RFID چیست و چه کاربردی دارد؟

مقدمه

RFID برای اولین بار در جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار گرفت. وظیفه‌ی اصلی آن‌ها شناسایی هواپیماها به عنوان دوست یا دشمن بود. از آن زمان تاکنون، راه‌های زیادی را طی کرده است و به طور مداوم در حال توسعه است.

RFID خلاصه شده‌ی عبارت “شناسایی فرکانس رادیویی” (Radio Frequency Identification) است و جزئی از یک زیرمجموعه‌ی بزرگ‌تر به نام شناسایی خودکار و ضبط داده‌ها (AIDC) است.

AIDC به معنای جمع‌آوری خودکار داده‌ها و پردازش آن‌ها در دستگاه‌های مختلف است. از این رو، بارکدها همانند آن‌ها عمل می‌کنند و به عنوان بخشی از AIDC شناخته می‌شوند. با این حال، استفاده از آن نسبت به بارکدها دارای مزایای زیادی و کاربردهای متعددی است. در این وبلاگ از اسکایتک با RFID آشنا می‌شویم.

RFID چه تفاوتی با بارکد دارد؟

بدون خط دید

RFID به خط دید نیازی ندارد، در حالی که بارکد باید با میدان دید اسکنر هم تراز شود.

توانایی چند کاره بودن

RFID می‌تواند چند کار را در یک مرحله پردازش کند، در حالی که بارکد فقط یک کار را در یک زمان انجام دهد.

خوانایی کد در فاصله‌ی دور

برچسب‌های RFID را می‌توان از فاصله‌ی طولانی‌تر (تا 10 متر) نسبت به برچسب بارکد خواند.

همه این موارد در تبدیل آن به بهترین سیستم کاربردی در AIDC تأثیر دارند. اما محدودیت‌های خاصی نیز وجود دارد.

به عنوان مثال، از نظر فنی، RFID با فلز و مایع سازگاری ندارد. زیرا عملکرد آن‌ به شدت کاهش می‌یابد. طراحی سیستم آن در مقایسه با طراحی سیستم بارکد پرهزینه و زمان‌بر است.

ساختار سیستم RFID

این سیستم از سه بخش اصلی بازخوان، آنتن و برچسب تشکیل شده است. در زیر به بررسی هر کدام از آن‌ها می‌پردازیم.

بازخوان

بازخوان مغز سیستم است و کنترل اصلی سیستم را بر عهده دارد. بازخوان امواج رادیویی را برای برقراری ارتباط با برچسب‌های RFID ارسال و دریافت می‌کنند. به طور کلی، دو نوع بازخوان وجود دارد: بازخوان ثابت و بازخوان سیار.

بازخوان ثابت در مکان ثابت قرار می‌گیرند مانند بازخوان تلفن. در حالی که بازخوان سیار، توانایی حمل و نقل از یک مکان به مکان دیگر را دارد، مانند بازخوان ذخیره‌سازی موبایل.

آنتن

آنتن، عنصر مهمی در سیستم RFID است که سیگنال‌های بازخوان را به امواج فرکانس رادیویی تبدیل می‌کند. این امواج فرکانس رادیویی قادر به ردیابی و برقراری ارتباط با برچسب‌هایی که در محدوده‌ی آنتن قرار دارند، هستند.

برچسب

برچسب شامل دو بخش است: یک آنتن برای ارسال و دریافت سیگنال‌ها، و یک تراشه RFID که شناسه‌ی برچسب و سایر داده‌ها را ذخیره می‌کند.

همچنین، این برچسب از یک ماده‌ی محافظ تشکیل شده است که قطعات را در کنار هم نگه می‌دارد و در برابر شرایط مختلف محافظت می‌کند. حافظه‌ی داخلی یک برچسب RFID ممکن است با برچسب دیگر متفاوت باشد.

انواع فناوری RFID

فناوری RFID بیشتر در سه بخش فرکانسی کار می‌کند: فرکانس پایین، فرکانس بالا و فرکانس فوق العاده بالا.

فرکانس پایین (LF)

فرکانس پایین دارای محدوده‌ی فرکانسی 125 تا 134 کیلوهرتز است و محدوده بازخوانی کد تا حدود 10 سانتی متر است. کاربردهای فرکانس پایین عبارت‌اند از ردیابی حیوانات، کنترل دسترسی، برنامه‌های کاربردی با حجم بالای مایع و فلز.

سیستم RFID فرکانس پایین در نزدیکی مایع و فلزات به خوبی کار می‌کند. اما مشکل آن سرعت پایین انتقال داده و هزینه تولید بالا است.

فرکانس بالا (HF)

سیستم فرکانس بالا در فرکانس 13.56 مگاهرتز کار می‌کند و محدوده بازخوانی تا حدود 30 سانتی متر است. برای شناسایی کدهای کتاب‌های کتابخانه، کارت‌های شناسایی کاربرد دارد. از نظر محیط زیست، دارای اکوسیستم پایداری است اما نرخ سرعت انتقال داده و محدوده بازخوانی نسبت به سیستم فرکانس فوق العاده بالا (UHF) پایین‌تر است.

فرکانس فوق العاده بالا (UHF)

UHF دارای محدوده‌ی 860 مگاهرتز تا 960 مگاهرتز و بازه‌ی بازخوانی کد تا 15 متر است. از این رو، در ردیابی خودرو، ردیابی دارایی انبارها و مدیریت پارکینگ‌های عمومی کاربرد دارند. به دلیل کارایی بالا، هزینه‌ی آن در مقایسه با انواع دیگر کم‌تر است.

انواع برچسب‌ها

برچسب‌های RFID در سه مدل فعال، غیر فعال و نیمه غیر فعال ارائه می‌شود. در زیر به بیان هر کدام از آن‌ها خواهیم پرداخت.

برچسب‌های فعال

برچسب‌های فعال همراه با سیم پیچ آنتن و منبع تغذیه، معمولاً باتری، ارائه می‌شوند. برچسب‌های فرکانس بالا به تداخل الکترومغناطیسی بسیار حساس هستند. از فاصله‌ی چند صد متری قابل خواندن است و می‌توان آن‌ها را به صورت ایمپلنت هوشمند در داخل بدن انسان قرار داد.

برچسب‌های غیر فعال

این برچسب‌ها دارای منبع تغذیه نیستند و از بازخوان که امواج الکترومغناطیسی را برای ایجاد القای جریان می‌فرستد، انرژی دریافت می‌کنند و به اطلاعات شناسایی پاسخ می‌دهند.

برچسب‌های فرکانس پایین از آنتن‌های مخصوصی برای افزایش قدرت سیگنال استفاده می‌کنند. به دلیل عدم استفاده از منبع تغذیه، این برچسب‌ها بسیار کم حجم و نازک هستند و می‌توان آن را به لباس یا بین لایه‌های کاغذ قرار داد.

برچسب‌های نیمه غیر فعال

آن‌ها شامل مدارهای باتری و یک کانال ارتباطی مبتنی بر بازخوان RFID است.این برچسب‌ها دارای فناوری فعال و فناوری غیرفعال است. آن‌ها در اندازه‌ها و شکل‌های مختلف ارائه می‌شوند. بازخوان نیمه غیر فعال از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

1- مولد سیگنال فرکانس رادیویی که امواج رادیویی را با استفاده از آنتن تولید می‌کنند.

2- آشکارساز سیگنال فرکانس رادیویی که سیگنال را از برچسب دریافت می‌کند.

3- میکروکنترلر فرکانس رادیویی که برای پردازش اطلاعات ارسال شده استفاده می‌شود.

چالش‌های RFID

RFID یک فناوری برای ردیابی جانداران، محصولات، ارز و اطلاعات شخصی است. فرکانس برچسب به سیستم امکان پردازش چند برچسب به صورت هم‌زمان را می‌دهد.

با این حال این فناوری بدون چالش نیست. این فناوری به پایگاه داده‌ها و یکپارچه سازی سیستم‌ها نیاز دارد. بر خلاف ایمنی قوی، برخی از عوامل محیطی باعث اختلال عملکرد آن‌ها می‌شوند و ایمنی داده‌ها به ویژه اطلاعات شخصی از کار می‌افتند.

امواج الکترومغناطیسی ارسالی نمی‌توانند از مایع و فلزات عبور کنند. علاوه بر این، هزینه‌ی آن‌ها نسبت به روش‌های دیگر گران‌تر است.

آینده‌ی RFID

این فناوری تقریباً در هر صنعتی قابل استفاده است. به عنوان مثال، صنعت انبارداری دارای محصولات زیادی هستند که باید ردیابی شوند. برچسب‌های RFID را می‌توان با استفاده از یک دستگاه دستی، مانند اسکنر خواند. عملیات ردیابی موجودی و شناسایی محصولات را برای بسیاری از شغل‌ها آسان‌تر می‌شود.