Rfid метки дальнего действия – Дальность считывания RFID-меток и оптимизация антенны

Содержание

Дальность считывания RFID-меток и оптимизация антенны

В этой статье приглашенный автор и сертифицированный консультант Марк Йемен (Mark Yeoman) из компании Continuum Blue расскажет о численном решении задач радиочастотной идентификации.

Мы узнаем, как использовать программное обеспечение COMSOL Multiphysics® и определить дальность считывания пассивной RFID-метки, питающейся от внешнего поля ридера. Кроме этого, мы увидим, как увеличить дальность считывания, оптимизируя конструкцию антенны.

О задачах радиочастотной идентификации

Радиочастотная идентификация (RFID) — метод беспроводной передачи информации с помощью электромагнитных полей СВЧ-диапазона. Метод позволяет идентифицировать и отслеживать объекты с прикрепленными RFID-метками. Эти метки вы можете часто встретить в бытовых товарах, продуктах, платежных картах и даже в микрочипах для домашнего скота.

Считывает информацию с метки специальный приемопередатчик, называемый ридер, испускающий электромагнитный сигнал и регистрирующий ответ метки, как показано на рис. (i). Чем шире и масштабнее используются метки, тем важнее становится снижение их энергопотребления и размеров с сохранением или увеличением дальности считывания — расстояния, на котором метку можно распознать.

Схема системы радиочастотной идентификации и эквивалентная электрическая схема RFID-метки.Система радиочастотной идентификации (i) и соответствующая электрическая схема RFID-метки (ii).

Требования для максимизации дальности считывания RFID-метки

RFID-метки состоят главным образом из антенны и интегральной схемы с комплексными входными сопротивлениями, как показано на рис. (ii). Интегральные схемы обычно расположены у разъемов антенны и работают под напряжением Va, получаемым антенной от внешнего поля, возбуждаемого ридером.

Чтобы максимизировать дальность считывания метки, требуется лишь идеально согласовать комплексные сопротивления антенны метки и интегральной схемы (ссылки на литературу по этой теме представлены в разделе «Дополнительная литература») и убедиться, что минимальная мощность

Pth, требуемая для срабатывания схемы, достигается на данном расстоянии от выбранного ридера в требуемом диапазоне частот.

Теория и уравнения

К счастью для читателя, мы не будем здесь вдаваться в теоретические подробности. (Подробное описание теоретических основ вы можете найти в моей статье Impedance Matching of Tag Antenna to Maximise RFID Read Ranges & Optimising a Tag Antenna Design for a Particular Application («Согласование комплексных сопротивлений для максимизации дальности считывания RFID-меток и оптимизация конструкции антенны метки для частных задач»), которая опубликована в материалах Конференции COMSOL 2014.) Тем не менее приведем уравнение для коэффициента передачи мощности τ, который описывает согласование комплексных сопротивлений. Чем ближе τ к единице, тем лучше согласованы комплексные сопротивления антенны и схемы:

(1)

\quad \tau = {\frac{4R{_c}R{_a}}{|Z{_c}+Z{_a}|^2}}

Здесь Rc и Ra — сопротивления схемы и антенны соответственно, Zc и Za — комплексные сопротивления схемы и антенны соответственно. Кроме того, пользуясь формулой передачи Фрииса для свободного пространства, можно получить уравнение для дальности считывания

r:

(2)

\quad r = {\frac{\lambda}{4\pi}} \sqrt{\frac{P{_r}G{_r}G{_a}\tau}{P{_t}{_h}}}

Здесь λ — длина волны, Pr — передаваемая ридером мощность, Gr — коэффициент усиления антенны ридера, Ga — коэффициент усиления антенны метки, Pth — минимальная пороговая мощность для работы схемы. Оптимальная дальность считывания в некотором диапазоне частот r обычно называется резонансом метки и совпадает с максимумом коэффициента передачи мощности τ.

Численная модель

С помощью модуля Радиочастоты в COMSOL Multiphysics® можно разработать модель RFID-метки, включающую геометрию и свойства материалов подложки, антенны и схемы. Кроме этого, мы можем задать свойства ридера: передаваемую мощность Pr, коэффициент усиления антенны ридера Gr и рабочую частоту.

С помощью нашей численной модели мы провели частотный анализ электромагнитного поля антенны и схемы, чтобы определить комплексное сопротивление антенны Za, коэффициент усиления Ga, коэффициент передачи мощности τ и дальность считывания r для системы из ридера и метки.

Далее с помощью модуля Оптимизация можно улучшить конструкцию антенны и увеличить дальность считывания. На рисунке ниже показаны основные части модели RFID-метки: воздушная область, области идеально согласованного слоя (PML), подложка, антенна и интегральная схема.

Модель RFID-метки, созданная в программном обеспечении COMSOL Multiphysics®.
Модель RFID-метки в COMSOL Multiphysics включает подложку, антенну и интегральную схему.

Валидация модели

Чтобы быть уверенными в результатах расчета любой численной модели, важно выполнить ее валидацию. Это задача может быть очень дорогостоящей и трудоемкой. Для простоты мы сравним численную модель в COMSOL Multiphysics с результатами физических испытаний, взятых из литературы.

В этом случае мы воспользуемся испытаниями из статьи Rao et al., 2005, в которой приведено достаточно экспериментальных данных для валидации модели, в том числе дальность считывания r и коэффициенты передачи мощности τ на разных частотах. Стоит заметить, что в статье приведено только одно значение комплексного сопротивления схемы для всего диапазона частот. Кроме этого, геометрические параметры и свойства материалов антенны и схемы были взяты из рисунков и текста.

Мы создали модель и провели частотный анализ эквивалентной схемы метки. После этого мы сравнили расчетную дальность считывания и коэффициент передачи мощности с данными физических испытаний из статьи Rao et al., 2005, и собрали наши данные на графике ниже:

Графики, сравнивающие экспериментальные и расчетные значения дальности считывания и коэффициента передачи мощности RFID-метки.
Сравнение дальности считывания (i) и коэффициента передачи мощности (ii) по данным модели и физических испытаний из статьи Rao et al, 2005.

Как видно из рисунка выше, расчетные кривые хорошо соответствуют экспериментальным данным, но максимумы кривых из COMSOL Multiphysics немного смещены в сторону более высоких частот по сравнению с данными Rao et al. Как мы и ожидали, численные и экспериментальные данные немного отличаются из-за неполноты данных о комплексном сопротивлении схемы и свойствах материалов в справочной литературе. Кроме того, возможны небольшие погрешности в определении геометрических размеров антенны.

При этих условиях мы, впрочем, считаем отклонения от данных физического эксперимента в несколько процентов допустимыми. Таким образом, мы считаем, что моделирование может корректно предсказать экспериментальную дальность считывания.

Конструкция и оптимизация антенны

Разработав модель в COMSOL Multiphysics и сравнив ее с экспериментальными данными из литературы, мы можем с уверенностью использовать ее для расчета дальности считывания меток с различной конструкцией схемы и антенны и для разных ридеров и их антенн. Если нас не устраивает дальность считывания, мы можем оптимизировать конструкцию, чтобы увеличить дальность.

В нашем примере мы используем данные о схеме, ридере и его антенне от известных поставщиков, чтобы рассчитать дальность считывания для образца конструкции антенны метки. Образец конструкции должен был занимать площадь не более 75 × 45 мм. В его основе лежала конструкция RFID-антенны Murata-A3 с долговечной меткой. На рисунке ниже показан образец конструкции антенны в сравнении с антенной Мurata-A3 размером 95 × 15 мм.

Пример конструкции антенны метки.
Образец конструкции антенны метки (71,2 × 15 мм) и RFID-антенна Murata-A3 (95 × 15 мм) с долговечной меткой.

Схема, ридер и его антенна от известных поставщиков:

  • Электронный компонент Murata MAGICSTRAP®(Murata Manufacturing Co., Ltd., Japan)
    • Центральная частота схемы: 866,5 МГц
  • Ридер большой дальности OBID i-scan® LRU1002 UHF (FEIG Electronic GmbH, Germany)
    • Мощность ридера: 1 Вт (на средних дальностях)
  • Антенна OBID i-scan® UHF (FEIG Electronic GmbH, Germany)
    • Антенна ридера: ID ISC.ANT.U.270/270
    • Коэффициент усиления антенны ридера: 9 дБи
    • Комплексное сопротивление схемы: 15–45 j ω
  • Материал подложки метки: FR4 (толщина 250 мкм)

Рассчитав эту модель, мы получили значения 0,303 и 1,59 м для коэффициента передачи мощности τ и дальности считывания соответственно. Дальность считывания оказалась немного ниже требуемого для прикладной задачи значения в 2 м. Тогда мы решили применить модуль Оптимизация для поиска оптимальной конструкции антенны, которая обеспечит дальность считывания более 2 м.

Чтобы максимизировать дальность считывания, можно облегчить задачу и найти конструкцию метки с максимальным коэффициентом передачи мощности τ, а затем рассчитать дальность считывания из уравнения (2), зная параметры ридера. В процессе оптимизации антенны участвуют 34 параметра длины и ширины, как показано ниже.

Конструкция антенны RFID-метки и геометрические параметры (с одной стороны).
Схематическая иллюстрация конструкции антенны метки и геометрические параметры (только с одной стороны).

Кроме ограничения на максимальную площадь антенны в 75 × 45 мм, были учтены ограничения по точности изготовления, известные от субподрядчика, а также некоторые ограничения на возможную длину и ширину.

Решатели для задачи оптимизации

В работе изучались два безградиентных метода оптимизации: ограниченная оптимизация с квадратичным приближением (BOBYQA) и метод Монте-Карло. Мы выбрали методы, в которых целевая функция не обязана быть дифференцируемой по управляющим переменным, а формулировка задачи, геометрические связи и ограничения не должны быть непрерывными; традиционные методы поиска экстремума здесь не подходят.

Задача оптимизации и результаты

Чтобы найти оптимальную конструкцию антенны, последовательно используя метод BOBYQA и метод Монте-Карло, нам потребовалось 42 часа 23 минуты машинного времени на ПК с двумя процессорами E5649 Xeon® 2,53 ГГц и 32 Гбайт оперативной памяти.

Последнее значение целевой функции оказалось равным 0,675 — значительно лучше начального значения в 0,303. Это дает дальность считывания в 2,38 м с использованием ридера большой дальности OBID i-scan® LRU1002 UHF с антенной OBID i-scan® UHF, что на 0,38 м выше минимального требования в 2 м.

Геометрические параметры оптимальной конструкции антенны метки показаны на рисунке ниже. Как можно заметить, оптимальная конструкция сильно отличается от начальной: оптимальная конструкция занимает большую часть доступной площади и выглядит совсем по-другому.

Оптимизированная конструкция антенны RFID-метки.
Оптимизированная конструкция антенны RFID-метки.

Далее, изменяя параметры мощности считывателя и тип используемой им антенны, можно также оценить различные характеристики системы ридера. Так, например, увеличивая мощность до 2 Вт и используя антенну большего размера 600/270 OBID i-scan® UHF, можно увеличить дальность считывания до 4,23 м.

Региональные требования к частотной характеристике метки

Можно также оценить отклик метки с оптимизированной конструкцией антенны в диапазоне частот, отвечающем различным региональным требованиям. Например, диапазон ISM для промышленных, научных и медицинских приборов в Европе занимает полосу 865-868 МГц, а в США — 902-928 МГц.

Как та же конструкция метки будет работать в США? Мы можем легко проверить это с помощью модели в COMSOL Multiphysics. Расчеты коэффициента передачи мощности τ и дальности считывания r представлены графически на рисунке ниже в диапазоне частот от 800 МГц до 1000 МГц.

График частотной характеристики оптимизированной конструкции антенны.
АЧХ оптимизированной конструкции антенны.

Как видно из графика, дальность считывания метки для принятого в США диапазона оказывается равной 0,73 м на частоте 928 МГц. Т.е. эта конструкция не будет работать в США, поэтому требуется оптимизировать антенну для работы и в Европе, и в США. В конечном итоге программное обеспечение COMSOL Multiphysics позволяет не только рассчитать дальность считывания пассивной RFID-метки, но и спроектировать оптимальные антенны, идеально согласованные с интегральной схемой, и получить максимальную дальность считывания с учетом региональных и других специфических требований.

Дополнительная литература

  • Hsieh et al., Key Factors Affecting the Performance of RFID Tag Antennas, Current Trends and Challenges in RFID, Chapter 8, 151-170, Prof. Cornel Turcu (Ed.), InTech (2011).
  • N. D. Reynolds, «Long Range Ultra-High Frequency (UHF) Radio-frequency Identification (RFID) Antenna Design», MSc Thesis, Purdue University (2005).
  • Serkan Basat et al., «Design and Modeling of Embedded 13.56 MHz RFID Antennas», Antennas and Propagation Society International Symposium, IEEE (2005).
  • Rao et al., «Impedance Matching Concepts in RFID Transponder Design», Fourth IEEE Workshop on Automatic Identification Advanced Technologies (2005)
  • Yeoman et al. «The Use of Finite Element Methods & Genetic Algorithms in Search of an Optimal Fabric Reinforced Porous Graft System», Annals of Biomedical Engineering, 37 (2009).

О приглашенном авторе

Фотография Марка Йомена из компании Continuum Blue. Марк Йомен — основатель компании Continuum Blue. Он получил инженерное образование и степень доктора по численному моделированию и прикладной математике. Его дальнейшая научно-исследовательская деятельность была посвящена разработке сердечно-сосудистых имплантатов для компании Medtronic Inc. с помощью методов численного моделирования и генетических алгоритмов. Прежде чем основать компанию Continuum Blue, он читал лекции по прикладной динамике и машиностроению. За 15 лет работы он применял мультифизическое моделирование во многих отраслях, в том числе для задач нефтегазовой, аэрокосмической, автомобильной, химической и биомедицинской промышленности.

OBID i-scan — зарегистрированный товарный знак FEIG ELECTRONIC GmbH.

MAGICSTRAP — зарегистрированный товарный знак Murata Manufacturing Co., Ltd.

www.comsol.ru

Как выбрать считыватель дальнего действия RFID

RFID — метод радиочастотной идентификации объектов посредством считывания информации с меток. Интеллектуальные носители постепенно приходят на смену штрихкодам, обеспечивая эффективный учет и отслеживание объектов. В этой статье расскажем о сфере применения RFID, критериях выбора сканеров и особенностях работы с тегами.

Подберем ручные считыватели для вашего бизнеса. Доставка по всей России.

Оставьте заявку и получите консультацию в течение 5 минут.

Где применяют RFID-считыватели дальнего действия

С каждым годом сфера использования радиочастотной идентификации расширяется. Сегодня применение RFID-технологии не ограничивается следующими направлениями:

  • производство — контроль технологических операций, учет сырья и выпускаемой продукции;
  • логистика — получение сведений о перемещении товаров в реальном времени, что ускоряет процесс отгрузки, упрощает контроль остатков продукции, обеспечивает противодействие хищениям;
  • оптовый и розничный сбыт товаров — отслеживание количества поступившей, реализованной и оставшейся продукции. Контроль товарооборота снижает вероятность отсутствия определенных групп товара на полках магазина. На основе сведений об остатках можно заблаговременно подать заявки на поставку требуемой продукции;
  • электронный контроль за персоналом — учет трудового времени, отслеживание перемещения сотрудников на территории предприятия и складов;
  • маркировка документов и материалов — например, в библиотеках идентификация по носителям обеспечивает быстрый поиск необходимых книг и их учет.

Подпишись на наш канал в Яндекс Дзен — Онлайн-касса!
Получай первым горячие новости и лайфхаки!

Виды считывателей RFID меток на расстоянии

Все ридеры подразделяют на две группы — стационарные и мобильные. У каждой категории RFID-систем свои отличительные характеристики, плюсы и минусы.

Стационарное оборудование

Системы RFID стационарного типа — самые производительные интеррогаторы, они проводят быструю обработку больших объемов информации на значительных рабочих радиусах, имеют постоянную связь с программой контроля и учета. Высокая эффективность достигается благодаря наличию в конструкции мощных процессоров.

Тип установки стационарных систем различен – все зависит от выбранной модификации. Есть интеррогаторы для крепления на складские транспортные средства (например, погрузчики, штабелеры). Доступны метки для установки на рабочем месте маркировщика. Представлены системы для крепления на стенах, потолках, дверях. Некоторые модификации монтируют в стол или рядом с конвейером на пути следования товара по транспортерной ленте.

К недостаткам стационарных интеррогаторов относят большие габариты и вес, отсутствие поддержки автономного режима работы.

Мобильное оборудование

Портативные системы считывания RFID обладают компактными размерами, оснащены встроенными антеннами и функционируют автономно за счет наличия аккумулятора. Заряда в среднем хватает на 4—5 часов непрерывной работы. В комплект большинства моделей входят сменные АКБ, поэтому в течение всего дня можно пользоваться аппаратурой.

Мобильные ридеры оснащены процессором, жестким диском и оперативной памятью, что позволяет устанавливать необходимый софт для синхронизации и эффективной работы с программным обеспечением компьютера.

Относятся портативные RFID-ридеры к устройствам индустриального класса, поэтому имеют прочный корпус с высокой степенью защиты:

  • от перепадов температур;
  • влажности;
  • пыли;
  • механических ударов.

К недостаткам мобильных интеррогаторов относят небольшой диапазон действия по сравнению со станционными моделями и ограниченную мощность источника питания, что требует использования дополнительных АКБ.

Терминалы сбора данных RFID! Доставка в любую точку РФ.

Оставьте заявку и получите консультацию в течение 5 минут.

Критерии выбора системы считывания RFID

При выборе считывателя RFID меток на расстоянии следует обращать внимание на ряд базовых критериев. Тогда интеграция купленного оборудования повысит эффективность бизнес-процессов.

Рабочий диапазон

Один из главных критериев выбора — рабочий радиус действия. От этого зависит, на каком расстоянии возможно распознавание носителей с данными. Например, в логистике задействуют аппараты с радиусом действия в несколько метров. В небольших магазинах или контрольно-пропускных пунктах используют интеррогаторы с рабочим диапазоном до 1 м.

Параметр радиуса действия зависит от радиочастотных диапазонов функционирования аппарата:

  • LF (125 кГц) — считывание RFID меток на расстоянии до 10 см.
  • HF (13,56 МГц) — сканирование в зоне 1 м.
  • UHF (865—868 МГц) — распознавание на расстоянии 10—15 м в зависимости от характеристик конкретной модели.
  • SHF (2—30 ГГц) — сканирование в зоне от 15 м.

Набор интерфейсов

Количество интерфейсов у мобильных ридеров небольшое и ограничивается портами для подключения адаптера, GSM-модема (в некоторых модификациях) и кабеля для проводной отправки сведений на компьютер.

У стационарных RFID-считывателей интерфейсов больше. В зависимости от модели, набор входных разъемов может включать:

  • HDMI — интерфейс для подключения монитора напрямую к считывателю.
  • USB — многофункциональный порт. Интерфейс используют для подключения RFID-считывателя к ПК, сети, добавления ключа Wi-Fi и так далее.
  • Ethernet — порт для подключения системы к локальной сети и передачи сведений.
  • GPIO — интерфейс общего назначения для подсоединения к сканеру дополнительных девайсов, например, световых блоков или детекторов движения.

Модели стационарных ридеров включают антенные разъемы, их количество зависит от выбранной модели. Обычно интеррогаторы оснащают 2, 4 или 8 подобными интерфейсами.

При выборе количества антенных разъемов исходите из количества зон считывания и расстояния между ними. Чем значительнее требуемая площадь покрытия, тем больше антенн подключают к ридеру для достижения желаемой скорости сканирования.

Еще одна наша статья: Радиочастотная идентификация RFID: автоматизация учета и контроля в бизнесе

Тип питания

При выборе сканера обращают внимание на тип питания. Не все складские помещения и производственные помещения оборудованы требуемым количеством розеток электросети. Иногда неудобно использовать проводное оборудование для сканирования радиочастотных этикеток.

По типу питания считыватели подразделяют на несколько категорий:

  • PoE. Ридер подключают к сети через кабель Ethernet. Без смены источника питания сканер работает в радиусе 300 м.
  • Адаптер питания. Интеррогатор подключают к розетке через специальный блок. Важно, чтобы электросеть находилась в непосредственной близости от места работы с ридером.
  • In-Vehicle.Оборудование подключают к проводке транспортного средства, что обеспечивает удобство использования интеррогатора при перемещении на вилочном погрузчике, грузовом терминале и т.д.
  • АКБ. Автономный тип питания. Энергия для функционирования аппарата поступает от аккумулятора.

online-kassa.ru

все о технологии радиочастотной идентификации

RFID-системы — это неограниченные возможности для улучшения многих бизнес-процессов. Но основной вопрос при их внедрении — выбор радиочастотных меток. В отличие от затрат на оборудование, которые являются одноразовыми, приобретение RFID-меток (их еще называют транспондерами или тегами) — это постоянная статья расходов.

Следовательно, стоимость идентификатора будет включаться в цену конечного товара. Именно от затрат на РФИД-метки зависит целесообразность внедрения всей системы.

Чтобы правильно выбрать нужные метки, следует детально разобраться в имеющихся технологиях и больше узнать о представленных системах.

Подберем сканеры и считыватели RFID на любой бюджет! Консультация и помощь 24 часа.

Оставьте заявку и получите консультацию в течение 5 минут.

Системы на основе радиочастотных RFID-меток

Сокращение РФИД образовано от английского словосочетания Radio Frequency Identification, что в переводе означает “радиочастотная идентификация”.

В основе системы лежит радиочастотная передача и запись информации. То есть, радиоволновым методом все необходимые данные записываются на чип, там сохраняются и при помощи специального устройства для сбора информации считываются с него.

Простейшая RFID-система состоит из двух элементов — самой метки и радиопередатчика, который ее активирует.

Подпишись на наш канал в Яндекс Дзен — Онлайн-касса!
Получай первым горячие новости и лайфхаки!

Из чего состоит и как работает RFID-метка

Чтобы понять принцип работы RFID-метки, необходимо разобраться в ее устройстве. Каждый идентификатор состоит из нескольких основных элементов:

  • Чип: необходим для хранения информации и связи метки со считывающим оборудованием.
  • Антенна: с ее помощью данные с идентификатора передаются на считывающее устройство.
  • Оболочка: она защищает антенну и чип от воздействия внешней среды.
  • Корпус: он нужен для крепления метки к товарам или другим объектам, перемещение которых необходимо контролировать.

Чтобы распознать информацию, хранящуюся на транспондере, принимающее устройство отправляет на него сигнал. Тег ответит собственным радиочастотным излучением, в котором и будут зашифрованы все необходимые для идентификации сведения. На картинке наглядно представлена схема работы RFID-метки.

Cхема работы RFID-метки

Подобная конструкция и принцип действия актуальны для всех видов идентификаторов, вне зависимости от способа питания, назначения и типа используемой памяти.

Виды RFID-меток

Первый критерий, по которому делятся все радиочастотные метки — это тип питания:

  • Пассивные идентификаторы — у них нет встроенного источника питания. Необходимую для работы энергию они получают от считывающего оборудования. Являются наиболее дешевым, а следовательно, самым распространенным вариантом.
  • Активные RFID-метки — оснащены встроенной аккумуляторной батареей, благодаря которой с установленной периодичностью самостоятельно передают идентифицирующую информацию.
  • Пассивные метки с встроенной батареей — передача сигнала с такого идентификатора активируется при запросе, который поступает от радиопередатчика.

Каждый из видов RFID-меток может быть доступен для записи сведений или только для чтения сохраненных данных. Это зависит от типа установленной памяти:

  • RW — позволяет многократно записывать и стирать идентифицирующую информацию.
  • WORM — после покупки на них можно записать необходимую информацию и многократно ее считывать. Стереть сведения с таких тегов нельзя.
  • RO — информация на транспондеры записывается только один раз при изготовлении. Стереть часть данных или добавить дополнительные сведения нельзя. Именно такие метки используются для идентификации товаров.

Также транспондеры классифицируются по частоте, на которой они передают закодированную в них информацию. От этого зависит дальность считывания RFID-метки:

  • сверхчастотные (860—960 МГц) — метки с наибольшей дальностью действия, изначально разрабатывались для удобной организации складского хозяйства;
  • высокочастотные теги (13,56 МГц) — недорогие и экологически безопасные метки, используются в логистике и платежных системах, устанавливаются в карты для оплаты проезда в автобусах, метро и другом общественном транспорте и т.п.;
  • низкочастотные (125—164 кГц) — подобные теги обычно применяются для чипирования животных и людей, не позволяют считывать информацию на большом расстоянии;
    транспондеры ближнего действия (UNF) — в отличие от остальных меток работают в условиях повышенной влажности, а также (за счет магнитного поля антенны) передают сигнал даже при наличии металлических частей в упаковке продукции.

Мощность тега и считывателя обычно идентичны, но в некоторых случаях метка может излучать сигнал на несколько порядков ниже, чем передает считывающее устройство.

online-kassa.ru

RFID-считыватель: что это такое

RFID-считыватель - это сканер, который посредством технологии радиочастотной идентификации распознает, записывает, считывает или передает сведения, записанные на чип, в специальное ПО.

Технология радиочастотной идентификации (RFID) - электромагнитное радиочастотное излучение, которое используют для записи, обработки и считывания информации, записанной на специальное устройство: RFID-метку, которое также называют тег, чип или транспондер.

Работу технологии обеспечивает RFID-система, в составе которой RFID-чип и портативный или стационарный RFID-считыватель, а что это такое, как, и в каких сферах применяют разные виды считывателей, рассмотрим далее.

Подберем сканер RFID для вашего бизнеса за 5 минут. Доставка по всей России.

Оставьте заявку и получите консультацию.

Какие бывают системы считывания RFID

Работа системы основана на взаимодействии метки и считывающего устройства. Радиочастотный транспондер хранит информацию о товаре, документе или объекте. Для считывания записанных сведений используют ридер, который распознает данные, считывает их и передает в учетную программу.

Характеристики и применение системы считывания RFID зависит от особенностей оборудования, которое входит в ее состав (транспондеров и ридера).

Так, по способу идентификации данных на разных расстояниях RFID-системы бывают:

  1. Ближнего действия. Сканирование на расстоянии до 20 см.
  2. Среднего действия - от 20 см до 5 м.
  3. Дальнего действия - 5-300 метров.

Подпишись на наш канал в Яндекс Дзен — Онлайн-касса!
Получай первым горячие новости и лайфхаки!

По особенностям применяемых в системе меток, RFID-комплекс может быть активным или пассивным.

Для пассивных комплексов характерны чипы, не имеющие автономного источника питания. Максимальная дальность распознавания таких меток - 2 метра. Чипы в таких системах имеют компактные размеры, хранят информацию по всем возможным видам маркировки, в том числе штрихкоды. Такие комплексы совместно с детекторами в виде рамок широко применяют в ритейле, например, в супермаркетах в качестве защиты от краж.

Активная RFID-система включает чипы, оснащенные собственным источником питания. Метки более крупные по размеру, имеют высокую точность передачи данных и дальность считывания (до нескольких сотен метров). Такие чипы способны генерировать более мощный радиосигнал, так как имеют автономный от ридера источник питания.

Также по характеристикам применяемых чипов классифицируют системы по типам памяти и по рабочему диапазону.

Считывание RFID-меток: где применяют и для чего нужно

Идентификация и хранение информации на чипе необходимы для связывания объекта с его данными в цифровой системе. Так же, как и штрихкод, который содержит основные данные о товаре, тег служит для хранения сведений о физическом объекте (товар, изделие, документ и т. д.).

Радиочастотную идентификацию применяют в сферах, где нужна высокая скорость одновременного распознавания товаров или объектов (от одного до нескольких позиций одновременно) и усиленная безопасность.

Считывание RFID-меток применяют в следующих областях:

  1. Розничная торговля. Технология обеспечивает мониторинг и контроль за движением товарных единиц между складами, филиалами и точками продаж. Удобна для проведения быстрой инвентаризации и защиты от краж в крупных торговых точках.
  2. Производство и реализация меховых изделий. Товары маркируют обязательным контрольным знаком, который записывается на чип.
  3. Склады и логистика. RFID-системы используют для контроля за перемещением товара, автоматизации процессов приемки, списания и отгрузки.
  4. Транспорт. Оплата услуг перевозки в общественном транспорте, платные парковки, дистанционные RFID-ключи зажигания для автомобилей, электронные проездные и т. д.
  5. Контроль доступа. Используют для управления и контроля доступа сотрудников на территорию предприятия или в закрытые для некоторых категорий рабочих помещения.
  6. Спорт. Браслеты с встроенными чипами или радиочастотные метки используют в спортивном ориентировании на местности, триатлоне и т. д.
  7. Животноводство. Чипирование животных применяют для мониторинга состояния особи от фермы до потребителя, контроля передвижения и учета.
  8. На предприятиях. Мониторинг рабочего времени сотрудников, автоматизация процессов складского учета.
  9. Документация. Хранение сведений о гражданине и истории его перемещений в биометрических паспортах. Учет больших объемов книг или документов, например, архивы, библиотеки.

Подберем сканеры и считыватели RFID на любой бюджет! Консультация и помощь 24 часа.

Оставьте заявку и получите консультацию в течение 5 минут.

RFID-считыватель дальнего действия

Как упоминалось ранее, комплексы радиочастотной идентификации классифицируются по диапазону действия излучения. RFID-считыватель дальнего действия применяют в местах, с большими расстояниями, где нужна оперативная фиксация и одновременное сканирование десятков меток. Такие системы отличаются от комплексов среднего и ближнего радиуса действия более мощным сигналом между тегом и сканером.

К устройствам большого радиуса действия относятся портальные и стационарные считывающие сканеры, которые устанавливаются на проходах, на потолках, могут быть вмонтированы в стены, в замки. Их также закрепляют на складском оборудовании, конвейерах.

Ридеры этого типа применяют в логистике, на автостоянках, на складах, в крупных точках продаж и на платных парковках для фиксации передвижения и распознавания маркированных объектов: транспортных средств, паллет, контейнеров, или товаров.

Такие устройства оснащены интерфейсами для передачи данных на контролирующий ПК, посредством протоколов USB, Ethernet, RS-232, UART, I2C и т.д.

Корпус ридера имеет металлическое покрытие для защиты от попадания влаги и пыли.

online-kassa.ru

типы и виды изделий, область применения

RFID — технология радиочастотной идентификации — разработки в этой области велись еще в 40-х годах прошлого века, а первая презентация RFID-чипов, приближенных к современным конструкциям, была произведена в 1973 году.

Но за последние сорок с лишним лет технологи сделали существенный шаг в этом направлении. И сегодня пластиковая RFID-карта (тег или транспондер) — это универсальное устройство, которым мы пользуемся ежедневно в большинстве сфер нашей деятельности.

Подберем сканер RFID для вашего бизнеса. Доставка по всей России.

Оставьте заявку и получите консультацию в течение 5 минут.

Сферы применения универсальных карт с RFID-чипом

Технологии RFID настолько шагнули вперед, что найти им применение можно практически в любой области, а некоторые повседневные вещи без них уже невозможно представить:

  • Проезд в общественном транспорте: городские и междугородние автобусы, троллейбусы и трамваи, пригородные электрички и, конечно, метро — везде внедряются РФИД-карты. Иногда они объединяются со школьными и студенческими билетами, сочетая две важные функции в одном предмете.
  • Студенческие и ученические карты — удобный способ для осуществления пропускного контроля в учебном заведении. Обычно это именные идентификаторы, выпущенные специально под определенное учреждение.
  • Топливные карты для АЗС — удобный способ расчета на заправочных станциях, который помогает повысить лояльность клиентов. При наличии такой карты от определенной компании человек вряд ли будет заправляться на АЗС других сетей.
  • Карты-ключи для гостиничных номеров — они делают пребывание гостей в отеле не только безопасным, но и удобным. Карты с RFID-метками помогают изучать поведение постояльцев и на основе полученной информации разрабатывать программы лояльности.
  • Радиочастотные теги в развлекательных центрах — карты содержат сведения о положенной на счет сумме денег, о зонах, в которые у клиентов есть доступ, и пр. Транспондеры позволяют вести электронную клиентскую базу и создавать для каждого посетителя собственную программу лояльности.
  • Абонемент в фитнес-клуб — отличный способ продемонстрировать высокий уровень заведения. Карта позволяет отслеживать количество и продолжительность посещений, внедрять бонусные и дисконтные программы.
  • Идентификаторы для доступа к услугам в спортивных комплексах или на горнолыжных курортах — чип можно привязать к электронному кошельку и при оплате услуг списывать с него деньги.
  • Контроль и управление доступом — в СКУД на бесконтактных картах сохраняется информация о ее владельце. Таким образом настраиваются разные уровни доступа, что позволяет исключить проникновение посторонних лиц на закрытые территории.
  • Транспондеры для социальных и государственных нужд — сюда относятся как электронные пропуска, так и различные льготные карты, идентификаторы доноров крови, удостоверения и пр.
  • Дисконтные и бонусные карты в ритейле, подарочные сертификаты — их можно использовать для оплаты покупок или начисления бонусов. На сам пластик обычно наносится рекламная или справочная информация о магазине. Для изготовления таких RFID-карт используется чип с возможностью записи дополнительной информации.
  • Читательские билеты в библиотеках — они позволяют ввести единую систему учета, создать полную электронную базу книжного фонда, в которой будет учитывать перемещение литературы, хранить и отслеживать информацию по каждому посетителю. К тому же, в отличие от бумажных носителей, радиочастотные транспондеры отличаются долговечностью и износостойкостью.
  • Банковские RFID-карты — используются для бесконтактной оплаты товаров и услуг. При расчетах такими картами в России можно оплачивать покупки на ограниченную сумму: это сделано, чтобы обезопасить пользователей и минимизировать количество краж денежных средств с их счетов.

Радиус действия ридеров для банковских карт редко превышает несколько сантиметров, поэтому к считывателям RFID-метки нужно прикладывать почти вплотную.

Подпишись на наш канал в Яндекс Дзен — Онлайн-касса!
Получай первым горячие новости и лайфхаки!

Стандарты RFID-карт и как определить их тип

Стандарты магнитных RFID-карт, как и других радиочастотных идентификаторов, разрабатываются и устанавливаются Международной Организацией по Стандартизации (ISO) при участии International Electrotechnical Commission (Международная Электротехническая Комиссия).

На сегодняшний день на мировом рынке представлена масса разнообразных РФИД-карт, соответствующих установленным стандартам. В России наибольшее распространение получили несколько основных видов.

  • MIFARE — бесконтактные карты с интегральной схемой, разработанные еще в 1994 году австрийской компанией Mikron. В настоящее время имеют 8 стандартов смарт-карт, которые отличаются между собой степенью защиты, объемом памяти и скоростью обработки информации. Наиболее часто они используются для осуществления платежей и идентификации личности.
  • EM-MARINE —  наиболее популярный на территории РФ вид RFID-карт, их первым производителем была швейцарская компания EM Microelectronic. Имеют два стандарта толщины 0,8 мм и 1,6 мм. На тонкие модели рекламная и справочная информация наносится при помощи шелкографии, офсетной или термопечати, на толстые — наклеивается тонкий пластик с нужными данными.
  • ICODE SLIX / SLIX 2 — обладают наиболее высокой производительностью и могут работать совместно практически с любым оборудованием. Информация на таких носителях хранится до 50 лет. Представленный стандарт имеет открытую платформу, что позволяет любой компании разрабатывать собственные предложения для данных чипов.
  • TEMIC T5557 ATMEL — не имеет ограничений по количеству перезаписей для сохраненной информации. В них не бывает встроенных источников питания. Наиболее часто применяются для дубликатов бесконтактных карт или для сохранения шаблонов.
  • UCODE — транспондеры данного семейства нашли широкое применение в области междун

online-kassa.ru

Актуальные вопросы про RFID / Habr

Некоторое время назад у меня была беседа с одним бизнес-изданием на тему технологий радиочастотной идентификации или RFID. Весь мой текст в статью не попал, но вот я решил поделиться выдержками.
Я достаточно давно занимаюсь системами такого типа, но развитие данного рынка происходит крайне медленно. Почти ничего не изменилось за 5 лет моего опыта в этой отрасли…


1) Есть ли заинтересованность на рынке в технологиях RFID? Где, в каких отраслях, прежде всего она востребована сегодня?

Да, заинтересованность, несомненно, есть. В основном, заинтересованность проявляется со стороны компаний, которые заняты в сфере логистики, ритейла, складского учета; в меньшей степени – в сфере безопасности, медицины. Нужно четко и ясно понимать: RFID – это технология. Она решает вопросы прозрачности активов в бизнес-процессах. Любая компания, которая в своих бизнес-процессах активно использует активы, которые нужно отслеживать и контролировать, где эти бизнес-процессы являются ключевыми и приоритетными – регулярно пересматривает свое отношение к решениям в области RFID. Главной причиной этому служат все большее удешевление и все большая доступность технологии.

2) Использование штрих-кода дешевле, чем RFID — это, насколько я понимаю, и является основной причиной, почему сегодня используются именно штрих-коды. Изменится ли ситуация в ближайшее время?

Здесь большую роль играет себестоимость решения. Затраты на штрих-код минимальные – достаточно принять систему кодирования, подключить принтер, аппликатор этикеток – и все. Компоненты эти являются стандартными и распространенными, время на внедрение минимальное. С RFID не все так просто — метка состоит из антенны, чипа (интегральной схемы, где заложены логика и память метки) и основания. Производство этих компонентов разделено – чипы делают такие компании, как NXP, Alien; метки же делают такие компании, как UPM, Hitachi, IBM – они закупают чипы и интегрируют с оставшимися компонентами. Это уже явно дороже, чем напечатать штрих-код. Да и сами считыватели RFID гораздо дороже считывателей штрих-кодов. Однако, если закупать RFID-метки в больших объемах, миллионами единиц, то цена будет уже приближаться к штрих-коду.
Не стоит также забывать о том, что RFID-метка – это интеллектуальное устройство, которое способно обеспечить определенную логику поведения бизнес-процесса. Гораздо большей стоимостью, и большей важностью обладает реинжиниринг бизнес-процессов, который обязателен при внедрении технологии. Технология ради технологии – никому ненужная трата времени и средств. Основным назначением любой RFID-системы является достижением прозрачности бизнес-процессов и автоматизации поведения процесса за счет реагирования на появление RFID-объекта в определенном участке бизнес-процесса. Основной проблемой, с которой сталкиваются заинтересованные во внедрении RFID лица, является как раз то, что нужно реально «передумать» бизнес-процесс, извлечь максимум пользы и выгоды из технологии – это время и деньги, многие к этому не готовы.
Более подробная информация о сравнение технологий приведена в таблице 1:


Таблица 1. Сравнения характеристик RFID-меток и штрих кода. По материалам Сандила Лахири.

3) Возможно ли уже сегодня заменить штрих-коды на RFID в складском учете, логистике итд? Не просто заменить — а с выгодой для бизнеса? И примерно, сколько времени потребуется для возврата инвестиций?

Да, это очень даже возможно, есть ряд компаний в России, которые успешно освоили внедрение так называемых смарт-этикеток. Смарт-этикетка представляет собой, по сути, RFID-метку на внешней стороне которой нанесен штрих-код, дублирующий содержащуюся в метке информацию. Это очень удачное решение, если компания планирует перейти с системы штрихового кодирования на систему RFID – достигается плавный, постепенный и безболезненный переход с одной технологии на другую.
Что касается возврата инвестиций, ROI, то все случаи индивидуальны. Все зависит от отрасли применения технологии, объемов проекта, четкости и ясности понимания клиентом количества и качества изменения бизнес-процессов в компании.
В среднем можно говорить о сроках от 9 месяцев и более. «Зрелость» системы наступает, в среднем на 2-3 год эксплуатации – вот именно тогда клиент может реально ощутить все выгоды и прелести технологии.

4) Какие основные (помимо дороговизны самих меток) причины отсутствия масштабного внедрения RFID в торговле, логистике и складском хранении? Решаемы ли эти проблемы в ближайшем будущем?

Основными причинами отсутствия масштабного внедрения технологии являются следующие факторы:

a. Отсутствие сформированного рынка поставщиков решений в области RFID.
Так как технология достаточно новая, то большие риски и высокая стоимость решений, на сегодняшний день, позволяют говорить о завершенных единичных проектах. Из этого следует, что данный рынок еще не созрел, он еще не сформировался.

b. Отсутствие готовых решений и успешных кейсов
Причины здесь ровно те же самые. На западе есть большое количество успешных внедрений, но не в России. Рисковать никто не любит.

c. Отсутствие опытных и квалифицированных специалистов
Это естественная причина, в виду отсутствия спроса на технологию, специалистов в этой области крайне мало – как технических, так и менеджеров проектов. Найти хорошего инженера-физика, который имеет опыт работы со специфичным ПО для этой области – очень нелегкая задача. Желательно чтобы он был не один. Обучающих программ в нашей стране по данной тематике крайне мало – скорее это единичные события, которые организуют вендоры, они прощупывают почву на предмет зрелости рынка и наличия спроса.
В ближайшее время ситуация не сильно изменится, я полагаю, что рынок станет более-менее стабильным и развитым в ближайшие пять лет. Со временем, внедрения все равно появятся, можно будет, в какой-то степени предложить базовые решения для различных областей – это всего лишь вопрос времени, смелости и решимости отечественных компаний – как заказчиков, так и исполнителей.

habr.com

Контроль проезда автомобилей (автономная) | Технологии RFID идентификации

Системы проезда на оснвое UHF технологии RFID

RFID для автомобилейСистема решает одну основную задачу: Бесконтактная идентификация автомобиля и открытие шлагбаума (ворот). Для работы оборудования не нужно ни компьютеров, ни серверов, оборудование работает автономно, по заранее сделанным настройкам. Идентификация автомобилей осуществляется по принципу «свой / чужой». Кстати, по согласованию настройка оборудования RFID может быть произведена бесплатно в офисе компании ISBC еще до отправки к Вам.

 Идентификаторами являются бесконтактные метки радиочастотной идентификации (RFID), которые однозначно определяют конкретный автомобиль или человека, управляющего автомобилем. Метка не имеет ни батарейки, ни аккумулятора, срок её эксплуатации практически не ограничен. На основании анализа данных RFID-метки происходит управление шлагбаумами, воротами или другими барьерами. Дальность обнаружения метки настраивается программно и может оставлять от 0.5 до 10 метров, что для большинства задач по организации проезда более чем достаточно. В состав системы входит RFID-контроллер MAX.U1002 производства немецкой компании FEIG Electronic GmbH, одна или две RFID-антенны и RFID-метки, которые служат идентификаторами автомобиля.

RFID коттеджный поселок

Антенны на воротах коттеджного поселка

RFID на лобовом стекле автомобиля

Ссылка на подробное описание контроллера доступа автотранспорта MAX.U1002-UHF Feig Electronic

Устройство ID.MAX.U1002 может применяться наразличных объектах, где требуется обеспечить управление шлагбаумами, воротами или другими барьерами автоматически, по результатам идентификации транспортного средства или водителя. MAX.U1002-UHF работает в автономном режиме без необходимости подключения к компьютеру или другому хосту. Опционально снабжается кожухом пылевлагозащитные IP64, однако чаще устанавливается в электромонтажный шкаф (в термошкаф ) либо монтируется впомещении в близи КПП.

  • Автоматизация проезда в коттеджных поселках
  • Контроль доступа «своих» автомобилей на дворовые территории в городах и поселках
  • Организация проезда на территорию бизнес-центров
Иллюстрации применения в реальных условиях эксплуатации приведены в разделе Сферы применения.
  • Автономная работа устройства с поддержкой до 2100 меток RFID
  • Низкая стоимость меток
  • Высокая дальность и уверенное считывание меток на дистанции до 10 метров.Возможность настройки дальности
  • Безусловное удобство использования – нет необходимости выходить из автомобиля или открывать окна автомобиля, метка считывается на расстоянии
  • Простота монтажа. Система подключается уже к смонтированному шлагбауму, воротам или другим барьерам практически любой марки, имеющим электропривод. Подключение нашего RFID-оборудования крайне простое – в параллель с кнопкой или другим управляющим устройством (контроллером)

Система на основе MAX.U1002-UHF является аппаратно-программным комплексом и состоит из следующих основных компонентов:

  • Контроллер MAX.U1002-UHF, одна или две антенны – предназначены для мониторинга автомобилей, проезжающих в зоне действия
  • Метки радиочастотной идентификации, которыми оснащаются автомобили и которые выдаются людям
  • Программное обеспечение «OBID MyAXXESS Manager» (Настройка таблицы доступа, временных зон)

Применяемые метки радиочастотной идентификации (RFID) являются пассивными, не требуют батареек, аккумуляторов или других встроенных элементов питания. Частота работы меток 860-960 МГц, метки соответствуют международному стандарту ISO18000-6 EPC Class1 Gen2. Для систем проезда рекомендуем следующие виды меток:

  • Метка радиочастотной идентификации для крепления на лобовое стекло автомобиля.
  • Карточка радиочастотной идентификации (в форм-факторе банковской карты), выдается водителю.

FEIG Electronic LRU1002 поддерживает метки с открытым кодом метки (обычные метки стандарта EPC Class1 Gen2 UHF), но также метки, защищенные от чтения и записи:

  • с метками, защищенными паролем Access Password (защита метки от клонирования)
  • с метками, обладающими криптографической защитой информации (UCODE DNA компании NXP), данные метки обладают высокой степенью защиты, сравнимой с защитой банковских карт. Данные, закодированные на метку скрыты от чтения и записи.


В основе MAX.U1002-UHF лежит технология бесконтактной радиочастотной идентификации RFID. При обнаружении метки считыватель сопоставляет её данные с внутренней таблицей доступа и в случае разрешения проезда подает сигнал на цифровой порт. Исполнительное оборудование, подключенное к цифровому порту, отрабатывает присущим ему образом.
К устройству подключаются одна или две антенны, которые можно разносить от устройства на некоторое расстояние, тем самым обеспечив контроль въезда и выезда, либо контроль двух полос в одну сторону. Дальность обнаружения меток 8-10 метров*.
Контроллер MAX.U1002 может работать с 2100 записями БД о транспортных метках. При этом для каждого транспортного средства можно ограничить временные рамки доступа на территорию, в том числе указав конкретные дни, часы и т.д. Программное обеспечение «OBID myAXXess Manager», предназначенное для настройки устройства, входит в комплект поставки и позволяет управлять таблицей пропусков, а также расписанием доступа с ПК. После настройки ID MAX.U1002 система работает автономно на основе загруженных данных. Контроллер настраивается один раз, после чего все изменения сохраняются в памяти устройства. Настраивается мощность считывателя (то есть дистанция обнаружения меток). Устройство оборудовано интерфейсом Ethernet, можжет быть подключено в сеть предприятия и при соответствующей настройке локальной сети может настраиваться удаленно с персонального компьютера или ноутбука.

Контроллер MAX.U1002-UHF размещается вблизи шлагбаума (ворот или других барьеров) которым он управляет. К нему подключаются 1 или 2 антенны, которые производят постоянный мониторинг меток. Как только RFID-метка попадает в поле действия антенны, происходит её идентификация и определение прав доступа. Если автомобилю с данной меткой проезд разрешен — RFID-считыватель открывает шлагбаум. Устройство имеет два цифровых порта типа оптопара, может управлять одним или двумя шлагбаумами (опционально могет быть поставлены внешние реле, которые могут коммутировать ток до 1 А с напряжением до 100 В). На рисунке №1 представлена типовая схема расположения антенн при организации проезда.


RFID автоматизация проезда - размещение антенн

Рисунок 1. Позиционирование антенн при организации проезда

RFID метка автомобиля (на примере машины №1), попадая в поле действия антенны, отвечает мгновенно, данные, закодированные в её память передаются MAX.U1002-UHF, где проверяются права доступа. Как только метка ответила (на примере машины №2) и у нее есть права доступа, проезд разрешен и шлагбаум открывается. Дальность действия антенны настраивается программно, и как правило составляет от 0.5 до 10 метров. Угол раствора антенны составляет 65 градусов. Зона видимости меток настраивается путем поворота антенны в ту сторону, где предположительно проезжает автомобиль. Как видно, машина №3 находится вне зоны действия антенны и система на метку данного автомобиля не реагирует.

Ориентация RFID антенн организация систем проезда, доступа автотранспорта на платные парковки, гаражи
Рисунок 2. Зона чувствительности антенн при использовании RFID-наклейки для лобового стекла.
(*) Вне зоны действия, слишком далеко.
(**) В зоне действия, метка ответила успешно.
(***) Вне зоны действия антенны.
(****) Машина вне зоны действия антенны.

www.isbc-rfid.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о