(Source: Mahambah/Shutterstock.com)
Identificarea prin radiofrecvență (RFID) este o tehnologie bine stabilită, apărută de mulți ani, primele exemple de transpondere RF pasive fiind introduse în anii 1970. Probabil că o folosiți în fiecare zi fără să vă dați seama, dar s-ar putea să fiți surprins de unele dintre cele mai recente evoluții în domeniul RFID și de aplicațiile pe care acestea le-au permis.
De la lansarea sa, tehnologia RFID a oferit viteze din ce în ce mai mari, o precizie superioară și mai multe caracteristici, în timp ce costurile au continuat să scadă. Acest lucru a dus la extinderea pieței RFID, iar gama de aplicații a crescut. Se preconizează că piața globală RFID va ajunge la o valoare de 40,9 miliarde USD până în 2032, de la 15,8 miliarde USD în 2023, cu o rată de creștere anuală compusă (CAGR) de 11,1%1).
Măsurile de prevenire a pierderilor și costurile în creștere ale activelor sporesc gradul de adoptare a RFID în sectorul distribuției și al comerțului cu amănuntul. Progresele în tehnologiile conexe, cum ar fi Internetul industrial al lucrurilor (IIoT) și Industrie 4.0/5.0, stimulează creșterea în aplicațiile industriale.
Alte sectoare care necesită un management rapid și precis al activelor, cum ar fi cel din domeniul aerospațial și cel al sporturilor cu motor de înaltă performanță, au început, de asemenea, să utilizeze RFID pentru a urmări uneltele și componentele (atât din motive de performanță, cât și de siguranță). Acest articol începe cu un scurt rezumat al tehnologiei RFID și al felului în care aceasta funcționează, înainte de a explora câteva dintre diferitele aplicații și tehnologia RFID din spatele acestora.
Ce este RFID?
Tipic, RFID se bazează pe un dispozitiv de citire care utilizează semnale RF pentru a comunica cu un transponder sau o etichetă (tag). RFID este un termen general care poate include diferite tehnologii și standarde wireless, permițând clienților să aleagă cea mai bună opțiune pentru aplicația lor.
Există două tipuri principale de etichete: Etichetele active sunt autoalimentate de propria lor baterie, în timp ce etichetele pasive sunt alimentate doar de semnalul RF al cititorului. Majoritatea etichetelor RFID sunt pasive. În timp ce etichetele active oferă o rază de acțiune extinsă, acestea sunt mai mari și mai scumpe.
RFID poate utiliza diverse frecvențe cu caracteristici unice. Cele mai uzuale trei benzi sunt:
- Frecvență joasă (LF), care operează în banda 125kHz – 145kHz.
- Frecvență înaltă (HF), care operează la 13,56MHz.
- Frecvență ultraînaltă (UHF), utilizată de obicei în banda de 865MHz până la 955MHz, dar poate folosi și banda de 2,4GHz.
Sistemele LF și HF sunt ideale atât pentru aplicații cu rază scurtă de acțiune, de la câțiva centimetri până la un metru sau doi. Cititorul creează un câmp magnetic care transferă energie de la bobina cititorului la bobina etichetei prin cuplaj inductiv. Acest lucru asigură suficientă energie pentru a “trezi” eticheta și pentru a-i permite acesteia să comunice cu cititorul (Figura 1).
Figura 1: Cuplajul inductiv pentru sistemele LF și HF, inclusiv NFC. (Sursa: Mouser Electronics)
Atunci când este necesară o rază de acțiune mai mare, sistemele UHF pot atinge până la aproximativ 6 metri cu etichete pasive sau peste 100 de metri cu etichete active. În loc să utilizeze un cuplaj inductiv, sistemele UHF se bazează pe o tehnică numită “cuplaj backscatter” (retrodifuziune) pentru a transfera energie și date între cititor și etichetă.
Exemple de aplicații și industrii RFID
Urmărirea activelor
RFID este utilizat pe scară largă pentru urmărirea persoanelor și a activelor, în logistică, producție, distribuție, automatizare și în Industrie 4.0. În aceste aplicații, raza de acțiune suplimentară a etichetelor active este adesea utilă, în timp ce, alternativ, costul redus al etichetelor pasive le permite să fie utilizate pe aproape orice obiect.
În producție, urmărirea RFID este utilizată atât pe componentele care vor face parte din produsul final, cât și pe unelte, echipamente și alte bunuri mobile. Informațiile obținute prin urmărire ajută companiile să își gestioneze eficient operațiunile, să reducă birocrația și să îmbunătățească eficiența, de exemplu, prin întreținere preventivă.
În industria aerospațială, urmărirea RFID a instrumentelor este utilizată pentru identificarea și urmărirea acestora în cadrul operațiunilor de întreținere, reparare și revizie. Posibilitatea de a găsi întotdeauna unealta potrivită la locul potrivit este de neprețuit atunci când întârzierile pot fi extrem de costisitoare. Etichetele RFID rezistente sunt, de asemenea, capabile să facă față condițiilor dure la care sunt supuse componentele din sectorul aerospațial în timpul zborului.
Comerț cu amănuntul și modă
Comercianții cu amănuntul pot reduce termenele de livrare și își pot informa mai bine clienții prin urmărirea produselor în lanțul de aprovizionare și distribuție cu RFID. Totodată, RFID este utilizat pe scară largă în comerțul cu amănuntul și în industria modei, atât în lanțul de aprovizionare, cât și în magazine, precum și ca măsură de securitate pentru prevenirea furturilor.
O altă utilizare importantă este autentificarea produselor, pentru a proteja o marcă prin urmărirea și identificarea articolelor autentice. De exemplu, cartușele de cerneală pentru imprimante sunt contrafăcute pe scară largă, ceea ce diminuează veniturile producătorului de imprimante. Prin montarea unor etichete RFID pasive și ieftine pe cartușele sale și a unui cititor în imprimantă, producătorul se poate asigura că pot fi utilizate numai cartușe originale.
Navigație robotică
Roboții care se deplasează în fabrici sau în casele noastre sunt din ce în ce mai răspândiți. Aceștia trebuie să fie conștienți de locația lor și să poată identifica obiectele din jurul lor, dar acest lucru poate fi mai dificil decât pare. Sistemele bazate pe camere, de exemplu, necesită multă putere de calcul și pot întâmpina dificultăți atunci când obiectele nu se află în locul sau orientarea corectă sau când iluminarea este deficitară.
În schimb, etichetele RFID oferă roboților un mijloc fiabil și ieftin de a se orienta printre obstacole. Etichetele RFID pot fi plasate în anumite locații, iar robotul primește o “hartă” bazată pe aceste locații, astfel încât să știe unde se află. Sau, robotul își poate construi pur și simplu propria hartă prin identificarea etichetelor RFID din jurul său, pe măsură ce se deplasează printr-o casă, o fabrică sau alt spațiu.
Sisteme de plată NFC
Figura 2: Schema bloc a circuitului SL2S2002. (Sursa: NXP Semiconductors; redesenat de Mouser Electronics)
O aplicație importantă pentru RFID este comunicarea în câmp apropiat (NFC), care utilizează frecvența HF 13,56 MHz. NFC este o opțiune omniprezentă pentru plăți în miliarde de telefoane și carduri inteligente, precum și în alte dispozitive. Tehnologia are o rază de acțiune de mai puțin de 10 cm pentru a contribui la menținerea securității și evitarea conexiunilor accidentale.
NFC oferă standardizarea necesară pentru interoperabilitatea universală, precum și caracteristicile de securitate cerute pentru a menține plățile în siguranță. Eticheta poate fi pasivă (ca în cazul cardurilor inteligente fără contact fără baterii) sau activă (permițând unui telefon inteligent să citească, să schimbe și să modifice informații mai complexe).
Exemple de produse RFID
Figura 3: Diagrama bloc a hardware-ului unui transceiver NFC/RFID care utilizează modulele NFC/RFID TRF7970A și MSP430G2553 de la Texas Instruments. (Sursa: Texas Instruments; redesenat de Mouser Electronics).
Mouser oferă o gamă largă de produse pentru aplicații RFID, dând inginerilor proiectanți flexibilitatea de a selecta cea mai bună opțiune. În plus, Mouser oferă kituri de dezvoltare, care reduc timpul de lansare pe piață și costurile de proiectare.
Pentru etichete și transpondere, circuitul integrat SL2S2002 ICODE SLIX de la NXP Semiconductors este un cip dedicat pentru aplicații de etichete inteligente (Figura 2). Acest circuit reprezintă a treia generație a unei familii de produse de circuite integrate pentru etichete inteligente bazate pe standardele ISO/IEC 15693 și ISO/IEC 18000-3 și poate fi operat fără linie de vedere până la 1,5 metri și fără a necesita o baterie.
Pentru cititoarele RFID, Texas Instruments oferă circuitul de emisie-recepție TRF7970A de 13,56 MHz RFID și NFC (Figura 3). Acesta include un front-end analogic și un cadru de date, în timp ce opțiunile de programare încorporate permit ca dispozitivul să fie potrivit pentru o gamă largă de aplicații pentru sisteme de identificare de proximitate și de vecinătate. Acesta poate funcționa în unul dintre cele trei moduri: cititor RFID și NFC, peer-to-peer NFC sau emulator de card.
Figura 4: Modulul RFID LXMS MAGICSTRAP de la Murata. (Sursa: Murata)
Gama de produse RFID de la Murata include modulele LXMS MAGICSTRAP® RFID (Figura 4), disponibile ca dispozitive UHF și HF pentru o gamă largă de aplicații. Atunci când sunt montate pe o placă de circuit imprimat, modulele LXMS MAGICSTRAP sunt ideale pentru aplicațiile de trasabilitate a produselor.
Concluzie
RFID este o tehnologie care a câștigat o popularitate imensă și care este integrată, în prezent, în miliarde de dispozitive din nenumărate industrii larg răspândite. Dar în lumea RFID, există multe opțiuni diferite pe care inginerii proiectanți trebuie să le ia în considerare, în ceea ce privește frecvența utilizată, diferitele protocoale și standarde wireless și multe altele.
A fi la curent cu cele mai recente soluții de pe piață de la distribuitori precum Mouser Electronics este esențial pentru succesul proiectului atunci când se implementează soluții RFID. Deși, în trecut, costul implementării RFID în anumite sectoare depășea, adesea, beneficiile potențiale ale acesteia, în prezent, situația nu mai este valabilă pentru majoritatea industriilor.
În toate domeniile, de la industria aerospațială și sporturile cu motor până la modă și comerțul cu amănuntul, RFID joacă un rol vital în creșterea eficienței și prevenirea pierderilor. În timp ce vedem deja o serie de noi implementări și aplicații, acest lucru va crește pe măsură ce piața continuă să se maturizeze, iar tehnologia devine și mai viabilă pentru un public mai larg.
1) MarketsandMarkets. “RFID Market by Offering, Tag Type, Wafer Size, Frequency, Form Factor, Material, Application, and Region – Global Forecast to 2032.” October 2023. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/rfid-market-446.html.
Autor:
Mark Patrick
Mouser Electronics
Authorised Distributor
www.mouser.com
Urmărește-ne pe Twitter
