Print

RFID principy fungování a možnosti využití

-- 24.02.2014

RFID, podobně jako oheň, je dobrý sluha, ale zlý pán. Při úvahách o jeho možném nasazení je vhodné vědět několik základních faktů o principech,  typech a rizicích RFID. Tento článek si neklade za cíl popis RFID do všech detailů, ale spíše poskytnutí všeobecného přehledu na „uživatelské“ úrovni.

Princip

RFID je zkratka „radio-frequency identification“, tedy metoda automatické identifikace založená na rádiové komunikaci mezi čtečkou a identifikačním prvkem (tzv. RFID tag nebo jen tag). Čtečka vysílá rádiový signál, tag odpovídá vysíláním svého identifikačního čísla (unikátní identifikátor daného RFID čipu), případně odesláním obsahu své datové paměti.

Frekvence a standardy

RFID není „jedno“, právě naopak. Prvním dělením je rádiová frekvence, na které http://udrzbapodniku.cz/fileadmin/grafika/Bar%C4%8Da/Cas_Unor_2014/pointx_1.JPGfunguje komunikace čtečka–tag. Zde rozlišujeme 3 hlavní skupiny: LF (125kHZ nebo 134kHz), HF (13,56MHz) a UHF (868Mhz pro Evropu). Existují RFID systémy, které pracují i s jinými frekvencemi, např. 2,4GHz, ale to už je tak trochu mimo „hlavní proud“. Aby to nebylo tak jednoduché, vyskytují se i standardy definující komunikační protokol čtečka–tag, obsah paměti tagu nebo i zabezpečení informací uložených v tagu: ISO 15693, ISO1443 (ve variantě A, B, B'), ISO18000, EPC. Ve skupině ISO1443 (osobní identifikace, elektronické jízdenky atp.) je navíc možné se setkat s pojmy, jako je Mifare, Desfire, Calypso. Prostě trochu elektronická džungle! Proto je vždy dobré ověřit si v praxi, že příslušná čtečka a tag spolu komunikují, a vyloučit tak případné problémy.

Význam některých RFID standardů:

• ISO 15693 – standard pro RFID v pásmu HF (13,56Mhz), určeno pro obecné použití
• ISO 1443 – standard pro RFID v pásmu HF (13,56Mhz), aplikace pro identifikaci osob (řeší zabezpečení údajů uložených na čipu)
• ISO 18000-6 – standard pro RFID v pásmu UHF
• EPC – standard organizace GS1 (dříve EAN), definuje strukturu a obsah informace v RFID čipu, zejména pro potřeby logistiky a obchodu

RFID tag

S označením „tag“ se v souvislosti s RFID setkáváme často, proto je asi dobré objasnit význam tohoto pojmu: jedná se o finální provedení označovacího RFID prvku; tag již lze upevnit např. na výrobek, který má být označen. Tag se skládá ze tří hlavních částí: RFID čip, anténa pro rádiovou komunikaci a zapouzdření. Čip a anténu výrobci poměrně často dodávají již spojené, ve formě tzv. inlay (tedy čip + anténa na tenké průhledné fólii). Inlay se používá jako polotovar pro finální „zapouzdřený“ tag. Zapouzdření může mít nejrůznější
formu, od papírové etikety přes plastové kotoučky, karty, krabičky až po velmi odolná zapouzdření, např. pro vysoké teploty (keramická pouzdra). Jak je zřejmé, smyslem zapouzdření je umožnit fyzickou manipulaci s tagem, jeho upevnění na výrobek a zejména dodat mu potřebnou mechanickou odolnost
odpovídající cílovému prostředí.

Pomocí speciálního zapouzdření se řeší také problematika „tagu na kovu“ (RFID na frekvenci HF/UHF má problém s umístěním tagu přímo na kov). Výše uvedené je důležité pro pochopení cen a vyvarování se nepříjemných omylů. V tisku často najdete údaj o ceně RFID tagu v řádu eurocentů. Tím je ale obvykle míněn jen samotný čip nebo v lepším případě inlay, cena kompletního tagu je výrazně vyšší (minimálně celé koruny pro papírovou RFID etiketu). Ceny odolných, zapouzdřených tagů se pak pohybují v desítkách až stovkách korun (cenu také obvykle výrazně ovlivňuje objednané množství – cena za 100 ks se
dosti liší od ceny za několik milionů tagů).

Aktivní/pasivní RFID

Doposud jsme se zabývali jen pasivní RFID technologií. V tomto případě tag nemá vlastní zdroj napájení a energii pro odeslání informace získává přeměnou rádiového signálu čtečky na elektrický proud. Z toho je jasné, že vysílací výkon tagu je velmi malý a komunikace tudíž nemůže fungovat na velké vzdálenosti (pohybuje se od několika centimetrů do několika metrů, přičemž ta vyšší hodnota se týká jen UHF frekvence, a to pouze za „dobrých“ podmínek). Proto také vznikla třída „aktivního RFID“, kdy tag je vybaven vlastním napájecím
zdrojem (baterií). Tím samozřejmě dramaticky vzrůstá komunikační vzdálenost čtečka–tag, a to až na několik stovek metrů. Ruku v ruce s tím jde ovšem nárůst rozměrů tagu (typicky se jedná o hranolek velikosti cca půl krabičky cigaret) a také řádové zvýšení ceny.

Prostor pro použití aktivního RFID najdeme zejména v kontejnerové dopravě, kde cena kontejneru a zboží v něm je v relaci k vyšší ceně aktivního tagu.

RFID kontra čárové kódy

V čem je vlastně rozdíl mezi RFID a čárovým kódem? Samozřejmě ve způsobu čtení (optické versus rádiové), to je zřejmé. Ale rozdílů je víc. Čárový kód je „read only“ technologie, obsah etikety nemůžeme pomocí čtečky změnit ani do ní nic zapsat. V případě RFID to tak není.

Tag může být vybaven přepisovatelnou pamětí (obvykle až několik Kbit) a informace do ní můžeme i zapisovat, což je v řadě projektů velmi užitečná schopnost. Druhým kardinálním rozdílem je možnost zapouzdření RFID pro „drsná“ prostředí, kde je označení čárovým kódem prakticky nemožné. Příkladem je výrobek, který prochází procesem lakování a vypalování, nebo obaly v nápojářském průmyslu (proces mytí) atp.

RFID a čárový kód jsou technologie, které se spíše doplňují, než si konkurují. Naprosto se nenaplnil předpoklad starý asi tak10 let, tj. že RFID vytlačí čárové kódy a stane se dominantní identifikační technologií. Nicméně existuje řada oblastí, kde je RFID logickou volbou a poskytuje lepší výsledky než čárový kód.

Vzdálenosti čtení a zápisu

Možné vzdálenosti čtení rostou s použitou frekvencí (tedy ve směru LF->HF->UHF), a to od několika centimetrů až po několik metrů.

Vzdálenost čtení ovšem není „konstanta“ pro danou čtečku, ovlivňuje ji řada faktorů – zejména prostředí (kov, voda), ale i typ a velikost antén (čtečky i tagu), orientace tagu vůči čtečce atd. Údaje z technického listu čtečky proto berte vždy jenom jako orientační a jako horní hranici možností čtečky, které se většinou v praxi nedosáhne. Při nasazování RFID lze vždy jen doporučit odzkoušení na místě viagra, tj. v reálných podmínkách.

Pokud daná aplikace využívá i možnosti zápisu informace do RFID tagu, je důležité vědět, že vzdálenost zápisu je obvykle výrazně menší než maximální vzdálenost čtení. Je tedy nezbytné umístit čtečku ve vzdálenosti umožňující bezpečný zápis do tagu.

Důležitým parametrem (v případě UHF frekvence) je polarizace antény – ať už lineární, nebo cirkulární. V prvním případě je důležitá orientace antény čtečky vůči anténě tagu, v druhém nikoli.

Hromadné čtení tagů

Zejména v souvislosti s aplikacemi UHF technologie v logistice a obchodě se obvykle uvádí příklady použití, kde hlavní roli hraje hromadné čtení desítek nebo stovek tagů (průjezd nákupního vozíku pokladnou a automatické načtení všech položek, vjezd kamiónu do skladu přes RFID „bránu“ a načtení všech palet/kartónů, jednotlivých kusů zboží). Bohužel se nikdy nepodařilo dosáhnout 100% spolehlivosti přečtení všech položek, a proto použití RFID nelze v současné době doporučit, projekt by s největší pravděpodobností skončil neúspěšně.

Mobilní versus stacionární čtečky

Dvě možné varianty čteček, výhody/nevýhody, použití. Různé interface pro komunikaci, význam I/O portů u stacionárních čteček. RFID čtečky jsou k dispozici ve dvojím provedení: jako mobilní nebo jako stacionární. Mobilní
čtečka je ve své podstatě kompaktní počítač se čtecím modulem RFID, s různými možnostmi komunikace (po kabelu, WiFi, GSM atd.) a s většími či menšími možnostmi programování.

Stacionární čtečka je určena k pevné montáži na výrobní linku, dopravník ve skladu atp. a je připojena do podnikového IS nějakým typem komunikační sítě (např. Ethernet či Profibus). Anténa může být buď integrována v těle čtečky, nebo, což je obvyklejší, se dá ke čtečce připojit kabelem několik samostatných antén (obvykle až 4). Jejich vhodným rozmístěním, např. kolem dopravníku
ve skladu, pak získáte větší „čtecí prostor“. Stacionární čtečky také poměrně často mají další digitální/ analogové vstupy/výstupy. Přímo ke čtečce tak http://udrzbapodniku.cz/fileadmin/grafika/Bar%C4%8Da/Cas_Unor_2014/pointx_2.JPGmůžete připojit čidlo pohybu nebo světelnou/zvukovou signalizaci atp.

Obecně lze říci, že realizace systému s mobilními čtečkami je jednodušší než v případě čteček stacionárních, kde je obvykle třeba více zkoušet a hledat  optimální konfiguraci a umístění antén.

Co říci na závěr? RFID je určitě velmi zajímavá možnost, jak řešit úlohy automatické identif ikace ve výrobě, v logistice, identifikaci osob a v dalších oblastech. Na druhou stranu to není samospasitelná technologie, nehodí se všude, má své limity a problémy. Před nasazením RFID lze určitě doporučit pečlivou analýzu a odzkoušení v rozsahu menšího pilotního projektu. RFID také není plošná náhrada čárového kódu, jeho místo je naopak třeba hledat tam, kde čárový kód z různých důvodů selhává.

Point.X spol. s r. o.
www.pointx.cz

Autor: Ing. Michal Herštus, Point.X spol. s r. o.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Technical Computing Camp 2016
2016-09-08 - 2016-09-09
Místo: Hotel Fontána, Brněnská přehrada
Konference Smart Cities 2016
2016-09-13 - 2016-09-13
Místo: Hotel Olšanka, Praha 3
Webinář: Prediktivní údržba
2016-09-13 - 2016-09-13
Místo: webinář
Webinář: Trendy v IIoT III
2016-09-13 - 2016-09-13
Místo: webinář
Konference SMART HOME ve světě Internetu věcí
2016-09-14 - 2016-09-14
Místo: Grandior Hotel Prague, Na Poříčí 42, Praha, konferenční sál C + D

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Štětkova 1638/18
14000 Praha 4
tel. +420739552216

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2016 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI