česky english Vítejte, dnes je pátek 04. prosinec 2020

Jaký je rozdíl mezi aktivním a pasivním RFID?

DPS 5/2017 | Vývoj - články
Autor: Ing. Milan Klauz

Pasivní RFID systémy používají tagy bez zdroje energie, protože jsou napájeny elektromagnetickou energií vysílanou RFID čtečkou. Využívají se v aplikacích, jako jsou docházkové a vstupní systémy, chytré etikety, identifikace produktů atd. Protože jsou tyto tagy jednoduché, bez napájecího zdroje, jsou levné a v mnoha případech tak mohou být tím optimálním ekonomickým řešením.

Aktivní RFID systémy používají RFID tagy napájené baterií, které vysílají vlastní signál. Jsou využívány jako elektronické majáky k přesnému sledování pohybu a polohy produktů. Mají mnohem větší dosah než pasivní tagy, ale jsou také podstatně dražší.

I když obě RFID technologie, aktivní a pasivní, používají pro komunikaci informací rádiové kmitočty, každá je jiná, vhodná pro určité aplikace.

Pasivní RFID

Jednoduše řečeno, pasivní RFID systém je složen ze tří částí − RFID čtečky, antény a tagu. Na rozdíl od aktivního RFID tagu, mají pasivní RFID tagy pouze dva komponenty − anténu a mikročip. Jak již název naznačuje, pasivní tagy čekají na signál z RFID čtečky. Čtečka vyšle do antény signál, který odtud pokračuje dále v podobě vlny rádiového kmitočtu. Jakmile se tag nachází v čtecí zóně, jeho anténa zachytí energii vyslané vlny. Ta potom napájí zabudovaný čip tagu, který je tak schopen vyslat vlastní signál zpět k RFID systému. Tento proces se nazývá „backscatter”. Vyslaný signál je zachycen anténou čtečky, která interpretuje informaci vloženou do signálu.

Jaký je rozdíl mezi aktivním a pasivním RFID

Základní strukturou pasivního RFID tagu je anténa a integrovaný obvod, které jsou spolu už propojeny. V této minimální konfiguraci mohou být také vyrobeny, například v podobě nálepek, etiket v roli. Anténa i čip jsou uloženy na tenké plastové podložce a laminovány nebo překryty ochranným materiálem. Takové základní provedení pasivního RFID tagu se nazývá „RFID inlay“. RFID inlay se vyrábí jako suchý nebo mokrý (dry inlay, wet inlay) podle toho, jestli lze podložku s anténou a čipem nalepit (wet inlay), nebo ne (nemá adhesivní povlak). Aby se tag nepoškodil, může být také obklopen krytem z plastu, kovu, keramiky a dalších materiálů, včetně gumy, podle pracovního prostředí či účelu, nebo může být zabudován do potřebného komponentu. V takových případech mluvíme o pevném tagu (hard tag). Jeho provedení, velikost a tvar bývají různé podle konkrétní potřeby.

Pasivní RFID tagy pracují ve třech následujících kmitočtových pásmech, které mají vliv na čtecí vzdálenost, použitelnost s ohledem na materiál v blízkosti tagu a možné aplikace:

  • 25–134 kHz: nízkofrekvenční pásmo (Low Frequency − LF) se vyznačuje velmi dlouhými vlnami a krátkým čtecím dosahem 1–10 cm. Výhodou je, že RFID není tolik ovlivněno vodou a kovy.
  • 13,56 MHz: vysokofrekvenční pásmo (High Frequency − HF & Near-Field Communication − NFC) má středně dlouhé vlny s typickým čtecím rozsahem od 1 cm do 1 metru. Používá se ve spojení s přenosem dat v aplikacích, jako jsou na příklad přístupové systémy.
  • 865–960 MHz: velmi vysoké frekvenční pásmo (Ultra High Frequency − UHF) vykazuje krátké vlny s vysokou energií, které zajistí velký čtecí rozsah kolem 5–6 metrů, ideálně i přes 30 metrů. Voda a kovy způsobují při těchto kmitočtech problémy.

Pasivní RFID tagy mají prakticky neomezenou životnost, pokud nejsou poškozeny.

Aktivní RFID

Aktivní RFID systémy mají rovněž tři hlavní části – čtečku, anténu a tag. Na rozdíl od pasivního tagu má aktivní tag vlastní napájecí zdroj, který umožňuje velký čtecí dosah a velkou paměť. Aktivní RFID systémy využívají dvě kmitočtová pásma − 433 MHz a 915 MHz. Preference uživatele, výběr tagu a přihlédnutí k pracovnímu prostředí obvykle určují, který kmitočet použít pro danou aplikaci. Systém pro kmitočet 433 MHz se často volí proto, že má delší vlnovou délku, která ještě mnohdy umožňuje obejít problémy s vodou a kovy v daném prostředí.

Aktivní tagy jsou napájeny baterií, která obvykle vydrží 3 až 5 let, ale když baterie dojde, je potřeba vyměnit celý tag.

V podstatě existují dva druhy aktivních RFID tagů, nazývané „transponders“ a „beacons“.

V systému s „transponders“ je tag aktivní až po zachycení signálu od čtečky systému – teprve potom pošle zpět požadované informace. Tím je tento druh tagů velmi šetrný k baterii, protože šetří její energii ve chvíli, když je tag mimo čtecí dosah. Aktivní RFID transponders jsou obecně používány v bezpečných přístupových systémech a na místech, kde se vybírají poplatky (např. mýta).

V systému, který používá aktivní tag typu „beacon“, vysílá tag určité informace každých 3−5 sekund, bez ohledu na to, zda je, nebo není v čtecím dosahu čtečky systému. Protože jeho čtecí dosah je velký, i několik set metrů, používá se například často v průmyslu těžby a zpracování nafty a plynu. Pokud se sníží vysílaný výkon kvůli úspoře baterie, čtecí dosah se úměrně zmenší.

Protože se aktivní RFID tagy používají často v náročném pracovním prostředí, jsou většinou provedeny velmi robustně, aby mohly odolávat teplotám a vlhkosti. Vzhledem k tomu, že mají navíc baterii a další obvody elektroniky, jsou větší než pasivní tagy. Některé tagy mohou mít dokonce i senzory pro sledování parametrů prostředí, které se využijí v dané aplikaci. To s sebou ovšem nese zvýšené náklady na výrobu tagu, které jsou mnohonásobně vyšší než u pasivního tagu. Z tohoto důvodu jsou aktivní RFID tagy používány hlavně v aplikacích, kde se jedná o drahá zařízení (potrubí, cargo kontejnery, stroje atd.).

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik