Co to jest RFID i jak działa?

RFID (Radio-frequency identification) rozwija się wykładniczo we wszystkich branżach do tego stopnia, że oczekuje się, iż rynek RFID osiągnie poziom $14,69 mld euro w 2026 r. przy CAGR na poziomie 9,3%. W tym momencie jasne jest, że technologia ta będzie dostępna dla konsumentów przez długi czas w różnych formach. Dlatego ten blog zawiera kompletny przewodnik na temat tego, czym jest RFID i jak działa.

Czym jest RFID (identyfikacja radiowa)?

Identyfikacja radiowa, znana również jako RFID, to technologia komunikacji bezprzewodowej, która jest szczególnie wykorzystywana jako medium do komunikacji zbliżeniowej. Mówiąc dokładniej, RFID to elektromagnetyczna metoda komunikacji, w której znaczniki RFID z cyfrowym kodowaniem danych są umieszczane na obiektach lub systemach, dzięki czemu czytniki RFID mogą je jednoznacznie wykrywać w różnych zastosowaniach.

Technologia RFID jest wszechstronna w rozwoju i wdrażaniu. Większość aplikacji RFID opiera się na innowacyjnym wykorzystaniu tagów RFID i czytników RFID. Tagi te są w zasadzie małymi urządzeniami elektronicznymi, które mogą przechowywać niewielkie dane. Czytniki RFID przesyłają energię EM do tagów w celu wykrycia ich obecności poprzez odczytanie ich unikalnych informacji.

RFID może być przydatny do śledzenia różnych obiektów, sterowania siłownikami, kontroli dostępu, wymiany informacji i innych tego typu rozwiązań. Co więcej, tagi RFID mogą pracować z bateriami lub bez nich, w różnych rozmiarach i z różnych materiałów. Tagi RFID są również dostępne na całym świecie za pośrednictwem różnych producentów, zapewniając długowieczność produktów zaprojektowanych z wykorzystaniem RFID.

RFID kontra kody kreskowe: w czym RFID jest lepszy od swojego poprzednika?

Często niektóre zastosowania przemysłowe traktują tagi RFID jako inteligentne etykiety. Jednak przed nadzwyczajnym przyjęciem RFID, drukowane kody, takie jak kody kreskowe i kody QR, służyły wielu obecnym zastosowaniom RFID. Kody kreskowe często służą do przesyłania niewielkiej ilości informacji za pomocą lasera optycznego.

Kody drukowane sprawiły, że ręczne rejestry i etykiety stały się absolutną koniecznością, ponieważ ograniczyły błędy, koszty i wprowadziły wydajność technologiczną do śledzenia i inwentaryzacji. Prawie każdy przedmiot, który przechodzi przez łańcuchy dostaw, wchodzi w interakcję z kodami kreskowymi, a rynek kodów kreskowych był wart $6,79 mld euro w 2020 r., mimo że adaptacja kodów kreskowych jest naprawdę tania.

Przejście z kodów kreskowych na RFID jest dość podobne do tego, jak kody kreskowe zmieniły ręczne rejestrowanie. Systemy RFID są dokładniejsze, bardziej zaawansowane, szybsze i wygodniejsze niż kody kreskowe - nadążając za rosnącymi oczekiwaniami handlu detalicznego i przemysłu. Oto szczegółowe zestawienie różnic między znacznikami RFID a kodami kreskowymi:

Porównanie to nie musi jednak oznaczać, że technologia RFID całkowicie zastąpi kody kreskowe lub kody QR. Zamiast tego technologie te razem mogą stworzyć możliwości dla doskonałych wdrożeń, w których obie mogą dodać unikalną wartość.

Jakie są najważniejsze zalety technologii RFID?

RFID wykorzystuje pole elektromagnetyczne do wykrywania, identyfikacji i śledzenia obiektów w pomieszczeniu. Oferuje szereg zalet w porównaniu z rozwiązaniami ręcznymi lub kodami kreskowymi, jak opisano powyżej. Oto niektóre z korzyści płynących z jego wdrożenia:

1. Bycie niedrogim

Tagi RFID mogą być tańsze dla większości zastosowań i mogą służyć każdemu rozwiązaniu przez bardzo długi czas bez konieczności konserwacji. Dlatego też rozwiązania RFID są niedrogie we wdrożeniu, a niektóre z nich mogą nawet służyć potrzebom jednorazowym.

2. Formfactor

Tagi RFID są dość małe i cienkie, dzięki czemu można je dopasować do różnych kształtów i rozmiarów w zależności od zastosowania. Taka elastyczność pozwala projektantom marek i produktów preferować RFID w stosunku do innych technologii bezprzewodowych.

3. Jednoczesne odczyty

Tagi RFID mogą być odczytywane jednocześnie, jeśli znajdują się w zasięgu czytnika RFID, Antena czytnika RFID może emitować fale radiowe i wykrywać wszystkie aktywne/pasywne etykiety RFID, nawet do 100 tagów jednocześnie. Dzięki temu RFID jest idealnym wyborem do masowych zastosowań przemysłowych.

4. Wyjątkowość

Każdy tag RFID jest unikalny, co eliminuje możliwość podrabiania w większości zastosowań. Taki unikalny identyfikator pomaga implementatorowi śledzić użytkowników, obiekty, autoryzacje dostępu, zakupy i cykl życia produktu.

5. Bezpieczna dokumentacja

W przypadku RFID większość identyfikacji i rejestrowania odbywa się za pośrednictwem oprogramowania pośredniczącego, co eliminuje możliwość ręcznych manipulacji. Ponadto dostęp do informacji RFID mają tylko upoważnione osoby.

6. Automatyzacja

Czytniki RFID mogą odczytywać znaczniki RFID w dowolnym kierunku bez komunikacji Line-of-Sight communication. Pozwala to na umieszczenie czytników RFID w taki sposób, aby automatycznie wykrywały wszelkie znaczniki RFID w bliskiej odległości, co czyni je idealnymi dla firm produkcyjnych, łańcucha dostaw i handlu detalicznego.

7. Wytrzymałość w każdym środowisku

Tagi RFID mogą wytrzymać każdy rodzaj środowiska bez uszczerbku dla ich możliwości i wydajności. Dlatego rozwiązania RFID mogą stać się niezawodnym wyborem dla niestabilnych i niebezpiecznych środowisk, w których inne technologie mogą mieć ograniczenia.

Co więcej, zalety rozwiązań RFID nie ograniczają się tylko do nich. RFID jest również bardzo łatwa w użyciu i może oferować różnorodne specyfikacje do różnych zastosowań. Korzyści te sprawiają, że RFID jest kuszącym wyborem dla wdrożeń przemysłowych i konsumenckich.

Koncepcja działania RFID

Rozwiązania RFID działają na zasadzie fal radiowych EM, a ich działanie różni się nieco od innych technologii bezprzewodowych. Systemy RFID działają w oparciu o podstawowy przepływ pracy, jak podano poniżej:

• Czytnik RFID wysyła sygnały radiowe do otoczenia
• Każdy otaczający tag RFID wykrywa sygnały radiowe i zasilanie z tych fal EM.
• Zasilane tagi RFID wysyłają unikalny sygnał radiowy do czytnika RFID.
• Czytnik RFID wykrywa wszelkie takie unikalne fale radiowe, aby zdekodować z nich dane w celu unikalnej identyfikacji.
• Czytnik RFID rejestruje lub zapisuje takie wykrycie w aplikacji lub podstawowej bazie danych zgodnie z rozwiązaniem systemowym użytkownika.

Jakie są różne rodzaje systemów RFID?

Różne typy systemów RFID mogą pomóc w dalszym zrozumieniu różnych implementacji RFID. Przede wszystkim wykorzystanie różnych częstotliwości może pomóc rozwiązaniom RFID w ich unikalnej charakterystyce. Chociaż każdy kraj ma inne standardowe częstotliwości operacyjne, oto ogólny pomysł:

• RFID o niskiej częstotliwości:

W zakresie od 30 kHz do 500 kHz, rozwiązania RFID o niskiej częstotliwości zaspokajają potrzeby transmisji na krótkie odległości, takie jak interakcje przy dotknięciu. Mogą one zaspokoić unikalne potrzeby wykrywania RFID od kilku cali do stóp, w zależności od ich konfiguracji. Typowe przeciętne systemy LF działają z częstotliwością 125 kHz.

• RFID wysokiej częstotliwości:

Wysoka częstotliwość RFID zwykle działa przy 13,56 MHz i może wynosić od 3 MHz do 30 MHz. Systemy RFID HF mogą obsługiwać aplikacje o nieco większym zasięgu niż systemy LF do kilku stóp.

• RFID o ultra wysokiej częstotliwości

Używane często do śledzenia zasobów przemysłowych, systemy Ultra High-Frequency zazwyczaj działają przy 433MHz i mogą mieć zakres od 300 MHz do 960 MHz, podstawowa częstotliwość to 433 MHz, 860-960 MHz. Może odczytywać w pomieszczeniach powyżej 25 stóp.

• Mikrofale RFID

Mikrofalowe systemy RFID lub systemy RFID o super wysokiej częstotliwości mogą mieć zasięg nawet do kilkuset stóp, w zależności od częstotliwości systemu, w dowolnym miejscu między 2,45 GHz a 5,8 GHz.

Częstotliwości systemów RFID różnią się w zależności od norm i polityki każdego kraju. Powyższe dane dają ogólne pojęcie o różnych częstotliwościach, ich zasięgu komunikacji i potencjalnych zastosowaniach systemów RFID.

Architektura i elementy składowe systemu RFID

Systemy RFID składają się zasadniczo z dwóch głównych elementów: tagów RFID (etykiet RFID) i czytników RFID. Każdy czytnik RFID jest w zasadzie nadajnikiem-odbiornikiem RFID z anteną do przesyłania energii RF. Energia ta może być następnie wykorzystana do wykrywania znaczników RFID w oparciu o ich charakter.

Istnieją dwa rodzaje czytników RFID, w tym czytniki stacjonarne i czytniki mobilne. Oba służą różnym zastosowaniom w zależności od potrzeby przenośności. Podczas gdy typy znaczników i czytników są kluczowymi głównymi elementami, innym kluczowym obszarem jest oprogramowanie, które jest używane jako interfejs użytkownika do rejestrowania danych RFID, a nawet wizualizacji ich zgodnie z potrzebami użytkownika.

Aby zanurzyć się głębiej, istnieje kilka ważniejszych elementów, które mogą wpływać na wydajność rozwiązania RFID. Niektóre z tych parametrów obejmują typ znaczników, częstotliwość pracy, środowisko pracy, wymaganą dokładność, inne znaczniki RFID w pobliżu itp. Właściwy partner inżynieryjny lub dostawca może pomóc w określeniu tych elementów systemu i stworzeniu odpowiedniej architektury systemu.

Różne rodzaje tagów RFID i ich zastosowanie

Na rynku dostępnych jest kilka tagów RFID, które spełniają unikalne potrzeby. Tagi RFID są często dzielone na kategorie w oparciu o ich działanie, częstotliwość RFID, materiał itp. Oto podział niektórych typów tagów RFID w oparciu o ich działanie:

• Aktywne tagi RFID:

Aktywne tagi RFID to typ tagów RFID, które posiadają źródło zasilania wewnątrz urządzenia. Aktywne tagi RFID są dostarczane z zasilaczem i dlatego nie polegają na sygnałach radiowych odbiornika w celu zasilania i nadawania. Takie tagi są drogie i zazwyczaj systemy RFID wysokiej częstotliwości wymagają takiego wbudowanego źródła zasilania.

• Pasywne tagi RFID:

Pasywne tagi RFID to najbardziej popularny rodzaj tagów RFID dostępnych na rynku. Takie tagi są tanie, zgodne i mniejsze do wdrożenia. Pasywne tagi RFID sprawdzają się w aplikacjach zbliżeniowych, w których wystarczy mniejszy zasięg. Ich zasilanie opiera się na sygnałach radiowych interrogatora.

• Półpasywne tagi RFID (hybrydowe tagi RFID):

Półpasywne tagi RFID stanowią pośrednie rozwiązanie dla aktywnych i pasywnych tagów RFID. W przeciwieństwie do pasywnych tagów RFID, te tagi są wyposażone w baterię zapewniającą większy zasięg. Nie mają one jednak wbudowanego nadajnika, jak aktywne tagi RFID. Dlatego też mają mniejszy zasięg niż aktywne tagi RFID. Może to być odpowiednie rozwiązanie do wykrywania, śledzenia i alarmowania.

Oprócz tych trzech typów, tagi RFID można również podzielić na podstawie ich zastosowania i użytych materiałów, jak podano poniżej:

• Odporność na ciecze:

Etykiety RFID mogą być często używane do zastosowań, w których są narażone na kontakt z cieczami, czy to do śledzenia próbek laboratoryjnych, czy do prania. W związku z tym ważne jest stosowanie odpowiedniej ochrony etykiet RFID, która może wytrzymać narażenie na działanie cieczy i działać doskonale.

• Odporność na temperaturę:

Podobnie jak ciecz, ciepło lub zimno, środowiska są częścią interakcji, gdy mamy do czynienia z maszynami/urządzeniami przemysłowymi. Etykiety RFID mogą być wykonane z odpowiednich materiałów, aby wytrzymać trudne warunki, a nawet ogień. Materiały odporne na ciepło, takie jak nylon, teflon lub ceramika, mogą być doskonałe do ochrony chipsetów RFID.

• Powierzchnie metalowe:

Wytrzymałe tagi RFID klasy przemysłowej są używane do pracy na powierzchniach metalowych. Znaczniki te często wykorzystują UHF, dzięki czemu metalowa powierzchnia nie wpływa negatywnie na działanie systemu RFID. Takie tagi są często wykonane z solidnych materiałów i mogą wytrzymać montaż.

• Elastyczne tagi:

Jak sama nazwa wskazuje, elastyczne przywieszki mogą wspierać produkty tekstylne lub detaliczne produkty modowe, w których przywieszka jest wykonana z podobnego materiału i może idealnie zginać się i łączyć z przedmiotem. Elastyczne tagi są często używane w urządzeniach do noszenia i podczas zawodów sportowych.

• Do wydrukowania:

Dla logistyki i łańcuchów dostaw, drukowalne etykiety RFID są najbardziej korzystnym typem, ponieważ producenci mogą drukować własne etykiety RFID po niższych kosztach i uzyskać doskonałą identyfikowalność produktu. Wykonane głównie z papieru lub plastiku, etykiety te są dość niedrogie.

Najpopularniejsze zastosowania RFID

Aplikacje RFID dość szybko zyskały na popularności w niektórych zastosowaniach i branżach. Oto kilka przykładów takich zastosowań:

• Zarządzanie zapasami

Zarządzanie zapasami było sektorem zdominowanym przez kody kreskowe, w którym ręczne prowadzenie dzienników było zbędne i nieefektywne. Podobnie RFID może teraz sprawić, że zarządzanie zapasami będzie jeszcze bardziej wydajne dzięki jednoczesnym odczytom i ustaleniom. Firmy mogą teraz uzyskać w czasie rzeczywistym dokładne informacje o każdym rodzaju zapasów, które są dostępne w magazynie.

• Śledzenie zasobów wewnątrz budynków w czasie rzeczywistym

Śledzenie zasobów wewnętrznych w czasie rzeczywistym odnosi się do możliwości znalezienia określonego obiektu lub sprzętu, a nawet osoby w obiekcie. Śledzenie zasobów w pomieszczeniach może być możliwe tylko wtedy, gdy zastosowane zostanie precyzyjne i niedrogie rozwiązanie technologiczne, takie jak RFID.

• Zarządzanie łańcuchem dostaw

Usługi zarządzania jakością łańcucha dostaw mogą zostać znacząco przekształcone dzięki wdrożeniu RFID. RFID może śledzić produkt, który przechodzi przez różne etapy zarządzania łańcuchem dostaw, aby znaleźć wszelkie luki w wydajności lub obszary wymagające poprawy.

• Rozwiązania płatnicze

Rozwiązania płatnicze oparte na RFID są jednymi z najbardziej popularnych i szeroko stosowanych zastosowań RFID. Karta RFID LF może być używana do łączenia się z użytkownikiem i mierzenia jego wydatków lub transakcji.

• Rozwiązania do zakupów detalicznych

Rozwiązania w zakresie zakupów detalicznych, takie jak wykrywanie kosztu koszyka, zautomatyzowane kasy, ochrona przed fałszerstwami i wykrywanie kradzieży to kilka kluczowych zastosowań RFID dla konsumentów. Rozwiązania te można całkowicie zautomatyzować za pomocą odpowiedniego rozwiązania RFID.

Porównanie RFID z innymi technologiami bezprzewodowymi

RFID jest jedną z niewielu metod komunikacji zbliżeniowej lub bezprzewodowej krótkiego zasięgu dostępnych na rynku. NFC. Inne technologie bezprzewodowe, takie jak BluetoothUWB (Ultra-wide Band) lub Wi-Fi są zupełnie inne w ich implementacji i działaniu w porównaniu do RFID.

Główna różnica między RFID a tymi technologiami polega na tym, że RFID jest używany tylko do identyfikacji, autoryzacji, kontroli i śledzenia. Z drugiej strony, technologie bezprzewodowe koncentrują się na komunikacji w czasie rzeczywistym i dwukierunkowej wymianie danych.

Takie technologie bezprzewodowe dalekiego zasięgu wymagają znacznie większej mocy, kosztów inwestycyjnych i zapewniają ogromny zasięg komunikacji w porównaniu z większością rozwiązań RFID, które są niedrogie, małe i energooszczędne. Jednak porównanie RFID do Bluetooth lub Wi-Fi nie jest porównaniem jabłka do jabłka, ponieważ technologie te mogą współistnieć i oferować to, co najlepsze z każdej platformy technologicznej.

Wnioski

Można bezpiecznie założyć, że taki rozwój RFID sprawia, że jest to jedna z najbardziej znanych i długotrwałych technologii bezprzewodowych. Taka popularność i przyjęcie RFID sprawiły, że jest to łatwa implementacja z dużą ilością zasobów i dostawców. Skontaktuj się z nami już dziś, aby omówić swoje potrzeby i pomysły związane z RFID.