UHF RFID – 868 MHz

LÄNK till PRODUKTERNA (klicka!)

UHF är den senaste RFID-tekniken och där man redan från början arbetade för en standardisering. Detta beror främst på aktivt arbete från användare som Walmart, Metro, US Deparment of Defence samt organisationer som EAN/GS1 i egenskap av påtryckare och finansiärer.

De primära intressenternas intresse är att kunna följa gods i försörjningskedjans (supply chain) alla led och över hela världen. Under tiden har det dock visat sig  att det, för tillfället, mest intressanta och lönsamma har varit att märka/identifiera/styra/spåra lastbärare såsom pallar, burar, racks, behållare och containers

Genast uppstod ett tekniskt problem. Teknikens ursprungsland är USA och där fann man att frekvensen 916 MHz hade egenskaper som var tillräckligt bra i kombination med att det där fanns ett ledigt utrymme i frekvensspektrat. Problemet för övriga världen var att i Europa är frekvensen upptagen av GSM-telefoni och av andra skäl blockerad i Japan/Asien.

Resultatet blev ett flertal frevensområden för UHF-tags. 865 – 868 MHz för Europa, 902 – 928 MHz för USA/Amerika och 950 – 956 MHz för Japan samt ytterligare länder och frekvenser

Eftersom man hade den verkliga viljan att ha ett globalt system blev resultatet en kompromiss innebärande en suboptimering i konstruktionen av UHF-tags. Detta innebär att man gör tags för de olika frekvenserna.

De fungerar bäst när de läses med läsare på samma frekvens och kan läsas av läsare på de andra frekvenserna fast med något sämre prestanda.

Den fortsatta teknikutvecklingen har visat att problemet med olika taggar för olika länder är ett övergående problem. Idag är de flesta taggar baserade på moderna chip – ”globala”. Detta innebär att de har, ungefär, lika bra läsavstånd oavsett var i världen de läses.

Standarderna handlar inte enbart om frekvenser utan framför allt om det protokoll som används i kommunikationen mellan läsare och tag. Detta är oberoende av vilken frekvens som används och en förutsättning för interoperabilitet mellan olika fabrikat av läsare eller tags. Ungefär som med mobiltelefoner – man kan ringa oavsett fabrikat eller modell bara den är gjord för det aktuella mobilnätets standard.

Den tekniska standard UHF RFID baseras på är ISO 18000-6c. Med denna ISO-standard i botten har EAN/GS1 skapat en applikationsstandard EPC Gen2. (EPC beskrivs i separat kapitel)

Passiva – Battery Assisted Passiva Taggar (BAP) – Aktiva Taggar

När man talar om UHF-taggar avser man oftast passiva taggar som i RFID-etiketterna. ”Passivt” innebär här dels att taggen inte har något batteri men att taggen inte på eget initiativ sänder data. Fördelar med passiv RFID är bl.a. att batteriet inte kan ta slut och att man inte har någon kostnad för batteriet och dess montering.

Battery Assisted Passiva Taggar (BAP) har ett batteri där det används som komplement till den via antennfältet överförda energin. Konsekvensen blir väsentligt längre läsavstånd och  snabbare ”uppkoppling” mot läsaren. Om läsavståndet för en normalstor passiv tagg är 6 – 8 m så är det cirka 30 m för en motsvarande BAP-tagg. Livslängden på tunnfilmsbatteriet i taggen är cirka 2,5 år. Allt tyder på att livslängden successivt kommer att förlängas.

Aktiva tags har ett inbyggt batteri för sin strömförsörjning. Därmed kan man ha ett chip med mer avancerade funktioner och få en räckvidd på upp till 100m under angivna omständigheter. Den aktiva taggen sänder sitt tagg-ID med förutbestämda intevall. Ju tätare intervall desto kortare livslängd för batteriet. När en läsare tar upp signalen från en eller flera aktiva taggar ”skapar den en intern lista” – väljer en tagg på listan och sänder kommando till övriga att hålla sig tysta tills de blir anropade.

Om flera läsare tar emot signalen från samma tagg – kan detta användas för att triangulera fram taggens aktuella position. Då har man ett Real Time Location System, RTLS. 

Det finns ISO-standarder även för semi-passiva och aktiva tags. Tekniken är ännu i ett initialt skede varför tillgången på utrusning är begränsad – men ändå snabbt ökande..

UHF labels & tags

Produkterna hittar du här:  Länk till PRODUKTERNA

Antenner till UHF-tags är vanligtvis antingen etsade fram på ett substrat eller stansade ur en tunn folie av metall. Eftersom antennen och chipp har liten tjocklek är den väl lämpad för att lamineras samman med ett etikettmaterial till en RFID-etikett.

Egenskaperna avseende läsavstånd är kopplat till antennens storlek och form. Ju större antenn desto längre läsavstånd.

För den som har lust att teoretiskt beräkna  läsavstånd för en speciell tag i kombination läsenhet och antenn – rekommenderas ”Friis´ ekvation”:

Om inte – TESTA!!

Antennens utformning kan reducera bakgrundsmaterialets negativa påverkan på läsavståndet.

Ett antal faktorer påverkar det faktiska läsavståndet i jämförelse med de avstånd som anges i databladen, bl.a.

•  POSITIVT                        -inget!
•  NEGATIVT                      -vatten  
•                                         -metall
•                                         -vissa plastmaterial
•                                         -radiotekniska störningar som trycker tillbaka antennfältet eller interfererar

Många material innehåller vatten i varierande grad, till exempel – wellpapp i vanliga kartonger – trä i en lastpall eller pallkrage. Om produkterna i kartongen eller på pallen har högt innehåll av vatten har det ytterligare negativ påverkan. Det är inte så att de inte går att läsa men det bör beaktas vid valet av antennens utformning på RFID-etiketten. Vattens påverkan gäller främst vid långa läsavstånd – på korta avstånd kan man bortse från påverkan.

Helst bör man göra tester med förutsättningar som så långt som möjligt liknar driftmiljön alternativt ge uppdraget till ett testcenter.

Ytterligare faktorer att beakta är människor som kan befinna sig mellan läsantennen och de tags som ska läsas. Människokroppen består till största delen av vatten och därmed skärmar UHF-signalerna.

Oavsiktliga läsningar kan uppstå om man inte beaktar och eliminerar riskerna för detta. Likt ljus kan UHF-frekvenserna reflekteras mot vissa ytor som metall, vattenytor, mm. Människokroppen är här en vandrande reflektor

RFID-etiketter UHF 868 MHz

Nya RFID-etiketter, i nya material och med nya egenskaper, tillförs marknaden kontinuerligt.

I dagsläget är papper det vanligaste etikettmaterialet och med tags utformade för att fungera applicerade på kartong. Pappersmaterialet är som regel avsett för att tryckas med termotransferskrift i en etikettskrivare som även kan skriva data i taggen.

Industriell tags & tags på metall

Initialt har UHF RFID-tags utvecklats och tillverkats i form av ”inlays” för att lamineras samman till en RFID-etikett.

I industriell hantering fungerar den enkla och billiga RFID-etiketten mindre bra. Etikettmaterialet som kapsling är inte tillräckligt bra för att under lång tid klara slag, nötning, fukt och utomhusmiljöer. Dessutom fungerar RFID-etiketten mycket dåligt när den appliceras på metall exempelvis container, behållare.

Allt fler tillverkare av UHF-tags för industriellt bruk lanserar produkter och numera finns UHF-tags för de flesta industriella applikationer. Att tagga metallföremål är numera inget tekniskt problem.

Den vanligaste metoden är att använda ett UHF inlay och kapsla det i lämpligt material som inte dämpar UHF-signalerna. Tillverkarna har var sina egna konstruktionstekniska metoder för att reducera metallers påverkan på läsavståndet.

Villd du veta mer om ”industriella” UHF-tags? Klicka då på länken:  Nya passiva UHF-tags för industriellt bruk

High Temp UHF tags

Den hittills vanligaste metoden för att öka tåligheten mot värme är att kapsla in chip och antenn i en isolerande massa. Ju mer isolermassa desto längre tid tar det innan chippet blir för varmt. Oftast är chippen specade till att kunna läsas upp till +70 grader C vilket innebär att man inte kan läsa taggen förrän temperaturen gått ner till +70 gr. C eller lägre.

Hösten 2007 har en tillverkare lanserat en UHF-etikett med skrivbar yta (termotransfer) som klarar + 200 gr. C i minst 30 min. Den använder EPC Class1 Generation 2 protokollet för kommunikationen med läsaren. Minnesstorlek är 96 bit i EPC-versionen eller 512 bit i UCODE versionen. Fysisk storlek – 30 mmx 130mm, tjocklek 0,3 mm.

Mer info omdetta på länken: Nya passiva UHF-tags för industriellt bruk

För ytterligare information kontakta: bengt.sunesson@identsys.se eller ring 0708-40 67 69

UHF läsare 868 MHz

Produkterna hittar du här:  Länk till PRODUKTERNA

Förenklat är läsaren en ”burk” innehållande – radiodel – CPU-del – och en kommunikationsdel. För att kommunicera med tags krävs även antenner.

Till skillnad mot övriga RFID-läsare har UHF-läsarna möjlighet att ansluta fler än en antenn. Det är av praktiska skäl. Om man ska läsa en tag på en pall under förflyttning skulle taggen ofta befinna sig på fel sida om man har bara en antenn. Därför monterar man antenner på båda sidor. Transporterar man 2 pallar i höjd – måste man även ha antenner i 2 nivåer.

Antennerna bör anslutas till läsaren med fabrikstillverkade kablar för att få hög driftstillförlitlighet.

Protokoll ”Air Interface” för tags enligt olika ISO-standarder

De flesta moderna UHF-läsare har s.k. multiprotokoll som kan hantera de flesta ”air interface” som ligger under standarden  ISO 18000-6.

Det viktigaste är att läsaren kan hantera ditt företags och dess affärspartners tags.

Standardläsare

Efter uppdateringen, mars 2006, av standarden ISO 18000-6c (EPC Gen2) introducerar tillverkarna nya läsare och de flesta med multiprotokoll.

Det som är gemensamt för alla läsare är att de kan läsa och skriva data i tags samt kommunicera med ett överordnat system via någon form av elektriskt gränssnitt.

Skillnaderna ligger bl.a. i:

Design

Tillgängliga protokoll för ”air interface”

Antalet antenner som kan anslutas

Antalet digitala in-/ utgångar för givare  och för styrning av periferiutrustning som signallampor eller portöppnare.

Förmågan att i läsaren filtrera data innan de sänds till överordnat system (tags kan läsas av flera antenner samt flera gånger och varje gång generera data)

Antalet tillgängliga elektriska interface som ex. RS23, TCP/IP, WiFI WLAN, m.f

LLRP -”Low Level Reader Protocol”

LLRP beskriver interfacet mellan RFID-läsare och klienter. Benämningen ”Low Level” kommer av att protokollet ger möjligheten till att via kommanden till läsaren styra parametrar i det protokoll som använd i luftgränssnittet mellan läsare och tagg.

Här har du en länk till EPC Global´s dokument:  EPCglobal: Low Level Reader Protocol (LLRP)

 

 

Portalläsare – “Gate Readers” – m.fl. anpassade läsplatser

I många situationer kan man montera läsare och antenn på en vägg eller stolpe.

I andra situationer, främst när det gäller stora flöden av material/gods/lastbärare måste det finnas antenner på båda sidor och kanske flera i höjd. Här måste man i de flesta fall göra ett mekaniskt arrangemang dels för att kunna montera utrustningen och dels för att passagen inte ska kunna ske utanför antennernas täckningsområde.

Utöver det behövs det givare som triggar läsaren att starta (den får bara vara aktiv när det finns något att läsa). Det bör finnas givare för riktningen – för att indikera om man kör in eller levererar ut varor.

Den här typen av läsplatser måste planeras och byggas efter varje användares speciella förutsättningar och behov.

Truckmonterade läsare

Ett komplement till fast monterade läsare är att montera antenner och läsare på trucken med anslutning till truckdator eller en ”mobile computer” d.v.s. en kvalificerad handdator. Användningen är främst där man med truck hanterar RFID-taggade lastbärare som pallar, burar, kassetter, behållare, mm.

Skillnaden mot en läsare för fast montage är bl.a. att den är konstruerad för att tåla vibrationer, stötar, mm.

Bl.a. har Intermec tagit fram en speciell läsare och ett kit för truckmontage.

Handhållna läsare – handdatorer med inbyggd UHF RFID-läsare

Produkterna hittar du här:  Länk till HANDDATORER

Eftersom den här typen av användning är krävande har dessa handdatorer Windows Mobile eller Windows CE som operativsystem. Utöver RFID-läsare kan flera varianter samtidigt även ha en inbyggd streckkodsläsare.

För kommunikation med värdsystemet finns alternativ som WiFi WLA eller GPRS för online kommunikation eller RS232/USB via kommunikationsdocka.