OPIS

Kaj je čitalnik RFID?

Čitalnik RFID je elektronska naprava, ki komunicira z RFID transponderji, ki vsebujejo čipe in antene za radiofrekvenčno identifikacijo. Ti čitalniki imajo oddajnik, ki oddaja elektromagnetno polje, in ko je RFID transponder v območju njegove bližine, transponder odda elektromagnetni signal (ID ali druge podatke) in čitalnik ga prebere. Pri kodiranju čitalnik spremeni vsebino pomnilnika EEPROM oddajnika.

Delovne frekvence čitalnika RFID

Čitalniki RFID so razdeljeni na frekvenčne pasove, v katerih delujejo. Najbolj priljubljeni frekvenčni pasovi so:
•    Nizkofrekvenčni čitalniki običajno delujejo pri 125 kHz, včasih 134,5 kHz, 
•    Visokofrekvenčni čitalniki običajno delujejo pri 13,56 MHz
•    Ultra visokofrekvenčni čitalniki običajno delujejo pri 860 MHz do 960 MHz.
•    Mikrovalovni čitalniki RFID običajno delujejo pri 2,45 GHz

Ultra visokofrekvenčni čitalniki morajo uporabljati določeno frekvenco za določeno državo ali regijo. Določene UHF frekvence za Evropo so 865 do 868 MHz.
Nekatere aplikacije RFID uporabljajo lastne komunikacijske protokole ali frekvenčne pasove in standardni čitalniki ne delujejo s takšnimi aplikacijami.

Delovni načini čitalnika RFID
Čitalniki RFID lahko delujejo na različne načine:
•    Čitalnik simulacije tipkovnice - vnese ID čipa na zaslon računalnika,
•    Branje ID-ja na virtual COM  - prebere ID čipa v navidezna vrata COM računalnika,
•    Serijski čitalnik COM - prebere ID čipa na COM vrata računalnika,
•    Čitalnik samodejnega branja - samodejno bere podatke iz pomnilnika,
•    Naprava PC/SC in CCID - čitalnik/zapisovalec, ki potrebuje API integracijo s programskimi rešitvami
•    Wiegand čitalnik - uporablja 3-žični protokol za prenos ID-ja čipa na krmilnik,
•    Krmilnik z relejem – naprava, ki sprejema podatke iz čitalnika, vsebuje programski vmesnik in rele za odpiranje vratnih ključavnic.


Transponderji za RFID čitalnike 

Obstajata dve glavni vrsti RFID transponderjev: pasivni in aktivni

Pasivni RFID transponderji so običajne, poceni oznake RFID, ki se odzovejo šele, ko prejmejo signal čitalnika. Običajno vsebujejo standardni RFID čip in anteno.

Najpogostejši pasivni RFID čipi so:
13.56 MHz čipi: Mifare Classic®, NTAG, ICODE®, DESFire®, Ultralight, Fudan F08, itd.
125 kHz čipi: EM4200, EM4102, EM4100, TK4100, T5577, EM4550, HITAG®, itd. 
UHF čipi: Alien Higgs-3, UCODE 8, Monza® R6

Običajna razdalja branja za čipe 13,56 MHz in 125 kHz je 1–5 cm in do 7 metrov za UHF.

Pasivni RFID transponderji so na voljo v različnih oblikah:
-    RFID COB (Chip On Board), kjer je le majhna pravokotna vezica, ki vsebuje RFID čip in bakreno navitje.
-    RFID Dry Inlay, kjer sta čip in antena na tankem prozornem plastičnem materialu
-    RFID Wet Inlay, kjer ima plastični material s transponderjem lepilo
-    RFID nalepke, kjer ima transponder na vrhu plastično ali papirnato plast, ki jo je mogoče natisniti in nalepiti na spodnji strani
-    RFID tagi, kjer je transponder znotraj izrezane plastike
-    RFID kartica, kjer je izrezana plastika s transponderjem standardne dimenzije kreditne kartice
-    RFID obesek, kjer je transponder znotraj ohišja obeska
-    RFID zapestnica, kjer je transponder znotraj zapestnice

Aktivni RFID transponderji imajo lasten vir napajanja – notranjo baterijo, ki jim omogoča izjemno velike razdalje branja (do 150 metrov), kot tudi velike pomnilniške banke. Običajno delujejo pri frekvenci 2,45 MHz in pri 433 MHz. Transponderji 433 MHz delujejo tudi z nekaterimi materiali, ki niso prijazni RF, kot sta kovina in voda. Nekateri aktivni transponderji odgovorijo, ko prejmejo signal od čitalnika, drugi aktivni transponderji delujejo kot svetilniki in oddajajo signal v določenem časovnem obdobju (3–5 sekund). Aktivni RFID transponderji so dražji (25 –100 €) in se običajno uporabljajo za sledenje vrednega premoženja ali za predmete, kjer je potrebno natančno sledenje lokacije. Nekaj ​​primerov te vrste sredstev so tovorni zabojniki, stroji itd.

Standardi čitalnika RFID

Pri izbiri čitalnika in transponderjev se morate zavedati več standardov. Transponder, ki deluje na isti frekvenci kot čitalnik, ni dovolj za zagotovitev, da bosta delovala skupaj. Tudi nekateri NFC čitalniki niso primerni za vse NFC transponderje.
Najbolj priljubljeni standardi, ki opredeljujejo RFID transponderje in komunikacijske protokole s čitalniki, so:

ISO/IEC 14443 je standard, ki opredeljuje komunikacijo med 13,56 MHz čitalniki in transponderji (uporablja se v čipih MIFARE®, NTAG, DESFire® in čipih drugih proizvajalcev). Transporderji so lahko tipa A in B. Glavne razlike med tema tipoma se nanašajo na modulacijske metode, sheme kodiranja (2. del) in postopke inicializacije protokola. Kartici tipa A in tipa B uporabljata isti protokol prenosa.

ISO/IEC 15693 je še en standard, ki se običajno uporablja za čipe ICODE® in druge, za knjižnične aplikacije, identifikacijo sredstev itd. Standard se uporablja tudi za 13,56 MHz čipe in UHF.

ISO/IEC 18000 definira komunikacije zračnega vmesnika za različne frekvenčne pasove (ISO/IEC 18000-2 za frekvence pod 135 kHz, ISO/IEC 18000-3 za 13,56 MHz, ISO/IEC 18000-6 za UHF frekvence).

ISO/IEC 18092 je NFC standard, ki vsebuje nabor komunikacijskih protokolov za komunikacijo blizu polja (NFC), ki deluje na razdaljah do 4 cm.

ISO/IEC 21481 je še en NFC standard, ki vsebuje nabor komunikacijskih protokolov za komunikacijo blizu polja (NFC), ki deluje na razdaljah, večjih od 4 cm.

ISO 11784/11785 je standard za 134,2 kHz čitalnike in transponderje, ki se uporabljajo za identifikacijo živali.

ISO 14223 definira napredne transponderje za identifikacijo živali (primer HITAG® µ HITAG® Advanced / Advanced+).

ISO 18185 je industrijski standard za elektronske plombe ali "e-pečate" za sledenje tovornim zabojnikom z uporabo frekvenc 433 MHz in 2,4 GHz.

ISO 28560-2 določa standarde kodiranja in podatkovni model, ki se uporabljajo v knjižnicah.

Komunikacijski protokoli
Pri izbiri ustrezne opreme za vašo rešitev RFID morate upoštevati komunikacijske protokole in njihove omejitve. 

RS-232 je standard za serijsko komunikacijo med elektronskimi napravami. Opredeljuje električne značilnosti in čas signalov. Največja dolžina kabla je lahko 15 metrov. Ta protokol se običajno uporablja za povezavo serijskih čitalnikov s perifernimi napravami s serijskimi COM vrati (starejši osebni računalnik, industrija ali druga specializirana oprema, krmilniki).

RS485 je tudi standard za serijsko komunikacijo, kjer je splošno sprejeto, da se lahko uporablja s podatkovnimi hitrostmi do 10 Mbit/s. Velja pravilo, da 50-metrski kabel ne sme signalizirati hitreje od 2 Mbit/s, pri nižjih hitrostih pa je kabel lahko dolg tudi 1200 m. Ta protokol se običajno uporablja za povezavo stenskih čitalnikov s krmilniki.

USB (Universal Serial Bus) je industrijski standard, ki določa specifikacije za kable, konektorje in protokole za povezavo, komunikacijo in napajanje računalnikov in zunanjih naprav. Obstaja široka paleta strojne opreme USB, vključno z enajstimi različnimi priključki, od katerih je najnovejši USB-C. Največja dolžina kabla USB je 3 – 5 metrov, vendar obstajata vsaj dve možnosti za povečanje dolžine kabla. Uporabite lahko aktivni USB kabel z dodatno elektroniko, ki ojača signal, ali USB preko Cat5/Cat6 ojačevalca, ki prenaša signal USB preko Etherneta in ga pretvori nazaj v USB na skrajnem koncu. Protokol USB se uporablja za povezavo namiznih čitalnikov z osebnimi računalniki, prenosniki, tabličnimi računalniki in mobilnimi telefoni.

Wiegand protokol je komunikacijski protokol, ki se uporablja na vmesniku Wiegand. Uporablja tri žice, od katerih je ena skupna ozemljitev, dve pa sta žici za prenos podatkov, ki se običajno imenujeta DATA0 in DATA1, izmenično označeni z „D0“ in „D1“. Priporočila za razdaljo kablov za protokol Wiegand se razlikujejo od čitalnika do čitalnika. Protokol Wiegand se uporablja za komunikacijo med stenskimi čitalniki in bližnjimi krmilniki.

Ethernet je družina tehnologij žičnih računalniških omrežij, ki se običajno uporabljajo v lokalnih omrežjih (LAN). Kabel kategorije 6 (Cat 6) je standardiziran kabel z zvitim parom za Ethernet. Standardna različica Cat6 ima največjo razdaljo 55 metrov, vendar obstajajo druge različice kabla, ki dosegajo razdalje do 100 metrov. Čitalniki RFID z ethernet povezavo niso tako pogosti in so običajno dražji.

TCP/IP je niz komunikacijskih protokolov, ki se uporabljajo v internetu in podobnih računalniških omrežjih. "TCP" pomeni protokol za nadzor prenosa, "IP" pa pomeni internetni protokol (IP).

Serial TTL (Transistor-Transistor Logic) je podoben komunikacijski protokol RS-232, vendar bo raven TTL vedno ostala med mejama 0V in 5V, kjer je 5V ali 3,3V, je pogosto logična visoka vrednost ('1'), medtem ko je 0V logična nizka ('0'). Ta protokol se uporablja z opremo nižjega cenovnega razreda, kot so avtomati za kartice ali zbiralniki. 

Bluetooth je standard brezžične tehnologije kratkega dosega, ki se uporablja za izmenjavo podatkov med fiksnimi in mobilnimi napravami na kratkih razdaljah. Primer uporabe je ročni čitalnik RFID, ki komunicira z bližnjim prenosnikom ali osebnim računalnikom. Najpogostejše razdalje za Bluetooth so 5–10 metrov.  

Profinet, Profibus, IO-Link so standardi industrijskega komunikacijskega omrežja, ki se uporabljajo s specializiranimi RFID čitalniki za industrijske aplikacije. Te visoko zanesljive naprave so narejene za težka okolja in vsebujejo posebno elektroniko. Običajno so dražji od drugih vrst čitalnikov.

PC/SC (Personal Computer/Smart Card) je specifikacija za integracijo pametnih kartic v računalniška okolja.

CCID (Chip Card Interface Device) je USB protokol, ki omogoča povezavo pametne kartice z računalnikom prek čitalnika kartic z uporabo standardnega vmesnika USB, ne da bi moral vsak proizvajalec pametnih kartic zagotoviti svoj čitalnik ali protokol.

CT-API (Card Terminal Application Programing Interface) je specifikacija za integracijo pametnih kartic v računalniška okolja.


Uporaba RFID čitalnika

Nekatere običajne uporabe čitalnikov in transponderjev RFID vključujejo:
•    upravljanje dostopa (elektronski ključi za sistem zaklepanja na osnovi RFID)
•    sledenje hišnim ljubljenčkom in živini
•    sledenje oseb in vozil
•    upravljanje in nadzor zalog
•    sledenje blaga, sredstev in opreme
•    cestninjenje in brezkontaktno plačevanje
•    strojno berljive potne listine
•    Smartdust (za množično porazdeljena senzorska omrežja)
•    merjenje časa športnih dogodkov
•   procesi sledenja in obračunavanja.

RFID čitalniki na kovinskih površinah

Če čitalnik RFID postavite na kovinsko površino, bodo magnetni tokovi čitalnika inducirali vrtinčne tokove znotraj prevodnika in povzročili slabo delovanje ali pa čitalnik sploh ne bo deloval.

Za dobro delovanje čitalnika priporočamo, da ga namestite na plastiko, les ali drug neprevoden material z debelino najmanj 1 cm ali več.

Za zaščito delovanja čitalnika blizu kovine so na voljo tudi posebni zaščitni materiali, kot je 3M™ Flux Field Directional Material (FFDM) EM15TF. Ti materiali imajo debelino 0,05 mm – 0,5 mm in se običajno uporabljajo v mobilnih telefonih z NFC čitalnikom, kjer je antena zelo blizu baterije ali elektronike in drugih elektronskih naprav.

Potrebujete pomoč pri izbiri pravega čitalnika RFID?

Kot lahko vidite, je področje RFID čitalnikov zelo obsežno in zapleteno
če potrebujete pomoč pri izbiri prave naprave, opišite svoje zahteve in pomagali vam bomo. Za zahtevnejše projekte nudimo tudi svetovalne storitve.

Za povpraševanje, ponudbo ali če imate kakšno vprašanje nam lahko pišete na info@mave.si ali pa pokličete na številko 041 884 124 in z veseljem vam bomo pomagali.