آشنایی با RFID
تصور کنید که وارد یک فروشگاه زنجیره‌ای شده‌اید و اقلام مورد نیاز خود را داخل چرخ دستی قرار داده‌اید. صندوق دار با استفاده از بارکد باید تک تک اقلام داخل سبد را برداشته و اطلاعات آن را توسط بارکدخوان (Barcode Reader) یکی یکی به داخل رایانه وارد کند تا فاکتور اقلام انتخابی شما صادر گردد. بسیاری از اوقات بدلیل آنکه تعداد کالاهای خریداری شده بسیار زیاد می‌باشند؛ صفهای طولانی‌ای در فروشگاه‌های زنجیره‌ای تشکیل می‌شود. گاهی اوقات نیز مخدوش شدن علائم بارکد، از خواندن اطلاعات جلوگیری می‌کند، که این خود موجب مشکلات بیشتری می‌شود. با این فناوری جدید یعنی RFID شما سبد کالای خود را برمی‌دارید و بدون اینکه مجبور به ایستادن در صفهای طولانی شوید و یا حتی بدون اینکه مجبور باشید اقلام خریداری شده را به صندوقدار یا نگهبان نشان دهید، از در خارج می‌شوید.
چرا؟ چون شناسه روی کالا دیگر بارکد نیست بلکه از نوع RFID است و خودش با فرستان علائم رادیویی کلیه اطلاعات جاری خود از قبیل کدکالا، تعداد، قیمت، وزن، … را به کامپیوترهای موجود در دربهای خروجی مخابره می‌کند. این شناسه‌ها دارای دو بخش تراشه و آنتن هستند و دارای عملکرد بسیار ساده‌ای می‌باشند؛ تراشه اطلاعات را از طریق آنتن منتشر می‌کند و حسگرهایی که در اطراف قرار دارند، این اطلاعات را دریافت می‌کنند. از جمله مهمترین محاسن این کاربرد کاهش سرقت یا دزدی و محاسبه سریعتر تعداد کالاهای موجود در انبار بدون نیاز و کمک به نیروهای انسانی است.
تگ‌ها وسیله شناسایی متصل شده به کالایی است که ما می‌خواهیم آن را رد یابی کنیم و تگخوان‌ها وسایلی هستند که حضور تگ‌ها را در محیط تشخیص داده و اطلاعات ذخیره شده در آنها را بازیابی می‌کنند. با توجه به اینکه این سیستم‌ها بر مبنای تغییرات امواج مغناطیسی و یا فرکانس‌های رادیویی کار می‌کنند، جهت تقویت سیگنال‌های موجود در محیط گاهی اوقات از آنتن (تقویت کننده سیگنال) نیز استفاده می‌شود.
RFID چیست؟
RFID، مخفف کلمه (Radio-Frequency Identification) و به معنی شناسائی فرکانس رادیویی است. RFID به فناوری گفته می‌شود که در آن داده‌های دیجیتالی رمزگذاری شده‌اند. داده‌های برچسبهای RFID توسط یک قرائتگر (RFID Reader) از طریق امواج رادیوئی دریافت می‌شوند و به داده‌های قابل ارزیابی تبدیل می‌شوند. این سیستم برای مدیریت انبار به صورت مکانیزه و هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرد و دارای مزایا و محدودیت‌های مخصوص به خودش است. در این مقاله کلیه اطلاعات مربوط به سیستم RFID در اختیارتان قرار داده خواهد شد.
تاریخچه RFID
اگرچه از زمان جنگ جهانی دوم فن آوری RFID مورد استفاده قرار گرفته است اما تقاضا برای استفاده از این تجهیزات به سرعت رو به گسترش است و بخشی از آن به دلیل استانداردهای اعلام شده توسط وزارت دفاع ایالات متحده است که بر اساس این استانداردها می بایست کلیه تجهیزات توسط RFID کدگذاری شده و قابل ردیابی باشند. برنامه هایی که از بارکد استفاده می کنند کاندیدهای خوبی برای ارتقا به سیستمی هستند که از RFID یا ترکیبی از بارکد و آر اف آی دی استفاده می کنند می باشند. تکنولوژی آر اف آ دی از نحوه و فاصله خوانش تا جنس و اشکال راه بسیار طولانی ای را طی کرده است اما چیزی که مشخص است این است که بدلیل مزایایی که نسبت به سیستم بارکد دارد ازجمله حذف بیشتر نیروی انسانی و آسیب های برچسبهای مورد استفاده آینده روشنی در پیش رو دارد.
RFID چگونه کار می کند؟
RFID یا رادیو شناسه بطور خودکار هویت اشیا و کالاها را شناسائی و اطلاعات مربوط به آنها را بدون هیچ گونه مداخله نیروی انسانی وارد سیستم‌های کامپیوتری می‌کند. بطور ساده سیستم RFID از سه جزء اصلی تشکیل شده است: برچسب یا تگ، ریدر و آنتن‌ها. برچسب آر اف آی دی دارای یک مدار مجتمع متصل به آنتن می‌باشد که برای انتقال داده‌ها به دستگاه ریدر استفاده می‌شود. ریدر امواج رادیوئی این داده‌ها را بصورت داده‌های قابل استفاده‌ای در سیستم‌های کامپیوتری تبدیل می‌کند و اطلاعات جمع آوری شده توسط یک رابط به سیستم کامپیوتر منتقل شده و در پایگاه داده ذخیره می‌شود و می‌تواند مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.
انواع فرکانس RFID
برچسبهای RFID را می‌توان بر اساس طیف فرکانس‌هایی که برای برقراری ارتباط با ریدر استفاده می‌کنند، به سه دسته تقسیم کرد: فرکانس پایین LF، فرکانس بالا HF و فرکانس فوق العاده بالا UHF. به طور کلی، هرچه فرکانس سیستم RFID کمتر باشد، دامنه کوتاه‌تر و سرعت خواندن داده کمتر می‌شود.
فرکانس پایینLF) RFID)
سیستم‌های RFID فرکانس پایین Low Frequency در محدوده 30 کیلوهرتز تا 300 کیلوهرتز کار می‌کنند و دامنه خواندن آنها تا 10 سانتی‌متر است. اگرچه این نوع برچسب‌ها دامنه قرائت و سرعت انتقال داده کمتری دارند اما در حضور فلزات یا مایعات عملکرد بهتری دارند (فلزات و مایعات درانتقال داده‌ها در سایر برچسبهای RFID تداخل ایجاد می‌کنند). از برچسبهای LF در کنترل دسترسی، ردیابی دام و سایر کاربری‌هایی که دامنه قرائت کوتاه قابل قبول است، استفاده می‌شود.
فرکانس بالا HF) RFID)
تگ‌های High Frequency در محدوده 3 مگاهرتز تا 30 مگاهرتز کار می‌کنند و بردی حدود 10 سانتی متر تا 1 متر دارند. فناوری (Near Field Communication (NFC براساس HF RFID کار می‌کند، همچنین در کارت‌های پرداخت و کارت کلید هتل نیز از FRID فرکانس بالا استفاده می‌شود.
RFID با فرکانس فوق العاده بالا (UHF)
این برچسب‌ها دارای دامنه فرکانسی بین 300 مگاهرتز و 3 گیگاهرتز هستند، تا حدود 12 متر برد دارند و سرعت انتقال داده‌های آنها نسبت به بقیه فرکانس‌ها سریعتر است. این برچسب‌ها حساسیت بیشتری نسبت به تداخل فلزات، مایعات و سیگنال‌های الکترومغناطیسی دارند، اما فناوری‌های جدید طراحی برچسبهای RFID برخی از این مشکلات را برطرف کرده است.
برچسبهای RFID
همانطور که گفته شد یک برچسب یا تگ RFID از یک مدار مجتمع و آنتن تشکیل شده است. این برچسب‌ها همچنین دارای پوسته محافظتی هستند که قطعات را در کنار هم نگه می‌دارد و از آنها در برابر شرایط مختلف محیطی محافظت می‌کند. جنس پوسته بسته به نوع کاربری تگ، متفاوت است. بعنوان مثال تگ کارت حضور غیاب کارکنان از جنس پلاستیک بادوام است. تگ‌های آر اف آی دی در اشکال و اندازه‌های مختلفی ساخته می‌شوند و به دوگروه فعال (Active) و غیرفعال یا منفعل (Passive) تقسیم می شوند.
RFID فعال (Active)
برچسبهای RFID فعال یا اکتیو خودشان یک منبع تغذیه دارند (معمولاً یک باتری). تگ‌های اکتیو عمدتا بصورت UHF (Ultra-High Frequency) هستند و محدوده قرائت‌شان در بعضی موارد تا 100 متر هم افزایش می‌یابد. برچسبهای Active معمولاً بزرگتر و گرانتر از نمونه‌های Passive هستند و برای ردیابی کالاهای بزرگ (مانند کانتینرهای باری، وسایل نقلیه و ماشین آلات) استفاده می‌شوند. برچسبهای RFID اکتیو اغلب مجهز به سنسورهایی هستند که دما، رطوبت، نور و لرزش را برای اشیایی که به آن متصل هستند اندازه گیری و منتقل می‌کنند.
RFID غیرفعال (Passive)
در RFID Passive ، ریدر سیگنالی را به تگ ارسال می‌کنند، از این سیگنال برای روشن کردن برچسب و بازتاب انرژی به ریدر استفاده می‌شود. برچسبهای آر اف آی دی منفعل یا پسیو به صورت LF، HF و UHF وجود دارد. دامنه خواندن تگ‌های RFID منفعل نسبت به برچسبهای اکتیو کوتاه‌تر است.
برچسبهای پسیو معمولاً از برچسبهای Active کوچک‌تر، ارزان‌تر و انعطاف پذیرتر هستند. به این معنی که آنها می‌توانند روی طیف گسترده‌تری از اشیا چسبانده شوند. به عنوان مثال از برچسبهای پسیو UHF برای ردیابی کالاهای مصرفی و دارویی استفاده می‌شود.
RFID پسیو باتری‌دار(BAP)
در سیستم‌های BAP یا سیستم‌های RFID نیمه منفعل، یک منبع تغذیه در پیکربندی برچسب قرار گرفته است. منبع تغذیه کمک می‌کند تا که تمام انرژی گرفته شده از RFID ریدر برای انعکاس سیگنال به کار گرفته شود، که این عمل باعث بهبود فاصله خواندن و سرعت انتقال داده می‌شود.
تگ‌های read-only و read-write
تگ‌های Read-Only
برچسبهای Read-Only یا فقط خواندنی یک شماره سریال منحصر به فرد با خود دارند، یعنی فقط این شماره سریال را در IC خود ذخیره می‌کنند. این شماره سریال در زمان ساخت به برچسب اضافه می‌شود و قابل به روزرسانی یا اصلاح نیست. این برچسب‌ها حافظه اضافی ندارند. این تگ‌ها برای فروشگاه‌های لباس و سایر کاربری‌هایی که برای شناسایی یک محصول فقط به برچسب نیاز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تگ‌های Read-Write
از طرف دیگر برچسب های Read-Writing به کاربران امکان بروزرسانی یا نوشتن مجدد اطلاعات ذخیره شده روی برچسب را می‌دهد. شماره سریال برچسب را می توان در صورت لزوم به روز کرد. این برچسب‌ها معمولاً دارای حافظه EEPROM هستند که می‌توانند در صورت لزوم به‌روز شوند. به محض به روزرسانی این حافظه، برچسبهای Read-Writing گزینه‌ای برای قفل شدن دارند که از رونویسی داده‌ها یا دستکاری برچسب جلوگیری می‌کند. این برچسب ها به طور قابل توجهی گرانتر از برچسب فقط خواندنی هستند، با این حال، موارد استفاده زیادی دارند که می‌توانند قیمت بالاتر را توجیه کنند.
نوع میانی
تگ‌های Write Once, Read Many (WORM) نوع دیگری از برچسب‌ها هستند که فقط یک بار قابلیت نوشتن دارند. این برچسب ها می‌توانند توسط کاربر یک بار کدگزاری شوند. پس از قفل برچسب امکان تغییر اطلاعات وجود ندارد. این برچسب‌ها از امنیت بیشتری نسبت به برچسب Read-Writ برخوردار است.
نحوه انتخاب تگ RFID
برای انتخاب نوع برچسب باید به موارد زیر توجه کرد:
- می‌خواهید برچسب را روی چه سحطی بچسبانید؟ روی فلز، پلاستیک، چوب و غیره
- چه بردی برای قرائت برچسب مد نظرتان است؟
- محدویت ابعاد برچسب چقدر است؟
- شرایط محیطی انبارتان چطور است؟گرما ، سرما ، رطوبت ، ضربه و …
- از چه روشی برای چسباندن برچسبهای RFID می‌خواهید استفاده کنید؟ چسب، اپوکسی، پرچ / پیچ، اتصالات کابل و غیره
RFID ریدر
RFID ریدر در واقع حکم مغز سیستم آر اف آی دی را دارد. ریدرها دستگاه‌هایی هستند که امواج رادیویی را برای برقراری ارتباط با برچسب های RFID ارسال و دریافت می‌کنند. قرائتگرهای RFID معمولاً به دو نوع مشخص تقسیم می شوند: ریدرهای RFID ثابت و RFID ریدرهای متحرک. ریدرهای ثابت در یک مکان معمولاً بر روی دیوار، میز، درگاه‌های ورودی و خروجی یا سایر مکان‌های ثابت نصب می‌شوند.
ریدرهای متحرک دستگاه‌های دستی هستند که برای خواندن برچسبهای RFID با یک کامپیوتر میزبان یا دستگاه هوشمند ارتباط برقرار می‌کنند. برخی از RFID ها کامپیوتر داخلی دارند و برخی دیگر از طریق اتصال بلوتوث به کامپیوتر یا رایانه لوحی هوشمند متصل می‌شوند.
آنتن RFID
RFID ریدر از آنتن‌های RFID برای برقراری ارتباط با تگ‌ها استفاده می‌کند. آنتن‌ها در سیستم RFID وظیفه تبدیل جریان الکتریکی به امواج الکترومغناطیسی را به عهده دارند. آنتن‌های RFID معمولا به صورت آنتن انتشار خطی (Linear Polarization Antenna) یا آنتن انتشار دایره‌ای (Circular Polarized Antenn) هستند. آنتن‌های RFID از لحاظ برد نیز به دو دسته کوتاه برد و بلند برد تقسیم می‌شوند.
