Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрические приборы и устройства, Схемы на микроконтроллерах » Радиочастотная идентификация (RFID): принцип работы и применение
Количество просмотров: 49588
Комментарии к статье: 5


Радиочастотная идентификация (RFID): принцип работы и применение


Что такое RFID технология? Как работает оборудование RFID. Виды и особенности применения RFID-меток в современном мире. Преимущества перед обычными идентификаторами. 

RFID (Radio Frequency Identification) — это способ обеспечения хранения и передачи информации из удобного носителя-метки в нужное место, с помощью специальных устройств. Такие метки-идентификаторы позволяют облегчить распознавание различных объектов: товаров в магазине, подвижных средств при транспортировке, помогают определять их местоположение, могут идентифицировать людей и животных, не говоря уже о широких возможностях идентификации документов и имущества.

RFID — метод автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках.

Что такое RFID-метка

Принимаемая RFID-меткой от антенны электромагнитная волна активизирует ее, и становятся возможными как запись данных на метку, так и считывание данных с метки. Антенна служит таким образом многофункциональным каналом связи между приемопередатчиком и меткой, полностью обеспечивающим процессы передачи и получения данных.

Как работает технология RFID

Антенны различных форм и размеров могут встраиваться в сканеры, ворота, турникеты, - в разные средства для работы с RFID-метками, с целью обеспечения доступа к информации, хранящейся в метках товаров, предметов, людей, транспорта и т. д. - всего, что перемещается через зону действия антенны сканера, и имеет на себе RFID-метку.

RFID-метка

Антенна может непрерывно работать и постоянно считывать метки в большом количестве, все время опрашивая их, либо может включаться на некоторое время по сигналу от оператора. Антенна с приемопередатчиком и декодером часто находятся в одном общем корпусе, чтобы сигнал от антенны сразу бы демодулировался, расшифровывался и передавался бы через стандартный интерфейс на ПК для дальнейшей обработки полученных данных. 

 

Сама метка обычно содержит в себе антенну, приемник, передатчик, и память для хранения данных. Энергию метка получает из радиосигнала антенны считывателя или от собственного источника питания, после получения внешнего сигнала, метка отвечает собственным сигналом, в котором содержится определенная идентификационная информация (смотрите - Системы автоматической идентификации). Таким образом RFID-метки — это своего рода этикетки, только более умные.

Принцип работы RFID

Запись информации на RFID-метку

На метку информация может быть записана разными способами, в зависимости от конструкции метки. Так, RFID-метки могут быть следующих типов:

  • R/O – метки только для считывания (Read Only), когда данные заносятся на стадии изготовления метки, и больше не изменяются;

  • WORM – метки для однократной записи и последующего многократного считывания (Write Once Read Many), в такие метки на производстве не заносят никаких данных, информация записывается пользователем единожды, затем может многократно считываться;

  • R/W - метки для многократной записи и последующего многократного считывания информации (Read/Write).

Пассивные и активные RFID-метки

Пассивная RFID-метка способна работать без собственного источника энергии, она получает энергию для питания только от сигнала сканера. Такие метки меньше по размеру чем активные, легче по весу, дешевле в производстве, и отличаются неограниченным сроком эксплуатации — это их главное достоинство.

Условный недостаток пассивной RFID-метки — необходимо устройство считывания достаточно большой мощности. Активная метка отличается наличием встроенной батареи или потребностью в присоединяемой батареи.

Такие метки взаимодействуют с антенной сканера на большем расстоянии чем пассивные метки, поскольку им требуется меньше мощности от антенны в процессе работы — это главное достоинство активных меток, они отличаются дальностью считывания в 2-3 раза большей, чем пассивные метки, к тому же активная метка может двигаться с высокой скоростью через зону действия сканера, и все равно успеет сработать.

Как пассивные, так и активные метки по возможностям записи/считывания, однократной/многократной, - могут широко различаться независимо от способа питания.

Устройство RFID-метки

Устройство RFID-метки

Приемник, передатчик, антенна и блок памяти — вот основные части RFID-метки. Все кроме антенны помещается в корпус маленькой микросхемы — чипа, поэтому с виду может показаться что метка состоит лишь из многовитковой антенны и чипа. В активных метках есть еще одна часть — источник питания, литиевая батарейка например.

Преимущества RFID-меток перед графическими идентификаторами

Штрих-код печатается всего один раз на стадии производства и упаковки, а информация на RFID-метке может быть не только полностью изменена, но и дополнена. Метки могут считываться сразу в большом количестве благодаря механизму антиколлозии, чего сложно достичь для графических кодов.

Несмотря на то что матричные коды способны вмещать относительно большие объемы данных, им требуются большие площади для нанесения кодов, например чтобы штрих-кодом записать 50 байт, потребуется лист формата А4, в то время как RFID-метка с чипом площадью всего 1 квадратный сантиметр легко вместит 1000 байт.

Запись на метку достаточно быстра, а графические коды нужно сначала набирать, затем печатать и наклеивать, да еще и сохранить целостность изображения.

С RFID-идентификаторами все проще, достаточно на стадии производства «имплантировать» метку в упаковку (не обязательно снаружи), затем бесконтактным способом записать данные, и метка будет вечной (не менее 1000000 взаимодействий с антенной сканера), скрытой внутри изделия метке не страшны ни грязь, ни пыль.

К тому же данные записанные на метку, целиком или частично, можно при необходимости защитить от считывания или перезаписи паролем — это надежный способ защиты от подделок. При этом считывание происходит при любом положении метки в зоне действия сканера — это удобнее чем графический код, который нужно ровно поднести к сканеру.

Частоты в зависимости от области применения

Там где требуется высокая скорость считывания, к примеру для контроля автомобилей в движении, вагонов на железной дороге, в системах сбора отходов — используют высокие частоты 850-950 МГц и 2,4-5 ГГц.

Высокочастотные сканеры монтируются в ворота или шлагбаумы, а RFID-метка (транспондер) устанавливается, например, на лобовом стекле автомобиля. Дальность взаимодействия метки со сканером составляет от 4 до 8 метров, что создает благоприятные условия для людей, поскольку считывающее устройство располагается вне их досягаемости.

В настоящее время очень популярен среднечастотный диапазон 10-15 МГц. Он используется в транспортных и других аналогичных приложениях, где требуется работа с перезаписываемыми картами, смарт-картами и т. д. Многие нынешние смарт-карты работают как раз как RFID-метки средневолнового диапазона.

Диапазон низких частот 100-500 Кгц действует на небольшом расстоянии между сканером и объектом, не более 50 см, иногда меньше 10 см.

Большая антенна компенсирует небольшую дальность взаимодействия, однако помехи от высоковольтных линий, компьютеров и даже энергосберегающих ламп могут помешать работе системы. Но все равно во многих системах управления доступом (склады, проходные) низкие частоты для работы с бесконтактными RFID-картами применяются. Кроме того низкочастотный диапазон используется для бесконтактной идентификации животных и металлических предметов, таких например как пивные кеги.

RFID и Ардуино

Крошечные метки, которые отправляют и хранят данные, питаются от радиоволн и достаточно малы, чтобы их можно было встроить под кожу - RFID используется повсюду, но остается захватывающей технологией:

В настоящее время технологии радиочастотной идентификации очень сильно связаны с Internet Of Things (Интернет вещей).

Концепция Интернет вещей, как и многие другие концепции вычислительных сетей и Интернет, зародились в 1999 году в Массачусетском технологическом институте (США). Концепция заключалась в осмысливании перспектив широкого применения средств радиочастотной идентификации (RFID) для взаимодействия физических предметов между собой и с внешним окружением.

Подробнее о том, что это такое читайте в статье Концепция интернет вещей

Iot на примерах: 10 примеров использования IoT (интернет вещей) и Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Более подробно познакомится с технологией радиочастотной индентификации (RFID), научиться считывать и распознавать радиочастотные метки (RFID-метки) можно в курсе Максима Селиванова - Создание устройств на микроконтроллерах на языке С.

Специалист в сфере интернета вещей разрабатывает ПО для умных устройств — гаджетов, оснащённых аппаратной платформой. Медицина, промышленность, беспилотные автомобили, умные дома и города, — спрос на специалистов растёт с каждым годом.

Андрей Повный 

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрические приборы и устройства, Схемы на микроконтроллерах

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Системы автоматической идентификации: штрих-код, технология RFID, биометрия
  • Элементы и коммуникационные технологии для построения Умного города
  • Интернет вещей (IoT) – технология будущего, которая меняет мир уже сегодня
  • Метод электромагнитной индукции при беспроводной передаче энергии
  • Умные замки: обзор рынка в 2021 году
  • Биометрические замки - устройство, принцип действия, разновидности
  • Как выбрать антенну для телевизора: основные критерии и советы
  • 10 примеров использования IoT (интернет вещей)
  • Умное сельское хозяйство: примеры автоматизации современного сельскохозяйст ...
  • Электромагнитные исполнительные устройства: виды и применение
  • Категория: Электрические приборы и устройства, Схемы на микроконтроллерах

    Internet of Things, Кодовые замки, Цифровая электроника, Виды микроконтроллеров, Охранные устройства, Встраиваемые системы, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Олег | [цитировать]

    Есть 2 элементарных компонента: оборудование для чтения/записи: отвечает за передачу радиоволны, которая осуществляет «индуктивную связь» с RFID-меткой. В ответ оно считывает волну, переданную RFID-меткой, обрабатывает ее и, как правило, может повторно передать ее в систему более высокой иерархии. Как правило, его также можно использовать в качестве оборудования для ввода в эксплуатацию, то есть для загрузки информации в RFID-метку или его настройки. В зависимости от потребности применения существует множество вариантов исполнения, как конструктивных, так и рабочих частот. Устройство-носитель данных или «RFID-метка». Обычно получает энергию и информацию от радиочастотной волны, посылаемой оборудованием для чтения/записи, путем индукции в его антенне или петле, и с ее помощью записывает данные в свою память типа EEPROM или RAM (в этом случае они имеют свой собственный аккумулятор) в зависимости от модели, а затем могут повторно передать ее. Модели RFID-меток сильно отличаются друг от друга, в зависимости от дизайна, в зависимости от того, где и как они будут использоваться, с разным объемом памяти. Для каждого вида частота передачи может варьироваться от 125 кГц (и работа при температуре до 130 ° C) до 2,45 ГГц (с диапазоном 300 м). Это система идентификации, такая же простая, как штрих-коды, но более интеллектуальная и надежная, с высокой гибкостью и низкой стоимостью, с коммуникацией через RFID.

      Комментарии:

    #2 написал: следователь 14/88 | [цитировать]

    Как по быстрому узнать есть в теле чип или нет?!

      Комментарии:

    #3 написал: Михаил Иванов | [цитировать]

    Радар, изобретенный в 1935 году шотландским ученым сэром Робертом Александром Уотсоном-Уоттом, можно считать началом радиочастотной идентификации. Во время Второй мировой войны он использовался для предупреждения о приближающихся самолетах. Однако у него был недостаток, нельзя было определить, союзный это самолет или вражеский. Немцы обнаружили, что если самолет наклоняется в ту или иную сторону, это меняет радиосигнал. Благодаря такому наклону оператор радара на земле мог определить, был ли это самолет союзников или противника. По сути, это была первая пассивная система RFID. Первая активная идентификация дружественных или вражеских самолетов (IFF) также была разработана ученым Робертом Александром Уотсоном-Уоттом. На британский самолет был установлен передатчик, который принимал сигнал от радиолокационных станций на земле и возвращал сигнал, который идентифицировал самолет как дружественный. Марио В. Кардулло утверждает, что первый патент на активную RFID-метку с перезаписываемой памятью он получил в США 23 января 1973 года. В том же году Чарльз Уолтон, бизнесмен из Калифорнии, получил патент на транспондер, который можно использовать чтобы отпереть дверь. С помощью этого транспондера можно было открыть дверь без использования ключа. Транспондер содержался на карточке, прикрепленной к считывателю на двери. Если считыватель обнаруживал действительный номер, отправленный с чипа карты разблокировки, он открывал дверь. Позже Чарльз Уолтон передал лицензию на технологию Schlage, производителю замков. В настоящее время технология RFID используется и совершенствуется новой системой NFC, расширяя их возможности и использование.

      Комментарии:

    #4 написал: Леонид Дробышев | [цитировать]

    Теория информации - это фундаментальная наука, но ее часто недостаточно понимают. В современном мышлении теория информации в первую очередь занимается способами передачи и хранения части информации с использованием минимума данных. Информация — это то, что нужно нашему мозгу, чтобы вызвать мысль или идею, например картинку. Данные — это цифровой материал, который нам нужен для представления информации, например компьютерный файл JPG. Теория информации пытается описать, сколько данных нам необходимо удовлетворительно описать информацию на соответствующем уровне. Работа инженера всегда связана с компромиссами, и хотя передача или хранение изображений обходится дорого или медленно, теория информации позволяет нам использовать минимальную полосу пропускания, доставляя как можно больше полезной информации. Диски MP3, DVD и формат JPG — все это триумф сжатия данных, который стал возможен только благодаря искушенным теоретикам информации.

      Комментарии:

    #5 написал: Сергей | [цитировать]

    Радиочастотная идентификация (RFID) - это технология автоматической идентификации объектов с использованием радиосигналов. RFID-метки представляют собой небольшие устройства, которые содержат информацию о предмете и могут быть прочитаны на расстоянии с помощью RFID-ридера.

    Работа RFID-системы основана на принципе передачи радиоволн между меткой и ридером. RFID-метка состоит из двух основных компонентов: антенны и интегральной схемы (ИС). Антенна служит для приема и передачи радиосигналов, а ИС содержит информацию о предмете, такую как уникальный идентификатор, данные о производителе и т.д.

    Процесс считывания RFID-метки происходит следующим образом: RFID-ридер генерирует радиосигнал, который передается на антенну метки. Затем сигнал обрабатывается ИС, и информация, содержащаяся в метке, передается обратно на ридер. После этого информация обрабатывается и отображается на экране ридера или передается на компьютер для дальнейшей обработки.

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     


    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2023 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.