RFID Basic – lite grundläggande om RFID-teknik
RFID är en teknik för att lagra data elektroniskt i ett chip – till skillnad från streckkod där data lagras i ett grafiskt mönster.
Lagrade data kan beröringsfritt avläsas och uppdateras. Avstånd för att skriva till respektive läsa en RFID-tag beror på vald frekvens, fysisk storlek, miljöfaktorer, mm.
RFID är ingen produkt utan en ”verktygslåda” med många verktyg för effektivisering av informationshantering inom materialhantering, produktion, distribution, mm.
Bäst resultat får man om man använder rätt verktyg.
Systemkomponenter
För att ett RFID-system ska fungera krävs minst 3 systemkomponenter.
- Läsenhet eller skriv-/läsenhet med en radiodel och en CPU-del
- Antenn, som är avstämd för den aktuella frekvensen
- RFID-tag bestående av – antenn – RFID-chip – kapsling
Så här fungerar passiv RFID – principiellt
Radiodelen i läsenheten genererar via antennen ett radiofrekvent fält.
När en RFID-tag kommer in i fältet tar dess antennspole upp energi från fältet. Strömmen i spolen laddar upp en kondensator som i sin tur ger spänning till chippet, varefter datakommunikationen mellan RFID-tagen och läsaren börjar.
Det kan jämföras med solceller. Ljus på solcellen genererar energi. Med RFID ”belyser” man taggen med radiovågor och energi alstras.
När taggen vinner ut ur fältet är den ”stendöd”, eftersom den har ingen ström till chippet.
Läsavstådet beroende av fysisk storlek och andra omständigheter
Ju större antenn desto mer energi kan tas upp och därmed fås längre läsavstånd.
Förutom antennernas storlek finns det inget som kan påverka läsavstånden i positiv riktning. Däremot finns ett antal omständigheter som kan påverka negativt. Exempelvis:
- Metall bakom RFID-taggen eller läsantennen. Metallen ”knycker” energi en stor del av energin. som taggens chip behöver för att fungera.
- Fel orientering mellan läsantenn och tag. De bör vara parallellt orienterade för max läsavstånd.
- Radioutrustning som använder samma frekvens som RFID-utrustningen kan skapa interferens eller annan påverkan
- För höga frekvenser, 868 MHz och 2,45 GHz, ger närvaro av vatten/vätska bakom taggen eller mellan antenn och tagg en dämpande effekt
I datablad är de läsavstånd som anges att betrakta som maximala uppmätta under gynnsamma omständigheter. Man bör helst välja en tagg med läsavstånd som ger marginal för ogynnsam påverkan.
Teoretiskt skulle man kunna öka läsavstånden genom att öka uteffekten på läsarens radiodel. Tyvärr tillåts detta inte av de tillståndsgivande myndigheterna. Dock finns här skillnader mellan reglerna för Europa och bl.a. USA där högre effekter är tillåtna.
Läsavstånd beroende av frekvens
Vilka frekvenser som får användas för radioutrustning, inklusive RFID, fastställs genom internationella överenskommelser.
Frekvensområden för RFID som är tillåtna i USA kan vara förbjudna i Europa. Detta gäller bl.a. den senaste UHF-tekniken där USA`s frekvens på 916 MHz kolliderar med de Europeiska mobiltelefonfrekvenserna. Därför använder man i Europa frekvensen 868 MHz. På senare tid har EU´s radiomyndighet ETSI öppnat upp för användning av ”upper band” som frekvensmässigt är lika USA´s UHF RFID-frekvens.
För passiva taggar kan man principiellt säga att ju högre frekvens desto längre läsavstånd. Ett av skälen till detta är att antenner för höga frekvenser har riktverkan. All utstrålad effekt går i en riktning. Låga frekvenser har rundstrålande antenner d.v.s. man läser lika bra på antennens baksida som framsida.
TAGGAR PÅ METALL
”Standardtaggar” fungerar inte på metall. Eftersom den bakomliggande metallen ”knycker” energin i radiovågorna så att taggen får så lite energi att chippet inte fungerar.
För att de ska fungera även på metall lägger man vid tillverkningen in ett HF-skärmande material. ”On metal” taggar fungerar utmärkt. Det finns ”på metall” taggar samtliga RFID-frekvenser även inkluderande NFC.
Du hittar ett urval av ”på metall” taggar här.
Read/write eller Read Only tags?
Read/write innebär att taggen har ett skriv-/läsbart minne ungefär som ett ”trådlöst” USB-minne.
Read Only innebär att minnet enbart kan läsas. I många fall är detta från början ett skriv-/läsbart minne som av tillverkaren programmerats med ett nummer och därefter låsts så att dessa data vare sig kan raderas eller skrivas över.
Har man ett behov av förändringsbara data i taggen ska man naturligtvis använda Read/write tags. Fördelen med read only tags är att varje tag har ett garanterat unikt ID-nummer och man kan utesluta risken för dubbletter. Ofta används detta ID som en pekare mot databasen där kopplingar görs till den produkt/behållare/lastbärare taggen är knuten till.
De flesta RFID-taggar på alla frekvenser är skriv-/läsbara och de flest chip har även ett UID (Unique IDentification number) som är ”hårdprogrammerat” av chiptillverkaren. Detta ID kan INTE raderas. Skrivbara minnesareor kan skyddas med bl.a. lösenord.
Temperaturers påverkan på tags
De flesta chiptillverkare anger -20° C till + 70°C som arbetstemperaturer. Lägre temperaturer är oftast inget problem. Minnet fungerar igen när det blir varmare. Vid väsentligt högre temperaturer kan minnet förstöras men oftast är det lödningarna mellan antenn och chipp som smälter.
Egentligen handlar det inte enbart om temperatur utan kombinationen med den tid taggen exponeras för värmen. Värmetåliga tags konstrueras med ett kapslingamaterial, i rätt mängd, som fördröjer värmens inträngande till chippet.
Det finns speciella ”high temp taggar” som klarar att befinna sig i + 300 gr. C i 1 timma- utan att förstöras. Man kan inte läsa en tagg som har förhöjd temperatur d.v.s. högre än 80 gr.C. En ”het tagg” måste alltså svalna för att kunna läsas.
Du hittar ”high temp taggar” här.
Radioaktivitet & gammastrålning
RFID-märkning för spårbarhet av radioaktivt material och av behållare med radioaktivt avfall har fram till nu varit ett problem eftersom strålningen har ”dödat” elektroniken i taggarna.
Detsamma har även gällt för RFID-taggning av utrustning som steriliseras med gammastrålning.
Numera finns det RFID-taggar baserade på en ny typ av RFID-chip UHF EPC G2 som tål exponering för gammastrålning.
Ge oss förutsättningarna så kan vi bedöma om det kan fungera även i din radioaktiva miljö.