O RFID bylo již napsáno hodně a díky všeobecné popularizaci a přijatelné ceně tzv. tagů (prvků obsahujících vysílané informace) je tento bezdrátový přenos dat na krátké vzdálenosti stále populárnější. Hlavně také díky nepřebernému množství použití v různých oblastech lidského života, ať již jde o identifikace a přístup pomocí ISO karet nebo klíčenek, elektronické jízdenky, vstupenky či karty pro prostředky hromadné dopravy, lyžařské vleky, parkoviště atd., identifikaci zboží ve skladech, polotovarů i hotových výrobků na výrobní lince, identifikace a monitorování zvířat, náhrada cestovních pasů, řidičských průkazů, tajných dokumentů a mnoho dalších aplikací.

Stručný úvod do RFID

RFID (Radio Frequency IDentification) je bezdrátový přenos různých uživatelem definovaných informací (malého počtu dat) na krátké vzdálenosti (max. několik metrů) mezi speciálním čtecím/zapisovacím RFID terminálem a RFID tagem (transpodérem). Prakticky je RFID tag realizovaný speciálním elektronickým chipem pevně přilepeným a připojeným k na podložce natištěné, vyleptané či napařené anténě, která je mnohonásobně větší. Tento celek je obvykle upevněný na nějaké nosné podložce (nosiči) nebo vložený do ochranného pouzdra. Tag může obsahovat libovolná data o objektu, ke kterému přísluší. Ta jsou pak po přiblížení k RFID čtečce vysílána a následně předána ke zpracování či zobrazení nadřazenému zařízení (systému), obvykle nějakému počítači (PC, notebook, PDA, PLC apod.).

Z pohledu samotné konstrukce tagu jsou nejběžnější tzv. pasivní tagy pracují vždy pouze v okamžiku, kdy jsou v dosahu čtečky a mají s ní navázanou komunikaci. Čtečka prostřednictvím své vysílací/přijímací antény vyšle elektromagnetický signál o frekvenci odpovídající rezonanční frekvenci přijímací antény tagu, jejíž energie se využívá ke krátkodobému napájení vnitřní elektroniky tagu. Energií se nabijí vnitřní kondenzátory nábojové pumpy generátoru napětí, které pak dočasně fungují jako baterie. Poté se tedy elektronika tagu "probudí", začne se z frekvence nosné vlny generovat hodinový signál tagu, demoduluje se a dekóduje případný datový tok od čtečky. Následně se zpět čtečce vyšlou příslušná data uložená v ROM či EEPROM paměti prostřednictvím zpětného modulátoru a energie získané od čtečky. Více informací pak najdete v článcích "Více i méně běžné RFID frekvence a jejich vliv na komunikaci", RFID senzory - současná situace" a "RFID Smart Label a RFID vs. čárkový kód".

Přehled používaných frekvencí v RFID

Z pohledu bezdrátové komunikace se u RFID využívá několika různých frekvencí podle toho, jaký má být komunikační dosah, jak může být velká anténa, jaký je vliv okolí (voda, kov), a v které části světa se RFID využívá.

Konkrétně v oblasti RFID velmi silná společnost Elatec s.r.o., nabízí různé typy a provedení čteček a tagů pro následující frekvence:

• 125 kHz
• 13,56 MHz v ISM pásmu
• 868 / 915 MHz v UHF pásmu
• 2,4 GHz
• 5,8 GHz

Mimo výše uvedené standardizované frekvence se však v některých případech (spíše sporadicky) využívají i některé další frekvence ve volném pásu ISM, jako je vysokofrekvenční rozsah 6.78 MHz / 27.125 MHz, velmi vysokofrekvenční rozsah 40.68 MHz a 433 MHz, mikrovlný rozsah 24 GHz.

V závislosti na používané komunikační frekvenci se využívají dva typy antén, resp. dvou principů přenosu energie. Hraniční hodnota je v tomto směru cca 100 MHz. Pro pásma s nižší frekvencí se energie přenáší pouze magnetickým polem a tedy se využívá induktivní vazby, která je realizována vzduchovou cívkou (známý RFID tag pracující na 13.56 MHz s anténou tvořenou několika měděnými čtvercovými závity okolo chipu na nosné podložce). Pro frekvence nad 100 MHz, tedy i pásmo UHF, se již energie přenáší elektromagnetickým polem a anténa je dipólová jako například televizní anténa. Takové RFID tagy obvykle obsahují 1/8vlnový dipól, což odpovídá délce cca 5 cm.
Rozdíl je pak i v principu zasíláni dat, protože zatímco tagy s induktivní vazbou samy generují a vysílají k přijímači modulovaný signál, v případě tagů rádiovou vazbou se pouze mění některý parametr antény čímž je ovlivněna i podoba odraženého signálu a právě v rozdílu vyslaného a odraženého signálu je zakódovaná informace (bity).

RFID čtečky od Elatecu

Jak již bylo nastíněno výše, v nabídce společnosti Elatec je celá plejáda různých čteček pro různé frekvence a pro průmyslové i domácí použití. Pro snad nejběžnější komunikační frekvence 125 kHz a 13,56 MHz je k dispozici hned několik řešení, podle toho, zda má jít o kompletní čtečky pro okamžité použití nebo pro potřeby vestavby do dalších aplikací a systémů. Na příklad vývojáři čteček na úrovnit jednotlivých součástek návrhu DPS (desek plošných spojů) sáhnou buď po CMOS integrovaném obvodu EM4095 nebo pro zjednodušení vývoje přímo po miniaturních 3,3 a 5 V TTL NANO reader modulech pro frekvenci 125 KHz nebo po HF Mifare Easy a Multi ISO OEM modulech o rozměrech jen o málo větších než mince 1 EURO. K dispozici jsou pak menších kompaktní a již plně zapouzdřené Mini Reader moduly AXA012 s již integrovanou anténou. Všechny tyto moduly jen stačí vzít, zapájet do DPS a číst nebo zasílat digitální data prostřednictvím UART rozhraní.

Pro snadnou vestavbu do již hotových systémů, terminálů, kiosků apod. obsahující některý typ průmyslového PC nebo PLC, lze využít již hotové nezapouzdřené desky čteček Multireader Plug&Play Board (pro 125 kHz) nebo HF Mifare Easy a HF Multi ISO Compact Plug & Play (pro 13,58 MHz) komunikující s nadžazeným systémem prostřednitvím klasického sériového rozhraní RS-232 nebo USB.

Nakonec jsou zde samozřejmě úplné zapouzdřené čtečky pro klasická PC nebo notebooky v podobě krabiček připojitelných do USB nebo RS-232 portů nebo v podobě zásuvných CF karet, které lze snadno nasadit do přenosných počítačů typu PDA, PocketPC nebo notebook a tím z něj v okamžiku vytvořit čtecí terminál.

Kapitolou sama pro sebe je pak univerzální kompaktní a i provedením krabičky velmi pěkná řada čteček TWN3 zahrnující celkem 5 modelů s podporou protokolů HID PROX, HID iCLASS, MIFARE a verze Multitags 125kHz. Posledně jmenovaná varianta zvládá několik různých standardů pracujících na frekvenci 125kHz (EM410x, HITAG-1, HITAG-2, HITAG-S, EM4150, T5567, Q5). Čtečky se k PC připojují přes USB, nebo RS232 rozhraní s integrovaným 5V napájením. Samotný modul však lze napájet též napětím 3.3V. Software se čtečkou komunikuje skrze (virtuální) sériový port, je ale též možné emulovat rozhraní klávesnice. Spolu s možností programování komplexních skriptů přímo v modulu tak lze zajistit kompatibilitu se software třetích stran bez nutnosti jeho úprav. Typickou aplikací je nahrazení autentikace hesly pomocí RFID karet.

Pro méně časté frekvence 868 / 915 MHz a 2,4 GHz v UHF pásmu využívané hlavně v oblasti logistiky, přepravy a identifikaci výrobků a balení v průmyslu jsou k dispozici 4portové 868 MHz UHF čtečky SR113 a SM113 Reader Module pro čtení RFID štítků na vzdálenost až 4 m nebo 2,4 GHz zapouzdřené čtečky řady XTIVE v podobě se blíží WiFi AP s dosahem až 120 m. Nabízená jsou provedení ve formátu CF karty do klasického Compact Flash slotu nebo jako externí „krabičky“ s integrovanou či externí anténou s USB, RS-232/RS-485 nebo ethernetovým TCP/IP rozhraním.

Transpondéry od Elatecu

Transpodéry nebo také zkráceně tagy, jsou protistranou RFID čteček. Jejich provedení může být různé, podle potřeby uživatele nebo požadovanpého umístění. Typické jsou následující provedení:

• karty – standard CLAMSHELL nebo ISOCARD
• mince – průhledné, epoxidové, PU nebo PVC kroužky či disky průměru 20 až 40 mm pro frekvence 125 kHz a 14 MHz
• skleněné válečky – průhledné o velikosti 3 x 13 mm pro 125 kHz nebo 2 x 8 mm pro 140 MHz
• štítka a nálepky – samolepící štítky pro UHF pásmo 868 MHz a papírové štítky pro 125 kHz a 14 MHz s chipy Atmel, Hitag, EM, Mifare
• speciální (různé přívěšky, pouzdra, knoflíky apod.)

Zvláště odolné jsou z nabízených možností tagy v podobě karet nebo mincí. Bezkontaktní karty jsou hermeticky uzavřeny v plastikovém obalu, jsou necitlivé na oxidaci kontaktů, prach, špínu, vlhkost, rázy, vibrace a mají vysokou životnost. Mohou být použity v těžších a náročnějších podmínkách, než kontaktní karty. Významnou výhodou v porovnání s kontaktními kartami je téměř úplné vyloučení možnosti úmyslného poškození funkce karty vzhledem k tomu, že nejsou vyvedeny žádné piny. Karty se dodávají bez jakéhokoliv potisku, který si však zákazník může zhotovit sám pomocí offsetového tisku nebo termotiskárnou (pochopitelně se nevylučuje ani sítotisk), díky čemuž lze kartu snadno vybavit například firemním logem.

Snad ještě více odolné provedení tagu ve tvaru mince (disku) sice nelze potisknout, ale zase je lze díky malým rozměrům zasunout do kapsiček, přišít (například na oděv) nebo u disků s otvorem připevnit páskem k libovolnému předmětu.

   

Sledovací systém SYRIS

Společnost Elatec s.r.o je od roku 2007 oficiálním distributorem sledovacího systému SYRIS. Jedná se o aktivní systém, který pracuje na volné frekvenci 2.4GHz se čtecím dosahem do 120 m. Zařízení lze proto použít pro standardní, ale i vysoce specializované aplikace. Robustní RFID identifikátory Syris ve formě karet a náramků jsou vhodné pro řadu aplikací. Například pro přístupové a bezpečnostní systémy, sledování pohybu zboží, material management, parkovací systémy a další. Široké spektrum použití nabízí systém Syris i ve zdravotnictví. Speciální RFID náramek umožňuje nejen sledovat pohyb pacientů v areálu, ale zároveň kontrolovat jejich zdravotní stav (teplota, úraz, atd.). Identifikátory jsou rovněž vybaveny signalizačním tlačítkem pro přivolání pomoci. Vzhledem k vynikajícímu poměru cena a výkon najde Syris uplatnění v nových a zároveň v již běžících aplikacích.

Závěr

RFID patří mezi fenomény v současné bezdrátové komunikaci a každý, kdo chce vyrábět či nabízet stroje, aplikace a systémy pro průmysl i domácnost, nemůže tuto technologii nechat bez povšimnutí. Proto pokud se chcete dozvědět více teoretických i praktických informací z této oblasti, navštivte stránky HW serveru (www.hw.cz), kde je obecně technologii RFID poskytován dost velký prostor. Společnost Elatec s.r.o. pak představuje špičku v oblasti produktů pro RFID a na jejích stránkách www.elatec.cz lze nalézt bližší podrobnosti k výše uvedeným komponentám.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovské stránky české pobočky společnosti Elatec - www.elatec.cz
• Hlavní anglické "celosvětové" stránky společnosti Elatec - www.elatecworld.com
  
• Článek "RFID Smart Label a RFID vs. čárkový kód" na serveru automatizace.HW.cz
• Článek "Více i méně běžné RFID frekvence a jejich vliv na komunikaci" na serveru automatizace.HW.cz
• Článek "RFID senzory - současná situace" na serveru automatizace.HW.cz
• Článek "Novinky z produkce společnosti Elatec" na serveru automatizace.HW.cz
• Další články týkající se bezdrátové komunikace najdete na serveru automatizace.HW.cz