Radio Frequency Identification (RFID): Betrieb und Anwendung

RFID (Radio Frequency Identification) ist eine Möglichkeit, die Speicherung und Übertragung von Informationen von einem praktischen Etikettenträger zum gewünschten Ort mithilfe spezieller Geräte sicherzustellen. Solche Kennzeichnungsschilder erleichtern das Erkennen verschiedener Objekte: Waren im Geschäft, mobile Fahrzeuge während des Transports, helfen bei der Bestimmung ihres Standorts, können Personen und Tiere identifizieren, ganz zu schweigen von den vielfältigen Möglichkeiten zur Identifizierung von Dokumenten und Eigentum.

Was ist ein RFID-Tag?

Die vom RFID-Tag von der Antenne empfangene elektromagnetische Welle aktiviert sie und es wird möglich, sowohl Daten in das Tag zu schreiben als auch Daten von dem Tag zu lesen. Die Antenne dient somit als multifunktionaler Kommunikationskanal zwischen dem Transceiver und dem Tag, der die Prozesse des Datenübertragens und -empfangs vollständig sicherstellt.

Antennen verschiedener Formen und Größen können in Scannern, Toren, Drehkreuzen und auf verschiedene Weise für die Arbeit mit RFID-Tags eingebettet werden, um den Zugriff auf Informationen zu ermöglichen, die in den Tags von Waren, Objekten, Personen, Fahrzeugen usw. gespeichert sind. Dieser bewegt sich durch die Reichweite der Scannerantenne und ist mit einem RFID-Tag versehen.

Die Antenne kann kontinuierlich arbeiten und ständig Tags in großer Anzahl lesen und sie ständig abfragen, oder sie kann für eine Weile durch ein Signal des Bedieners eingeschaltet werden. Eine Antenne mit einem Transceiver und einem Decoder befindet sich häufig in einem gemeinsamen Gehäuse, so dass das Signal von der Antenne sofort demoduliert, entschlüsselt und über eine Standardschnittstelle an einen PC zur weiteren Verarbeitung der empfangenen Daten übertragen wird.

Das Etikett selbst enthält normalerweise eine Antenne, einen Empfänger, einen Sender und einen Speicher zum Speichern von Daten. Das Etikett empfängt Energie vom Funksignal der Antenne des Lesegeräts oder von seiner eigenen Stromquelle. Nach dem Empfang eines externen Signals antwortet das Etikett mit einem eigenen Signal, das bestimmte Identifikationsinformationen enthält. RFID-Tags sind also eine Art Etikett, nur intelligenter.

Schreiben von Informationen in ein RFID-Tag

Informationen können je nach Design des Tags auf unterschiedliche Weise auf einem Tag aufgezeichnet werden. Es gibt also folgende Arten von RFID-Tags:

• R / O - Tags nur zum Lesen (schreibgeschützt), wenn die Daten in der Phase der Herstellung von Tags eingegeben werden und sich nicht mehr ändern;

• WORM - Tags für die einmalige Aufzeichnung und das anschließende mehrfache Lesen (Write Once Read Many), in der Produktion werden keine Daten in solche Tags eingegeben, Informationen werden vom Benutzer einmal aufgezeichnet und können dann viele Male gelesen werden.

• R / W - Tags zum wiederholten Schreiben und anschließenden wiederholten Lesen von Informationen (Lesen / Schreiben).

Passive und aktive RFID-Tags

Ein passives RFID-Tag kann ohne eigene Energiequelle arbeiten, es erhält Energie nur zur Stromversorgung vom Scannersignal. Solche Tags sind kleiner als aktive, leichter, billiger in der Produktion und haben eine unbegrenzte Lebensdauer - dies ist ihr Hauptvorteil.

Ein bedingter Nachteil eines passiven RFID-Tags besteht darin, dass ein Lesegerät mit ausreichend hoher Leistung erforderlich ist. Das aktive Tag zeichnet sich durch das Vorhandensein einer eingebauten Batterie oder durch die Notwendigkeit einer angeschlossenen Batterie aus.

Solche Tags interagieren mit der Scannerantenne in größerer Entfernung als passive Tags, da sie während des Betriebs weniger Strom von der Antenne benötigen. Dies ist der Hauptvorteil von aktiven Tags. Sie unterscheiden sich in der Lesereichweite 2-3-mal größer als passive Tags und von einem aktiven Tag kann sich mit hoher Geschwindigkeit durch den Abdeckungsbereich des Scanners bewegen und hat noch Zeit zum Arbeiten.

Sowohl passive als auch aktive Tags für Schreib- / Lesefunktionen (einzeln / mehrfach) können unabhängig von der Stromversorgungsmethode stark variieren.

RFID-Tag-Gerät

Ein Empfänger, ein Sender, eine Antenne und eine Speichereinheit sind die Hauptteile eines RFID-Tags. Alles außer der Antenne befindet sich im Fall einer kleinen Mikroschaltung - eines Chips. Es scheint also, dass die Markierung nur aus einer Multi-Turn-Antenne und einem Chip besteht. In aktiven Etiketten gibt es einen anderen Teil - eine Stromquelle, zum Beispiel eine Lithiumbatterie.

Vorteile von RFID-Tags gegenüber grafischen Kennungen

Der Barcode wird in der Produktions- und Verpackungsphase nur einmal gedruckt, und die Informationen auf dem RFID-Tag können nicht nur vollständig geändert, sondern auch ergänzt werden. Tags können dank des für Grafikcodes schwer zu erreichenden Antikollosionsmechanismus sofort in großer Anzahl gelesen werden.

Trotz der Tatsache, dass Matrixcodes relativ große Datenmengen aufnehmen können, benötigen sie große Flächen zum Anwenden von Codes, um beispielsweise 50 Bytes mit einem Barcode zu schreiben. Ein A4-Blatt ist erforderlich, während ein RFID-Tag mit einem Chip von nur 1 Quadratzentimeter einfach ist hält 1000 Bytes.

Das Schreiben auf das Etikett ist schnell genug, und Grafikcodes müssen zuerst eingegeben, dann gedruckt und eingefügt werden, um die Integrität des Bildes zu erhalten.

Mit RFID-Kennungen ist alles einfacher. Es reicht aus, das Etikett in der Produktionsphase (nicht unbedingt von außen) in die Verpackung zu „implantieren“ und dann die Daten berührungslos zu schreiben. Das Etikett ist ewig (mindestens 1.000.000 Interaktionen mit der Scannerantenne). Das im Produkt verborgene Etikett ist nicht unheimlich Schmutz oder Staub.

Darüber hinaus können die auf dem Etikett aufgezeichneten Daten ganz oder teilweise vor dem Lesen oder Überschreiben mit einem Passwort geschützt werden - dies ist eine zuverlässige Methode zum Schutz vor Fälschungen. Gleichzeitig erfolgt das Lesen an jeder Position der Markierung im Bereich der Scannerabdeckung - dies ist bequemer als ein Grafikcode, der gleichmäßig zum Scanner gebracht werden muss.

Frequenz je nach Anwendung

Wenn eine hohe Lesegeschwindigkeit erforderlich ist, beispielsweise zur Überwachung von fahrenden Autos, Eisenbahnwaggons, in Abfallsammelsystemen, werden hohe Frequenzen von 850-950 MHz und 2,4-5 GHz verwendet. Hochfrequenzscanner sind in Toren oder Barrieren montiert, und ein RFID-Tag (Transponder) ist beispielsweise an der Windschutzscheibe eines Autos angebracht. Der Interaktionsbereich zwischen dem Etikett und dem Scanner liegt zwischen 4 und 8 Metern, was günstige Bedingungen für Menschen schafft, da sich der Leser außerhalb ihrer Reichweite befindet.

Derzeit ist der Mittelfrequenzbereich von 10-15 MHz sehr beliebt. Es wird in Transport- und ähnlichen Anwendungen verwendet, in denen die Arbeit mit wiederbeschreibbaren Karten, Smartcards usw. erforderlich ist. Viele aktuelle Smartcards funktionieren genau wie mittelwellige RFID-Tags.

Der Niederfrequenzbereich von 100 bis 500 kHz arbeitet in einem kleinen Abstand zwischen dem Scanner und dem Objekt, nicht mehr als 50 cm, manchmal weniger als 10 cm.

Eine große Antenne gleicht die kurze Reichweite aus, aber Störungen durch Hochspannungsleitungen, Computer und sogar energiesparende Lampen können das System stören. In vielen Zugangskontrollsystemen (Lagerhäuser, Durchgänge) werden jedoch niedrige Frequenzen für die Arbeit mit kontaktlosen RFID-Karten verwendet. Darüber hinaus wird der Niederfrequenzbereich zur berührungslosen Identifizierung von Tieren und Metallgegenständen wie Bierfässern verwendet.

Siehe auch:

24 Videos mit einer Gesamtdauer von 11 Stunden 17 Minuten.

Der erste Teil beschreibt, worum es bei der Funkfrequenzidentifikation im Allgemeinen geht, auf welchen physikalischen Gesetzen die Datenübertragung basiert, welche Standards existieren und wo Karten bestimmter Standards am häufigsten verwendet werden. Kartentypen, ihre interne Struktur, Umfang. Interaktionsmöglichkeiten zwischen Karten und Lesern.

Der zweite Teil ist der Überprüfung von EM-Marine-Standardkarten gewidmet. Formfaktor für die Kartenausführung. Einsatzgebiete. Protokolldatenübertragung von der Karte. ID-Code-Speicherformat.Kartengrundlagen. Hier wird auch die Leseschaltung berücksichtigt, Empfehlungen zur Montage und Konfiguration des Lesegeräts werden gegeben. Und schließlich wird der Algorithmus zum Übertragen des Kartenidentifikationscodes im Detail untersucht.

Der dritte Teil des Videos ist Mifare-Karten gewidmet. Aussehen der Karten, Anwendungsbereich. Das Modul basiert auf dem Spezialchip MFRC522. Anschließen des Moduls an den Mikrocontroller. Analyse der Bibliothek für die Arbeit mit dem Modul. Eine detaillierte Analyse der Arbeit mit Karten des Mifare Ultralight- und Mifare Classic-Standards.