Passieve RFID-tags zijn op grote schaal toegepast en sommige toepassingen vertonen creatieve aanpassingen aan onvervulde behoeften.
Het is interessant om te zien hoe de vooruitgang in technologie zijn vaak aangepast aan toepassingen die niet werden benadrukt in hun oorspronkelijke ‘use case’-scenario’s en hoe slimme mensen nieuwe technologieën op ongescripte manieren aanpassen of gebruiken. Een goed voorbeeld van dit fenomeen is radiofrequentie-identificatie (RFID), waarbij draadloze tags, zowel niet-aangedreven (passieve) als op batterijen werkende (actieve), toepassingen hebben gevonden die zowel innovatief als slim zijn.
Wat is een RFID-tag? Het is een kleine, dunne, platte tag met een integrale elektronica-eenheid die een identiteitscode en misschien wat aanvullende gegevens bevat. Het wordt ondervraagd en gelezen door een contactloze lezer op een afstand van enkele centimeters tot enkele meters, afhankelijk van het tagtype, het ontwerp, de frequentie en de gebruiksomgeving.
Vanwege hun lage kosten, lange levensduur en kleine formaat worden passieve tags vaak gebruikt voor een algemene categorie die ‘asset tracking’ wordt genoemd. Tot de oorspronkelijke toepassingen die door passieve RFID-voorstanders werden voorzien, behoorden de vervanging van streepjescodes op boodschappenverpakkingen (is niet gebeurd) en in magazijnen (daar wordt veel gebruik van gemaakt), contactloze persoonlijke identiteitskaarten voor werknemers (ook veel gebruikt) en draadloze lezers voor creditcards en andere financiële kaarten (opnieuw brede acceptatie). In sommige gevallen zou passieve RFID optische streepjescodescanners vervangen; in andere gevallen zou het fysiek contact en swipen vervangen.
Houd er rekening mee dat actieve tags een heel ander verhaal en een heel ander toepassingspakket bieden. Ze zijn nu bijvoorbeeld ingebed in professionele voetballen en voetballen, en zelfs in de spelers, om hun locatie en beweging tot op de centimeter nauwkeurig in realtime te volgen. Dit vereist ondervragingssnelheden en updates in het kilohertzbereik om de gewenste nauwkeurigheid te bieden. Hoewel deze toepassingen dramatisch zijn, zijn ze relatief duur wat betreft zowel de systeemondersteuning als de tags, aangezien de tag moet worden vervangen (of de bal moet worden weggegooid) wanneer de batterij leeg is; draadloos opladen is een optie, maar brengt andere technische problemen met zich mee).
De basisbeginselen van passieve RFID zijn eenvoudig
Een passieve tag is een voorbeeld van sporadische in plaats van voortdurende, continue energiewinning, omdat het alleen de energie haalt die het nodig heeft uit een elektromagnetisch veld als bron voor de lezer wanneer het wordt ondervraagd. De lezer creëert een oscillerend veld dat wordt onderschept door de tagantenne, die eigenlijk meer een elektromagnetische spoel is dan een traditionele antenne. De geïnduceerde energie wordt gelijkgericht om een kleine batterij op te laden condensator die vervolgens de tag aandrijft (Figuur 1).
De tag wisselt vervolgens zijn gegevens uit met de lezer met behulp van backscatter-modulatie.
Een passieve RFID-tag heeft drie hoofdcomponenten: de elektronica van de chip zelf, die geheugen, stroomconversie en ‘smarts’ heeft; de antenne; en een substraat waarop de chip en antenne zijn gemonteerd (Figuur 2).
De tag kan op verschillende manieren worden verpakt: (1) Inlay, met alleen de RFID-antenne, chip en substraat, en er is geen papieren label of plastic omhulsel; (2) label, waarbij een label om de inlay wordt gewikkeld (Figuur 3); of (3) een op zichzelf staand label, waarbij een beschermend omhulsel rond de inlay wordt gewikkeld en dit verandert in een label dat tamelijk robuust kan worden ontworpen.
Sommige tags zijn ontworpen om op metalen oppervlakken te werken; anderen zullen daarentegen stoppen met werken als ze op metalen oppervlakken worden aangebracht. Over het algemeen geldt: hoe kleiner de tag, hoe kleiner het leesbereik.
RFID is zowel oud als nieuw. Het begrip van het wederzijdse koppelingsprincipe is natuurlijk vrij oud, en het idee van het overbrengen van kracht en het ondervragen van een passieve reactie wordt al tientallen jaren begrepen en al zo'n vijftig jaar nagestreefd. RFID-systemen werden praktisch met de ontwikkeling van ultragoedkope, kleine IC's en hun processen, die de vele benodigde functies konden ondersteunen in een geschikt superdun pakket.
Toen RFID het embryonale stadium voorbij was, stelde de industrie meerdere standaarden vast om de interoperabiliteit te verbeteren. Tot de gebruikte frequenties behoren 125 kHz tot 134.2 kHz, 13.56 MHz, 860 MHz tot 960 MHz en 2.45 GHz tot 5.8 GHz (zogenaamde microgolftags). Elke band heeft operationele en prestatiespecificaties gedefinieerd, en elke band biedt compromissen op het gebied van bereik, prestaties, directionaliteit, kosten en andere RF-kenmerken (Figuur 4).
De standaarden definiëren ook hoe de RFID-gegevens worden geformatteerd (de bitpatronen en gegevensvelden), het bereik (soms willen toepassingen meer, andere willen minder), het leescyclusprotocol en meer. Omdat de passieve kaarten met ondervragende bevoegdheden signalen lezen, zijn ze zeer beperkt in vermogen, dus het protocol is van cruciaal belang omdat er beperkte mogelijkheden zijn voor meerdere nieuwe pogingen.
In dit artikel worden de technische details van passieve RFID niet besproken; de referenties noemen enkele nuttige bronnen van dergelijke informatie. In plaats daarvan zal dit artikel kijken naar twee interessante toepassingen van passieve RFID-tags, die de massamarkt van de gemiddelde consument hebben bereikt, en die enigszins onverwacht zijn.
Gerelateerde EE World-inhoud
Wanneer moet passieve of actieve RFID worden gebruikt?
Wat is het verschil tussen actieve en passieve RFID?
Hoe werken RFID-tags en lezerantennes?
RFID-lezer richt zich op medische, detailhandels- en transportklanten
RFID-upgrade duwt het ‘oude’ pneumatische buizensysteem de 21e eeuw in: deel 1
RFID-upgrade duwt het ‘oude’ pneumatische buizensysteem de 21e eeuw in: deel 2
Ultrakleine RAIN RFID-tag voor wearables en gezondheidszorg
Drones geven RFID-signalen door voor voorraadbeheer
Kunststof 12-bits RFID-tag- en uitleessysteem met zeefdrukantenne
Teardown: ArmorCard actieve RFID-stoorzender
Barcodes en scanners, deel 1: hoe ze werken
Barcodes en scanners, deel 2: Geschiedenis en ontwikkeling
Externe referenties
The Wall Street Journal, “De self-checkout waar zelfs de haters dol op zullen zijn”
The Wall Street Journal: “Het moederbedrijf van Uniqlo zet groot in op kleine RFID-chips”
Impinj, “Hoe Uniqlo stijl en besparingen bijhoudt met RAIN RFID”
Focus RFID, “Wat is de magie die ervoor zorgt dat UNIQLO voor RFID kiest?”
SEIKO RFID Technology Ltd., “Uniqlo RFID-tags”
Feigete Intelligent Technology Co., Ltd. “UNIQLO past RFID-tag en RFID Self-Checkout-systeem toe, waardoor het voorraadbeheerproces aanzienlijk wordt gestroomlijnd”
Birdies en manden, "Hoe volgt Topgolf ballen?"
CIO, “Een kijkje in de hightech driving ranges van Topgolf”
Golf Span, “Hoe volgt Topgolf ballen? De technologie uitgelegd”
Reddit: “Voor het geval iemand van jullie zich afvroeg hoe de sensor in een Topgolfbal eruit ziet”
Golfnieuws Net, “Hoe werken Topgolf golfballen? Zo weten ze dat je die golfbal hebt geraakt”
Impinj, “TopGolf transformeert golf-driftbanen met RAIN RFID”
Impinj, “Monza R6-serie RAIN RFID-tagchips”
Impinj, “RAIN RFID-tagchips voor zichtbaarheid op itemniveau”
Impinj, “Impinj Speedway RAIN RFID-lezers voor flexibele oplossingsontwikkeling”
RAIN Alliance, “Wat is RAIN RFID”
Impinj, “RFID-standaarden”
GS1 VS, “50 jaar GS1”
Xinyeton Technology Development Co, Ltd, "Hoe RFID-tags afdrukken?"
Xinyeton Technology Development Co, Ltd, "Wat zijn de verschillende soorten RFID-tags？"
Xinyeton technologieontwikkeling Co, Ltd, "LF, HF, UHF-frequentie: wat is het verschil”
Elektronica-aantekeningen, “RFID-normen: ISO, IEC, EPCglobal”
Wikipedia, “Radiofrequentie-identificatie”
RFID4U, “Hoe u een juiste RFID-tag selecteert – normen en mandaten”
TechTarget, “RFID (radiofrequentie-identificatie)”
GAO Group, "Hoe RFID-tags worden ontworpen, vervaardigd en verpakt"
InfinID-technologie, “Passieve RFID-tags”