فن آوری RFID

فن آوری RFID

اگرچه بیشینه این فناوری به جنگ جهانی دوم بر می گردد، از استفاده گسترده از محصولات و تجهیزات RFID چند سالی بیشتر نمی گذرد و آن نیز منحصر به کشور های صنعتی و پیشرفته می باشد. در چند ساله اخیر، این فناوری به شدت مورد توجه متخصصین و محققین علم IT و علم الکترونیک قرار گرفته است. دلیل اصلی این رویکرد کاربردهای وسیع الطیف سیستم های RFID می باشد. در حال حاضر در ایران نیز تلاش هایی برای شناخت و استفاده از این فناوری صورت گرفته است. بنابر نیاز بسیار زیاد کشور به این تکنولوژی، در این پروژه یک نمونه ساده و آزمایشگاهی دستگاه Access Control طراحی و ساخته شده است. در این سیستم 5 نفر در نظر گرفته شده است که اجازه ی ورود و خروج آنها، توسط نمایش Accept و Deny بر روی صفحه نمایش (LCD) و روشن شدن دیودهای سبز و قرمز، صادر می شود. از مزایای این پروژه می توان به کنترل تردد افراد، ثبت ساعت ورود و خروج افراد و امکان حفاظت محل های خاص و طبقه بندی دسترسی افراد به محل های خاص اشاره کرد.
در سال های اخیر پروسه های شناسایی اتوماتیک (Auto-ID) در خدمات صنعتی، خرید و پخش لوجستیک، صنعت، کارخانه ها، سیستم های سیال مواد بسیار رایج گردیده است. پروسه های شناسایی اتوماتیک امروزه در شناسایی، انسان ها، حیوان ها و حمل و نقل کالاها و تولیدات به کار می روند.
برچسب های بارکد رایج که شروع یک انقلاب در سیستم های شناسایی و از دیرباز قابل توجه بودند دارای مشکلات بسیاری بودند. این مطلب درست است که بارکدها بسیار ارزان قیمت هستند و از نظر اقتصادی به صرفه می باشند، اما نقطه ضعف اساسی آنها ظرفیت ذخیره سازی کم و عدم امکان برنامه نویسی مجدد آنها می باشد. راه حل فنی بهینه می تواند ذخیره سازی اطلاعات در یک چیپ سیلیکونی باشد. یک نمونه بسیار رایج از ابزار الکترونی اطلاعات که استفاده از آن در بین جوامع بشری بسیار رایج گردیده است کارت های هوشمند می باشد. اساس کار این کارت ها قرار گرفتن در یک میدان تماس است. بدین معنی که کارت تنها هنگامی قادر به رد و بدل اطلاعات خواهد بود که در میدان دستگاه reader قرار گیرد. هر چند که این گونه کارت ها در اغلب موارد به مفهوم واقعی تماس مکانیکی با میدان ندارند اما انتقال اطلاعات بدون تماس ابزارهای الکترونیکی حمل اطلاعات و دستگاه خواننده استفاده از این گونه ابزار را انعطاف پذیرتر خواهد کرد.
به طور ایده آل توانی برای عمل کردن یک وسیله انتقال داده الکترونیکی نیاز است تا اطلاعات از وسیله موردنظر به خواننده با تکنولوژی بدون تماس صورت گیرد. به دلیل نوع پروسه ها و فرآیندهایی که در انتقال توان و داده در این گونه سیستم ها استفاده می شود، سیستم های شناسایی بدون تماس، سیستم های RFID (شناسایی توسط فرکانس های رادیویی) نامیده می شوند.
تعداد شرکت هایی که به طور فعال در توسعه و فروش سیستم های RFID درگیر هستند، مبین این مطلب است که سیستم های RFID بازار قابل توجهی را به خود اختصاص داده اند. بازار محصولات RFID متعلق به سریع ترین بخش در حال رشد صنعت فن آوری رادیویی که شامل تلفن های موبایل و بی سیم است می باشد. علاوه بر آن در سال های اخیر شناسایی بدون تماس به عنوان یک زمینه علمی و مستقل به چنان پیشرفتی رسیده است که نمی توان آن را با دیگر رشته های هم ارزش برابر دانست. این رشته توانسته عناصری از شاخه های بسیار متفاوت را در کنار هم جمع آوری کند که می توان از این میان به شاخه های تکنولوژی EMC,HF، تکنولوژی نیمه هادی، حفاظت اطلاعات، ارتباط از راه دور، تکنولوژی ساخت و بسیاری از شاخه های مربوط به آن اشاره کرد.

اجزای یک سیستم RFID:
Reader خوانشگر یا کارتخوان ها و Transponder تگ ها یا کارتها دو بخش مهم یک سیستم RFID هستند.
یک Transponder یا تگ ، که در هدفی که می خواهیم آن را شناسایی کنیم واقع است که برای شناسایی کالا و یا شخص صادر می گردد.
یک Reader یا خواننده که، با توجه به طراحی و نوع فن آوری مورد استفاده می تواند یک دستگاه فقط خواننده یا هم خواننده و هم نویسنده باشد. (در این مقاله با توجه به استفاده رایج همان دستگاه گیرنده اطلاعات یا داده همواره با عنوان خواننده (READER) به آن اشاره می شود).
همواره به جای دستگاه گیرنده اطلاعات از عبارت، کاتخوان READER استفاده می شود، بدون توجه به آنکه آن دستگاه تنها خواننده اطلاعات باشد یا علاوه بر آن قابلیت نوشتن را نیز داشته باشد. یک نمونه عملی در شکل زیر نشان داده شده است.

انواع تگ ها و کارت های RFID
1- تگهای غیر فعال Passive
این نوع تگ ها منبع تغذیه داخلی ندارند. به وسیله ورود سیگنال و فرکانس رادیویی جریان الکتریکی درآنتن ایجاد می شود که نیروی کافی برای IC را در داخل tag برای انتقال یک پاسخ آماده می کند بیشتر passive-tag ها به وسیله سیگنال کریری که از reader انتقال می یابد مخابره می شوند. یعنی آنتن باید برای دریافت نیرو ازسیگنال ورودی و همچنین برای انتقال سیگنال خروجی طراحی شود.

2-تگ های نیمه فعال Semi-passive
درپاسخ سریع ترند ولی از نظر قدرت و قابلیت اعتماد مانند passive-tag ها هستند و باتری نیز دارند. این باتری اجازه
می دهد که tag همیشه تغذیه داشته باشد و به طراحی آنتن برای دریافت تغذیه از سیگنال ورودی نیازی نیست. این tag ها همچنین نسبت به اکتیوها کم ارزش ترند. این tag ها درمحیط های سخت که پر از فلزات و مواد سیال است که باعث ازبین رفتن میدان RF می شوند قابل استفاده اند. دراین گونه محیط ها passive-tag ها قابل خواندن نیستند. این گونه tag ها به خاطر داشتن تغذیه درمحیط های سخت به طورقابل اعتمادی خوانده می شوند.

3-تگ های اکتیو Active
این تگ ها دارای منبع تغذیه داخلی هستند که برای تغذیه هر IC ایی که سیگنال خروجی تولید می کند مورد استفاده قرار می گیرند. این گونه تگ ها به خاطر خطای کمتر و بد موثر بیشتر نسبت به passive ها قابل اعتماد ترند.
این تگ ها براساس توانایی منبع تغذیه خود می توانند نسبت به تگهای غیر فعال نیروی بیشتری انتقال دهند. بسیاری ازاین نوع تگ ها محدوده کاری درحدود چند صد متر دارند و عمر باتری آنها درحدود ده سال است.
یک خوانشگر معمولا شامل یک ماژول فرکانس رادیویی (گیرنده و فرستنده)، یک واحد کنترل و یک عنصر تزویج می باشد که از عنصر تزویج برای کوﭘل کردن Reader بر Transponder استفاده می شود. علاوه بر اینها بسیاری از دستگاه های خواننده با یک واسط جانبی RS485، RS232 و غیره سازگاری دارند. به این منظور اطلاعات دریافت شده را به سیستمی دیگر (pc) سیستم کنترل که قابلیت انتقال داشته باشد می دهند. Transponder که در واقع نشان دهنده یک دستگاه انتقال داده یک سیستم RFID است معمولا شامل یک عنصر تزویج و یک میکرو چیپ الکترونیکی است. هنگامی که Transponder (که معمولا منبع تغذیه(باطری) برای خود ندارد). درون حوزه فعالیت Reader نباشد به طور کلی پسیو است Transponder فقط هنگامی فعال است که در حوزه فعالیت Reader قرار داشته باشد. توان مورد نیاز برای راه اندازی Transponder از طریق واحد تزویج (بدون تماس) تأمین می شود. همان گونه که کلاک پالس و اطلاعات نیز از طریق واحد تزویج به آن اعمال می شوند.