью радиосигналов. Данные считываются с транспондеров или их еще называют RFID-меток. Для правильной работы системы используется определенный набор компонентов.

Сфера применения RFID оборудования

Варианты использования RFID в Москве многочисленны и эти сферы постоянной расширяются. Основное момент – технология необходима в отраслях, где требуется контролировать перемещение объектов. Это отменное решение для интеллектуальной автоматизации. Работает система безотказно и точно. Конкретные варианты применения:

• На производстве. С помощью технологии ведется учет сырья, контроль технологических операций, обеспечивается соблюдение принципа FIFO. За счет использования системы удается обеспечивать высокий уровень качества продукции. Плюс удобное отслеживание дорогостоящей продукции, возвратной тары.
• На складах. Удается отслеживать перемещение товаров в пределах склада, ускорить процесс приема, повышения надежности и прозрачности операции. Товары не залеживаются в складах, а отправляются в торговые точки своевременно.
• В индустрии потребительских товаров и розничных продаж. Тут RFID системы в Москве способствуют отслеживанию товара на всех этапах его доставки. Удается вовремя отправлять партии на полки.
• Другие сферы бизнеса (музеи, прачечные, RFID инвентаризация), где необходим подобный контроль. Удобны к примеру метки запаянные в силиконовые браслеты или брелки для создания контрольно-пропускной системы как на производстве, так и в других сферах, где это нужно.

Компоненты системы RFID технологий

Для правильной работы системы необходимо использовать 3 основных компонента – метки, считыватели и программное обеспечение. Мы предлагаем все их, а плюс к этому: браслеты, антенны, RFID карты, брелоки, принтеры, а также ворота, порталы и туннели с доставкой или самовывозом в Москве в нашем интернет-магазине.

Все эти изделия оснащены метками или используются для их создания, считывания.

Но все же стоит остановиться детальнее на основных компонентах.

Так метки – это специальные устройства, которые хранят передаваемые данные. В памяти меток есть уникальный идентификатор. Основная особенность – память может перезаписываться.

Считыватели помогают получать информацию с метки и записывают на них данные. Подключение их и работа – автономные.

Последний компонент системы RFID, купить который нужно обязательно – это программное обеспечение. Именно оно отвечает за получение, накопление и анализ полученных данных, компонует все в единую систему.

Преимущества использования RFID оборудования на складе

В используемых для идентификации метках информация может меняться любое количество раз, что со стандартными штрих-кодами невозможно. Собственно поэтому цена rfid выше. Сама метка может хранить массив информации в объеме до 10 тыс. байт, а размер микросхемы – 1 кв. см.

Для считывателя не нужна прямая видимость, а это очень удобно, если нужно скрытое размещение. Получение данных в таком случае зависит только от попадания в зону регистрации. При этом достигается высокая скорость считывания. Если говорить о промышленных считывателях, то они способны получать информацию одновременно с нескольких меток.

Огромный плюс – RFID метки устойчивы к негативным условиям окружающей среды. Особенно это важно если сфера использования подразумевает применение одного и того же объекта несколько раз. Пример – паллеты на склада.

Все преимущества от покупки RFID оборудования в Москве, в интернет-магазине IQsklad.ru

• Низкие цены и удобная доставка по всей России
• Вы можете купить RFID системы напрямую от официального дилера в Москве и области
  
• Весь спектр сопутствующих услуг по автоматизации бизнеса и консультации по торговому оборудованию
• Гарантия, возможность теста и возврата товара!
• Квалифицированные специалисты ответят на любой ваш вопрос и подберут вам готовое решение
• Более 10 лет на рынке!

Принцип работы RFID идентификации – rfidukraine.

com.ua Принцип работы RFID идентификации Иван Зайченко 2021-01-29T14:30:30+00:00

Чтобы понять, как работает RFID идентификация, напомним себе из чего состоит RFID-система.

Основные компоненты RFID-системы:

• RFID-метка (транспондер, чип) — основная составляющая RFID системы. Содержит в себе уникальный номер и пользовательскую память.
• Считыватель (трансивер) — посылает радиосигналы к меткам и получает ответную информацию.
• Антенна — соединяется со считывателем, усиливает и посылает сигналы.
• ПО микроконтроллера считывателя — получает и обрабатывает тысячи сигналов от считывателя и преобразует их в информацию, с которой удобно работать пользователю или пользовательскому ПО.

Теперь по пунктам рассмотрим на примере пассивных RFID систем как же они работают:

1. Метка активируется, попадая в радиочастотное поле. Данное поле генерируется считывателем и посылается с помощью антенны.

2. Далее метка посылает ответный сигнал считывателю.

3. Антенна получает ответный сигнал от метки и передает его на считыватель.

4. Полученный сигнал от антенны обрабатывается с помощью микроконтроллера в считывателе.

5. Обработанный сигнал посылается далее на пользовательское ПО.

Конечно, эта схема является очень упрощенной, и некоторые ее пункты могут меняться в зависимости от технологии которая используется (LF, HF, UHF), но она демонстрирует суть работы RFID и бесконтактной идентификации.

Важным фактором, который влияет на работу RFID-систем, является среда передачи электромагнитных волн. Ниже приведена таблица влияния различных материалов на распространение радиоволн (от наименьшего влияния к наибольшему):

• 0,9 db — гофрированная доска
• 1,1 db — акрил
• 4,7 dB — дерево
• 5,7 dB — вода
• 7,4 dB — этилен гликоль
• 9,4 dB — металл

Рассмотрим также отличия работы LF и HF систем от UHF:

• В НЧ и ВЧ (LF и HF) системах индукционное поле имеет достаточную мощность, чтобы активировать метку — передать энергию в чип, который находится в метке. Обычно это расстояние до 10 см. Энергия, которая распространяется более 10 см, уже слишком слаба, чтобы активировать чип другой метки, поэтому обычно в LF и HF системах действия происходят с одной меткой.
• В UHF системах индукционное поле намного сильнее, чем поля в LF и HF системах. Оно еще известно как поле «дальнего радиуса действия». Поэтому все метки, которые попадают в данное поле, активируются и передают сигнал обратно на антенну и считыватель. Таким образом мы получаем тысячи сигналов с разных меток в секунду, что позволяет нам в кратчайшие сроки понять, какое количество и каких меток находится в поле действия UHF считывателя или антенны.

Что такое RFID? Как работает RFID? Подробное объяснение RFID – Блог о пассивных компонентах

В этом видео объясняется технология RFID (радиочастотная идентификация). Было объяснено, что такое RFID, что находится внутри этой системы RFID, как работает RFID и как его применение.

Что такое RFID?

RFID – это технология, которая работает на радиочастоте и используется для автоматической идентификации различных объектов.Система RFID в основном состоит из двух частей.

1) Считыватель или опросчик RFID

В этой системе RFID считыватель RFID непрерывно посылает радиоволны определенной частоты. Если объект, к которому прикреплен этот RFID-тег, находится в пределах диапазона этих радиоволн, он отправляет обратную связь обратно этому RFID-считывателю. И на основе этой обратной связи считыватель RFID идентифицирует объект.

2) RFID-метки

RFID-метки: сейчас коммерчески доступны три различных типа RFID-меток.

1. Пассивные теги
2. Активные теги
3. Полупассивные теги

Эти пассивные теги не имеют источника питания. Раньше они получали свою энергию от приходящих радиоволн от Читателей. В то время как активные теги имеют источник питания для своей внутренней схемы. И для отправки ответа читателю он также использует собственный источник питания. В случае полупассивных тегов они имеют источник питания для внутренней схемы, но для отправки ответа он полагается на радиоволны, полученные от Reader.

Рабочая частота:

Эта система RFID в основном работает в трех диапазонах частот.

1. LF: диапазон низких частот
2. HF: диапазон высоких частот
3. UHF: диапазон сверхвысоких частот

Точная частота работы варьируется от страны к стране.

Принцип работы:

Большинство систем RFID работают на любом из этих двух принципов.

1. Модуляция нагрузки
2. Модуляции обратного рассеяния

Приложения RFID:

1. Учреждения: библиотеки, больницы, школы и колледжи
2. Транспорт и логистика
3. Контроль доступа
4. Спорт
5. Отслеживание животных

Источник: Все о электронике

Как работает RFID | HowStuffWorks

Активные, полупассивные и пассивные RFID-метки делают технологию RFID более доступной и заметной в нашем мире. Эти бирки дешевле в производстве, и их можно сделать достаточно маленькими, чтобы поместиться практически на любой продукт.

Активные и полупассивные метки RFID используют внутренние батареи для питания своих цепей. Активная метка также использует свою батарею для передачи радиоволн на считыватель, тогда как полупассивная метка полагается на считыватель, который обеспечивает свою мощность для вещания. Поскольку эти метки содержат больше оборудования, чем пассивные метки RFID, они более дороги. Активные и полупассивные теги зарезервированы для дорогостоящих объектов, считываемых с больших расстояний – они передают высокие частоты от 850 до 950 МГц, которые можно прочитать на 100 футов (30.5 метров) или более. Если необходимо прочитать метки еще дальше, дополнительные батареи могут увеличить дальность действия метки до более чем 300 футов (100 метров) [источник: RFID Journal].

Объявление

Как и другие беспроводные устройства, RFID-метки транслируются в части электромагнитного спектра. Точная частота является переменной и может быть выбрана, чтобы избежать помех для другой электроники или среди RFID-меток и считывателей в виде помех тегов или помех считывателей .Системы RFID могут использовать сотовую систему, называемую множественным доступом с временным разделением (TDMA), чтобы убедиться, что беспроводная связь осуществляется должным образом [источник: RFID Journal].

Пассивные метки RFID

полностью полагаются на считыватель как на источник энергии. Эти метки считываются на расстоянии до 20 футов (шести метров), и они имеют более низкие производственные затраты, а это означает, что их можно применять к менее дорогим товарам. Эти бирки изготавливаются одноразовыми, как и одноразовые потребительские товары, на которые они помещаются.В то время как железнодорожный вагон будет иметь активную RFID-метку, бутылка шампуня будет иметь пассивную метку.

Еще одним фактором, влияющим на стоимость RFID-меток, является хранение данных. Существует три типа хранилища: для чтения и записи, только для чтения и WORM (однократная запись, многократное чтение) . Данные тега чтения-записи могут быть добавлены или перезаписаны. Теги только для чтения не могут быть добавлены или перезаписаны – они содержат только те данные, которые хранятся в них, когда они были созданы. Теги WORM могут иметь дополнительные данные (например, другой серийный номер), добавленные один раз, но они не могут быть перезаписаны.

Большинство пассивных RFID-меток стоят от семи до 20 центов США каждая [источник: RFID Journal]. Активные и полупассивные метки более дороги, и производители RFID обычно не указывают цены на эти метки, не определив предварительно их диапазон, тип хранения и количество. Цель индустрии RFID – снизить стоимость пассивной RFID-метки до пяти центов каждая, как только ее примут новые продавцы.

В следующем разделе мы узнаем, как эту технологию можно использовать для создания глобальной системы меток RFID, которые связаны с Интернетом.

Как на самом деле работают считыватели RFID и RFID

К настоящему времени вы наверняка слышали шум вокруг радиочастотной идентификации или RFID. Компании, работающие в рамках цепочки поставок, по всему миру используют его для повышения своей производительности и возврата инвестиций. Однако многие компании по-прежнему не уверены в системах RFID в целом. Им интересно, какие технологии они включают и как они фактически будут работать на их складе или в распределительном центре.

Если вы или ваши коллеги задавались этим же вопросом, Лоури здесь, чтобы помочь и объяснить. Следуйте этому руководству, чтобы узнать, что такое RFID, для чего он нужен и чем он может вам помочь.

Что такое технология RFID?

RFID – это метод сбора данных, который включает автоматическую идентификацию объектов с помощью радиоволн малой мощности. Данные отправляются и принимаются системой, состоящей из меток RFID, антенны, считывателя RFID и приемопередатчика.

Как это работает?

Подобно технологии штрих-кодов, RFID распознает местоположение и идентификацию помеченных элементов, но вместо того, чтобы считывать отражения лазерного света от напечатанных этикеток со штрих-кодом, он использует маломощные радиочастоты для сбора и хранения данных.На складе или в распределительном центре эта технология используется для автоматизации сбора данных. Приемопередатчик считывает радиочастоты и передает их на метку RFID. Затем идентификационная информация передается с крошечного компьютерного чипа, встроенного в метку, и транслируется на считыватель RFID.

Вот несколько полезных функций и возможностей RFID:

• Теги могут вызывать тревогу при перемещении
• Связь между считывателями и метками не зависит от ориентации
• Данные могут быть автоматически считаны и сохранены
Ярлыки
• могут содержать уникальные или стандартизованные коды продуктов
• Элементы могут иметь индивидуальную маркировку, но считываться массой
• Данные тегов совместимы с системами WMS и ERP
• Теги трудно воспроизвести / подделка

В чем разница между RFID и технологией штрих-кода?

Штрих-код и RFID имеют схожие функции, но у них есть одно четкое различие: вмешательство человека или «линия обзора». Это относится к расстоянию между оператором устройства сбора данных (сканер штрих-кода или считыватель RFID) и помеченным или помеченным предметом – другими словами, находятся ли они достаточно близко к предмету, чтобы его увидеть.

Чтобы получить хорошее считывание штрих-кода, операторы должны расположить свой портативный сканер в пределах прямой видимости объекта. Для сбора данных с использованием технологии RFID операторы не так ограничены – им просто нужно находиться в пределах диапазона метки. Это означает, что сотрудники могут собирать данные по любому элементу в пределах диапазона чтения, не перемещаясь физически с полки на полку.Это также означает, что одновременно можно прочитать более одного элемента. По этим причинам многие компании обращаются к RFID, чтобы повысить эффективность своей деятельности.

Каковы преимущества использования RFID?

С помощью RFID предприятия цепочки поставок могут отслеживать движение своих товаров и активов. Устраняя трудоемкие процессы отслеживания запасов, требующие вмешательства человека, и повышая прозрачность ваших товаров и активов, RFID может помочь предприятиям сократить расходы, связанные с производством, распределением, управлением запасами и отслеживанием активов.

RFID автоматизирует процесс сбора данных, чтобы ваши сотрудники могли избавиться от трудоемких процедур и тратить больше времени на то, что важно: обслуживание клиентов, отгрузка и сбор.

Автоматизированная система сбора данных – особенно такая, которая не требует вмешательства человека – повышает скорость и точность, так что сотрудники могут делать больше за более короткий промежуток времени (и делать это правильно с первого раза). Благодаря этому RFID позволяет предприятиям снизить затраты на рабочую силу.А с повышенной точностью предприятия также могут увеличить свою пропускную способность и, следовательно, снизить затраты на хранение запасов.

Не говоря уже о том, что повышение точности может дать еще больше преимуществ. Когда посылки прибывают вовремя и в нужных количествах, клиенты обязательно будут более довольны вашим обслуживанием.

Если у вас есть другие вопросы, обращайтесь к специалисту Lowry Solutions. Будем рады помочь!

Как работает система отслеживания активов RFID?

Важность отслеживания активов

Управление важными активами и определение их местонахождения – ключевая задача практически для любого бизнеса.Время, потраченное на поиск критически важного оборудования, может привести к дорогостоящим задержкам или простоям, срыву сроков и обязательств перед клиентами, а также к потере труда.

Компании традиционно решали эту проблему, управляя активами с помощью серийных номеров и электронных таблиц или отслеживая оборудование с помощью этикеток со штрих-кодом. Однако оба этих метода требуют значительного количества ручного труда. Одним из способов быстрого улучшения управления активами является использование технологии радиочастотной идентификации (RFID) для автоматического отслеживания этих активов.

Система отслеживания активов RFID использует электромагнитные поля для передачи данных с метки RFID на считыватель. Если вы говорите об офисном оборудовании в многоэтажном здании, инвалидных колясках и насосах для внутривенных вливаний в большой больнице, инструментах и ​​оборудовании на заводе или насосном оборудовании на обширных нефтяных месторождениях, RFID может предоставить точные данные отслеживания в реальном времени. для основных и мобильных средств.

RFID-метки: активные и пассивные

Есть две основные категории RFID-меток: активные и пассивные.Тип метки RFID, которую вы выбираете, зависит от того, чего вы хотите достичь, и от типа возможностей, которые вы ищете.

Что такое пассивные метки RFID?

Пассивные RFID-метки – это одна из двух основных категорий RFID-меток. Обычно они меньше и дешевле, чем активные теги, хотя их диапазон считывания короче.

Как работают пассивные RFID-метки?

Пассивные метки RFID не имеют собственного питания и питаются от радиочастотной энергии, передаваемой от считывателей / антенн RFID. Сигнал, посылаемый считывателем и антенной, используется для включения метки и отражения энергии обратно на считыватель.

Для чего используются пассивные RFID-метки?

Гибкость и рентабельность пассивных меток RFID позволяет прикреплять или встраивать их в более широкий круг объектов, чем активные метки. Пассивные метки УВЧ (сверхвысокой частоты) обычно используются для отслеживания фармацевтических препаратов и потребительских товаров на уровне отдельных позиций.

Что такое активные RFID-метки?

Активные RFID-метки – одна из двух основных категорий RFID-меток.Как правило, они больше и дороже пассивных тегов и предлагают более длинные диапазоны считывания, которые в некоторых случаях могут достигать 100 м. Однако активные теги обычно имеют более ограниченный срок службы, чем пассивные.

Существует два типа активных RFID-меток: маяки и транспондеры. Транспондеры помогают продлить срок службы батареи, «просыпаясь» только при получении радиосигнала от считывателя RFID, в то время как маяки излучают сигнал с заранее установленным интервалом.

Как работают активные RFID-метки?

Активные RFID-метки имеют встроенный источник питания (обычно аккумулятор) и собственный передатчик.В основном это решения УВЧ.

Для чего используются активные RFID-метки?

Активные теги часто могут поддерживать датчики, которые измеряют и передают такие условия, как температура, свет и влажность. Это делает их популярными в более суровых условиях. Обычно они используются для отслеживания более крупных активов, таких как автомобили и грузовые контейнеры.

Как правильно выбрать метку RFID

В то время как ранние версии технологии были ограничены в типах сред, в которых они могли использоваться, в настоящее время доступны различные метки, которые можно использовать во влажных средах или на металлических активах, и даже метки, которые могут выдерживать воздействие экстремальных температур. химические загрязнители и другие агрессивные среды.

Выбор правильной метки RFID в конечном итоге будет зависеть от
вашей среды, требований
к данным и размера
элементов, которые вы маркируете.
Загрузите нашу техническую документацию.

RFID автоматизирует отслеживание активов

Благодаря портативному считывателю RFID, встроенному в мобильный компьютер, персонал может легко сканировать одну или несколько меток активов, не имея необходимости физически видеть метки. При традиционной маркировке штрих-кода сотрудникам придется направлять сканер штрих-кода непосредственно на бирку, чтобы получить точное сканирование.В некоторых приложениях для этого потребуется ползать под столами, за стойками с серверами или подниматься по лестницам для сканирования труднодоступных объектов. С RFID считыватель может находиться на расстоянии нескольких футов и при этом получать точное сканирование. Один сотрудник мог легко сканировать несколько десятков объектов в комнате всего за несколько секунд.

RFID-метки

с большей емкостью встроенной памяти могут даже хранить дополнительную информацию об активе. Для приложений в удаленных областях, где подключение к внутреннему приложению или базе данных может быть проблематичным, сам тег может хранить информацию о действиях по техническому обслуживанию или данные датчиков, которые могут быть прочитаны и записаны выездным техником с помощью мобильного компьютера.

Этикетки со штрих-кодом

могут использоваться для отслеживания активов и представляют собой более эффективную альтернативу ручному поиску серийных номеров, но система отслеживания активов RFID может обеспечить множество преимуществ по сравнению со штрих-кодированием. К ним относятся:

• Одновременное считывание нескольких тегов, не требуя прямой видимости между тегами и сканером. Один сотрудник мог провести инвентаризацию всей комнаты, полной оборудования, за считанные минуты.
• Критическая служебная информация может храниться на самих активах, что позволяет более точно управлять жизненным циклом активов.
RFID-метки
• могут быть интегрированы с датчиками и технологией GPS для предоставления данных о состоянии активов в дополнение к информации о местоположении.
• Благодаря интеграции решения с беспроводной локальной сетью активы могут быть идентифицированы и обнаружены удаленно за секунды.
• Время инвентаризации может быть сокращено с дней до часов.
• Безопасность активов может быть улучшена путем генерации предупреждений и сигналов тревоги в реальном времени, если активы перемещаются в неавторизованные места или выносятся из здания.
• Повышенная производительность, поскольку активы могут быть обнаружены почти мгновенно, а большинство задач по управлению активами можно сделать более эффективным с помощью RFID.

Отслеживание большого количества активов не должно быть логистическим кошмаром. Автоматическое отслеживание с помощью RFID предоставит полное представление о вашем парке активов без дорогостоящих и трудоемких усилий, связанных с ручным управлением оборудованием.

Для получения дополнительной информации о системе отслеживания активов RFID Lowry Solutions ознакомьтесь с нашей брошюрой о системе управления активами (ACS) и часто задаваемыми вопросами.

Как работает RFID | SmartCAT ™

Типичная система RFID состоит из 2 основных компонентов:

– RFID-считыватель (приемопередатчик с декодером)
– RFID-метка (транспондер)

RFID-метка и считыватель состоят из отдельных антенн. Антенны – это то, что обеспечивает связь между считывателем и метками. Они делают это, передавая радиосигналы от считывателя на метку RFID и обратно.

Считыватель RFID
Считыватель RFID состоит из антенны и промежуточного программного обеспечения. Считыватель сообщает своей антенне, когда нужно посылать и принимать радиоволны от RFID-метки. Считыватель RFID также может записывать данные на метку.

Промежуточное ПО обрабатывает и отправляет данные, полученные от тега, в предпочтительный инструмент управления данными.Инструмент управления данными позволяет систематизировать и отслеживать собранную информацию.

Считыватели

бывают разных форм, включая портативные и навесные. Они могут связываться с RFID-меткой из различных диапазонов считывания, от 0 до 100+ футов, ожидаемого усиления мощности и частоты.

RFID-метка
RFID-метка состоит из чипа и антенны. Чип содержит память тега и запрограммирован уникальными идентификационными данными, относящимися к объекту, к которому он прикреплен.

Антенна – это то, что «пробуждает» или активирует RFID-чип для отправки и получения данных на считыватель.

Пассивные RFID-метки питаются от радиосигнала считывателя. Как только чип будет активирован, он отправит данные, содержащиеся в его чипе, обратно считывателю. Этот процесс известен как обратное рассеяние.

Активные RFID-метки работают от источника питания внутри метки для более надежного и постоянного считывания. При использовании активной RFID антенна считывающего устройства непрерывно отправляет сигналы для считывания RFID-меток в реальном времени.

Обзор
1) Считыватель отправляет радиоволны на метку RFID
2) Пассивная метка RFID «просыпается» (или активируется) и отправляет ответ с данными, хранящимися в его микросхеме
3) Считыватель обнаруживает ответ и отправляет данные своему промежуточному программному обеспечению
4) Промежуточное программное обеспечение обрабатывает и отправляет данные в предпочтительный инструмент управления данными, который затем сохраняет информацию для просмотра и упорядочивания

RFID

используется в различных приложениях, включая управление запасами, отслеживание животных и контроль цепочки поставок. Системы RFID доказали, что ускоряют рабочие процессы сбора данных, устраняя некоторые ручные процессы, а также повышая видимость собранных данных.

Хотите узнать больше о том, как работает RFID? Обратитесь к нашим специалистам по RFID, которые готовы ответить на любые ваши вопросы.

Что такое RFID и как работает RFID?

Рубин Пресс, вице-президент по глобальным продажам CONTROLTEK

Радиочастотная идентификация, более известная как RFID, существует со времен Второй мировой войны и используется во многих областях и приложениях.За последние 20 лет развитие технологий сделало RFID доступным в розничной торговле.

Как работает RFID

RFID состоит из считывателя RFID и метки с чипом RFID и антенной. Считыватель отправляет радиочастотный (RF) сигнал и ожидает ответа от любых меток в диапазоне. Бирки, используемые в розничной торговле, обычно представляют собой пассивные бирки и не требуют батареи, а радиочастотный сигнал, отправляемый устройством, приводит в действие чип на бирке, чтобы дать ему возможность ответить. Одно из самых больших преимуществ RFID заключается в том, что ему не нужно «видеть» тег, чтобы его обнаружить.Это означает, что бирку можно прочитать через упаковку продукта, внутри корзины для покупок или даже через одежду, что обеспечивает очень быстрый процесс считывания.

RFID-метка также содержит информацию об активе по сравнению с традиционными EAS-метками, которые вообще не могут нести информацию. Это означает, что компания всегда будет знать, где находится актив, что является большим преимуществом для защиты активов и операций магазина.

Приложения RFID

RFID

был впервые представлен как способ повысить точность инвентаризации, а не уменьшить усадку.Тем не менее, розничные торговцы, внедряющие RFID в свои магазины, увидели, что усадка уменьшилась на 55 процентов. RFID-метки и системы могут выполнять ту же роль, что и традиционные EAS-метки и системы, а также иметь возможность предоставлять гораздо больше информации розничному продавцу. Например, если актив с меткой RFID покидает магазин без оплаты, метка не только вызовет тревогу, но и сотрудники смогут точно увидеть, какой продукт покинул магазин, что упростит им проверку всех недостающих предметов. выздоровел.Это также дает розничным торговцам представление о том, какие запасы необходимо пополнить, что, в свою очередь, сводит к минимуму потерю доходов от продаж в будущем.

Технология

RFID также является огромным преимуществом для управления цепочками поставок. RFID-метки могут предоставить важные данные об утерянных предметах, поскольку активы можно отслеживать от источника до продажи. Учитывая, что многие активы начинают свой путь с зарубежных производителей, затем проходят через несколько портов, таможенные проверки и логистические каналы, прежде чем попасть в магазин, RFID может стать бесценной технологией для защиты активов цепочки поставок.

RFID-системы и метки

Установка систем RFID

может быть сложной и дорогой. Однако здесь, в CONTROLTEK, мы упрощаем этот процесс. От начала до конца мы ориентируемся на ваши бизнес-цели и бюджет, чтобы вы могли защитить свою прибыльность и улучшить качество обслуживания клиентов. А с нашим подходом First Time Right ™ более 97 процентов наших установок полностью завершаются с первого посещения. Свяжитесь с нами сегодня для получения бесплатного предложения!

Что такое RFID-метки? Узнайте, как работают метки RFID, для чего они используются и некоторые недостатки технологии RFID

Определение меток RFID

RFID-метки

– это тип системы отслеживания, которая использует интеллектуальные штрих-коды для идентификации товаров.RFID – это сокращение от «радиочастотная идентификация», и поэтому в RFID-метках используется радиочастотная технология. Эти радиоволны передают данные от метки на считыватель, который затем передает информацию в компьютерную программу RFID. RFID-метки часто используются для товаров, но их также можно использовать для отслеживания транспортных средств, домашних животных и даже пациентов с болезнью Альцгеймера. RFID-метку также можно назвать RFID-чипом.

Как работают RFID-метки

RFID-метка работает путем передачи и приема информации через антенну и микрочип, также иногда называемый интегральной схемой или IC.На микрочипе считывателя RFID записывается любая информация, которую хочет пользователь.

Существует два основных типа RFID-меток: аккумуляторные и пассивные. Как следует из названия, RFID-метки с батарейным питанием содержат бортовую батарею в качестве источника питания, тогда как пассивные RFID-метки не работают, вместо этого они работают с использованием электромагнитной энергии, передаваемой от считывателя RFID. RFID-метки с батарейным питанием также можно назвать активными RFID-метками.
Пассивные RFID-метки используют три основных частоты для передачи информации: 125–134 кГц, также известную как низкая частота (LF), 13.56 МГц, также известная как высокая частота (HF) и связь ближнего поля (NFC), и 865–960 МГц, также известная как сверхвысокая частота (UHF). Используемая частота влияет на диапазон тега. Когда пассивная метка RFID сканируется считывателем, считыватель передает энергию метке, которая питает его, достаточное для того, чтобы чип и антенна передавали информацию обратно считывателю. Затем считыватель передает эту информацию обратно в компьютерную программу RFID для интерпретации. Существует два основных типа пассивных RFID-меток: вкладки и жесткие метки.Вкладки обычно довольно тонкие и их можно наклеивать на различные материалы, в то время как жесткие бирки, как следует из названия, изготовлены из твердого и прочного материала, такого как пластик или металл.
Активные RFID-метки используют одну из двух основных частот – 433 МГц или 915 МГц – для передачи информации. Они состоят из трех основных частей, включая бирку, антенну и запросчик. Батарея в активной RFID-метке должна обеспечивать мощность, достаточную для работы в течение 3-5 лет. Когда он умрет, его потребуется заменить, так как батареи в настоящее время не подлежат замене.Есть два основных типа активных RFID-меток: маяки и транспондеры. Маяки отправляют информационный сигнал каждые несколько секунд, и их сигнал читается с расстояния в несколько сотен футов. Поскольку они так часто отправляют данные, их батарея разряжается быстрее. Подобно пассивным RFID-меткам, транспондеры требуют использования считывающего устройства для передачи информации. Находясь в пределах досягаемости друг друга, считыватели сначала отправляют сигнал на транспондер, который затем отправляет ответную информацию с соответствующей информацией.Поскольку транспондеры активируются только рядом со считывателем, они гораздо более экономичны, чем маяки.

Примеры RFID-меток

Поскольку активная RFID-метка постоянно посылает сигнал, она является отличным выбором для тех, кто ищет актуальное отслеживание в реальном времени, например, в приложениях для взимания платы и отслеживания транспортных средств в реальном времени. Это дорогой продукт, но они предлагают большой диапазон считывания, который может быть предпочтительным в зависимости от их применения.
Пассивные метки RFID – гораздо более экономичный выбор, чем активные метки RFID, и стоят около 20 центов каждая.Это делает их популярным выбором для приложений управления цепочкой поставок, отслеживания гонок, управления файлами и контроля доступа. Хотя пассивная метка RFID не требует прямой видимости считывающего устройства RFID, она имеет гораздо меньший диапазон считывания, чем активная метка RFID. Они небольшие по размеру, легкие и потенциально могут прослужить всю жизнь.
Поскольку активные RFID-метки имеют более крупную и прочную конструкцию, чем пассивные RFID-метки, они лучше подходят для приложений, где требуется долговечность.Они часто используются в системах транспондеров для оплаты дорожных сборов, приложениях для отслеживания грузов и даже в устройствах, используемых для отслеживания людей.

Недостатки RFID-меток

RFID-метки

не идеальны по сравнению с другими метками для отслеживания по ряду причин. Некоторые проблемы с RFID включают различные проблемы безопасности и технологические проблемы.
Поскольку RFID-метка не может различать считыватели, информация может быть прочитана практически любым человеком после того, как она покинула исходную цепочку поставок. Поскольку считыватели RFID настолько портативны, а диапазон некоторых тегов настолько велик, мошенники могут собирать информацию, к которой в противном случае они не имели бы доступа.Это означает, что любой может собирать потенциально конфиденциальную информацию без ведома человека.
Еще одна проблема безопасности потребителей заключается в том, что RFID-метки могут быть связаны с отдельными кредитными картами, что создает возможность для финансовых краж и мошенничества.
С технологической точки зрения, RFID-метки проблематичны в основном из-за отсутствия настоящих глобальных или отраслевых стандартов. Поскольку они работают на радиочастоте, RFID-метки и их системы также могут быть легко заблокированы или повреждены, что снижает их удобство использования.Это приводит к увеличению времени ожидания и снижению производительности как в розничной торговле, так и на складе.
Существуют также проблемы с сигналами, которые могут возникнуть с системами инвентаризации RFID, включая столкновение – когда сигналы от двух или более считывающих устройств перекрываются, и помехи, вызванные металлом, водой или другими магнитными полями в окружающей среде.
Установка системы RFID требует много времени и трудозатрат. Компаниям необходимо протестировать различное оборудование и системы тегов, чтобы определить наилучшее соответствие, что может занять несколько месяцев.