Tipi RFID in NFC čitalcev, pregled protokolov in komunikacijskih vmesnikov

Kako izbrati primerni čitalec za RFID ali NFC čipe?

23. Januar 2025
Mnogi uporabljajo izraz čitalec, vendar iščejo različne vrste bližinskih naprav, kot so namizni ali stenski čitalci brezstičnih kartic, NFC zapisovaci, naprave za odpiranje vrat, rešitve za spremljanje delovnega časa ali celo pametne ključavnice.

Za lažje razumevanje in pomoč pri izbiri ustrezne naprave preberite spodnji članek ali stopite v stik z nami. Pomagali vam bomo razjasniti, katera najbolje ustreza vašim potrebam.


Izbira primernega čitalca za RFID ali NFC čipe je odvisna od več dejavnikov, ki vključujejo namen uporabe, vrsto čipov, ki jih želite brati, ter tehnične zahteve sistema. Tukaj je nekaj ključnih korakov, ki vam bodo pomagali izbrati pravi čitalec:

1. Razmislite o dometu branja
  • Če potrebujete čitalec za kratke razdalje (registracija delovnega časa, odpiranje vrat, ipd.), bodo primerni čitalniki, ki delujejo na frekvenci 125 kHz ali 13,56 MHz
     
  • Če potrebujete čitalec, ki je kompatibilen z NFC čitalci, kot so v mobilnih napravah, bodo primerni NFC čitalci, ki berejo na enak način kot mobilne naprave.
     
  • Če je potreben večji domet, na primer za sledenje predmetom v skladišču, bo UHF tehnologija bolj primerna.

2. Povezljivost 3. Način delovanja Za izbiro primernega čitalca je potrebno:
  • poznati frekvenco delovanja čipov ter protokole, ki jih čipi podpirajo
  • potrebno je izbrati primerno vrsto povezave čitalca na napravo
  • potrebno je vedeti kako mora čitalnik delovati (branje ID kode, pisanje na čip, ipd.)
  • potrebno je preveriti, če je format branja čitalca primeren, saj je možno isto ID kodo čipa interpretirati na različne načine
 
Velikokrat ima naprava identično ohišje, majhna razlika v oznaki modela naprave pa pomeni, popolnoma drugačen princip delovanja in posledično primernost ali neprimernost za uporabo v želeni aplikaciji. 



Kaj je RFID čitalec?

RFID čitalec je elektronska naprava, ki komunicira z brezstičnimi RFID mediji, ki jih imenujemo tudi transponderji ali RFID tagi. Ti transponderi vsebujejo mikročip čip ter anteno. Princip delovanja temelji na izmenjavi informacij preko radijskih frekvenc. RFID čitalniki vsebujejo oddajnik, ki oddaja elektromagnetni signal in ko je RFID transponder v bližini, se le ta »zbudi« in odda povratni elektromagnetni signal (ID ali druge podatke). Pri kodiranju oziroma programiranju čipov čitalnik odda signal, ki spremeni vsebino EEPROM pomnilnika v mikročipu medija.

Frekvence delovanja čitalcev in primerni čipi

RFID čitalci delujejo v različnih frekvenčnih pasovih, med katerimi naslednji najpogosteje uporabljeni: RFID in NFC čitalci lahko delujejo v različnih načinih
  • Čitalec z emulacijo tipkovnice (Keyboard emulator) - vnese ID čipa na računalniški zaslon
     
  • Čitalec za branje na navideznih COM vratih (Virtual COM Reader) - prebere ID čipa preko navideznih COM vrat računalnika
     
  • Serijski čitalec (Serial Reader) – prebere ID čipa na serijskih (COM vratih) računalnika
     
  • AutoRead reader – čitalec, ki samodejno bere podatke iz pomnilnika in jih prikaže na zaslonu (deluje podobno kot emulator tipkovnice le da pretipka shranjeno vsebino in ne ID kodo).
     
  • PC /SC in CCID reader/writer - čitalec oz. zapisovalnik, ki za uporabo potrebuje integracijo API-jev s programsko rešitvijo.
     
  • Wiegand čitalec - uporablja 3-žični protokol za prenos ID kode čipa krmilnik
     
  • Krmilnik z relejem - naprava, ki sprejema podatke iz čitalnika, vsebuje programski vmesnik in rele za odpiranje vratnih ključavnic. Krmilnik je lahko samostojna enota, ali pa vsebuje integrirani čitalnik.
Protokoli, ki jih podpirajo RFID čitalci

Če čip deluje na isti frekvenci kot čitalnik, še ni zagotovljena ustreznost in delovanje in potrebno je preveriti tudi podprte protokole. Tudi določeni NFC čitalniki niso primerni za vse NFC čipe. Na primer NFC čitalec, ki deluje na protokolu ISO14443 ni primeren za branje NFC čipov ISO15693.  
Najpogostejši standardi, ki opredeljujejo RFID in NFC čipe in komunikacijske protokole so:
  • Standard ISO/IEC 14443, ki določa komunikacijo med 13,56 MHz čitalniki in transponderji (uporabljajo se v čipih MIFARE®, NTAG, DESFire® in čipih drugih proizvajalcev).
  •  
  • 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 čipe 13,56 MHz in UHF.
  •  
  • ISO/IEC 18000 določa 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 standard NFC, ki vsebuje nabor komunikacijskih protokolov za komunikacijo v bližini (NFC), ki deluje na razdalji do 4 cm.
  •  
  • ISO/IEC 21481 je še en standard NFC, ki vsebuje nabor komunikacijskih protokolov za komunikacijo v bližini (NFC), ki deluje na razdaljah večjih od 4 cm.
  •  
  • ISO 11784/11785 je standard za 134,2 kHz čitalnikov in transponderjev, ki se uporabljajo za identifikacijo živali.
  •  
  • ISO 14223 opredeljuje napredne transponderje za identifikacijo živali (primer HITAG® µ HITAG® Advanced / Advanced +).
  •  
  • ISO 18185 je industrijski standard za elektronska tesnila ali „e-tesnila“ za sledenje tovornim zabojnikom s frekvencami 433 MHz in 2,4 GHz.
  •  
  • ISO 28560-2 določa standarde kodiranja in podatkovni model, ki se uporablja v knjižnicah.

Komunikacijski protokoli in povezljivost

Ko izbirate primerno opremo za svojo RFID rešitev, morate upoštevati komunikacijske protokole in njihove omejitve.
  • RS232 je standard za serijsko komunikacijo med elektronskimi napravami. Določa električne značilnosti in čas signalov. Največja dolžina kabla je lahko 15 metrov. Ta protokol se običajno uporablja za povezavo serijskih čitalnikov z zunanjimi napravami s serijskimi COM vrati (starejši računalniki, industrijska ali druga posebna oprema, krmilniki).
     
  • RS485 je tudi standard za serijsko komunikacijo, kjer je splošno sprejeto, da se lahko uporablja s hitrostjo prenosa podatkov do 10 Mbit / s. Pravilo je, da 50-metrski kabel ne sme signalizirati hitreje od 2 Mbit / s, vendar je pri nižjih hitrostih kabel lahko dolg tudi 1200 m. Ta protokol se običajno uporablja za povezavo stenskih bralnikov 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, med katerimi je USB-C najnovejši. Največja dolžina kabla USB je 3 - 5 metrov, vendar obstajata vsaj dve možnosti za povečanje dolžine kabla. Uporabite lahko kabel Active USB, ki ojača signal z dodatno elektroniko ali USB over Cat5/Cat6 Extender, ki prenese USB signal prek Etherneta in ga pretvori nazaj v USB na drugi strani. Protokol USB se uporablja za povezavo namiznih čitalnikov z osebnim računalnikom, prenosniki, tabličnimi računalniki in mobilnimi telefoni.
     
  • Wiegand protokol je komunikacijski protokol, ki uporablja tri žice, od katerih je ena skupna in dve žici za prenos podatkov, običajno imenovani DATA0 in DATA1, ki sta včasih označeni z „D0“ in „D1.“ Priporočila za razdaljo kablov za protokol Wiegand se razlikujejo od naprave do naprave. Wiegand protokol se uporablja za komunikacijo med stenskimi čitalniki in bližnjimi krmilniki.
     
  • Ethernet je družina tehnologij žičnega računalniškega omrežja, ki se pogosto uporablja v lokalnih omrežjih (LAN). Kabel kategorije 6 (Cat 6) je standardiziran ethernet kabel, imenovan tudi UTP (Unshielded Twisted Pair). Standardna različica Cat6 kabla ima največjo razdaljo 55 metrov, obstajajo pa tudi druge kabelske različice, ki dosežejo razdaljo do 100 metrov. RFID čitalniki z ethernetno povezavo niso tako pogosti in so običajno dražji.
     
  • TCP / IP je nabor komunikacijskih protokolov, ki se uporabljajo v internetu in podobnih računalniških omrežjih. „TCP“ pomeni protokol za nadzor prenosa, „IP“ pa internetni protokol (IP).
     
  • Serijski TTL (Transistor-Transistor Logic) je podoben komunikacijski protokol kot RS232, vendar bo raven TTL vedno ostala med mejama 0V in 5V, kjer je 5V ali 3,3V je pogosto logično visoka ('1'), medtem ko je 0V logično nizka ('0'). Ta protokol se uporablja z opremo kot so kartični razdeljevalci (Card Dispensers) ali zbiralniki kartic (Card Collectors).
     
  • Bluetooth je standard brezžične tehnologije kratkega dosega, ki se uporablja za izmenjavo podatkov med stacionarnimi in mobilnimi napravami na kratkih razdaljah. Primer uporabe je ročni RFID čitalnik, 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 surovo okolje in vsebujejo posebno elektroniko. Običajno so dražji od drugih vrst čitalnikov.
     
  • PC / SC (Personal Computer/Smart Card) je specifikacija za integracijo pametne kartice v računalniško okolje.
     
  • CCID (Chip Card Interface Device) je protokol USB, ki omogoča povezavo pametne kartice z računalnikom prek čitalnika kartic s standardnim vmesnikom USB, ne da bi moral vsak proizvajalec pametnih kart zagotoviti svoj čitalnik ali protokol.
     
  • CT-API (Card Terminal Application Programing Interface) je specifikacija za integracijo pametnih kartic v računalniško okolje.

Uporaba RFID in NFC čitalcev

RFID in NFC tehnologijo se pogosto uporablja za:
  • za identifikacijo uporabnikov ali predmetov
  • upravljanje dostopa (odpiranje vrat)
  • brezstično plačevanje
  • sledenje blaga, sredstev in opreme
  • sledenje osebam, vozilom, hišnim ljubljenčkom in živini
  • upravljanje in nadzor zalog
  • merjenje časa na športnih prireditvah

RFID in NFC čitalci na kovinskih površinah

Če RFID čitalec postavite na kovinsko površino, bodo magnetni tokovi čitalca sprožili vrtinčne tokove znotraj podlage in povzročili slabo delovanje čitalca ali da sploh ne bo deloval.

Če želite zagotoviti, da bo čitalec dobro deloval, priporočamo, da ga namestite na plastiko, les ali drug neprevoden material debeline vsaj 1 cm ali več.

Za zaščito delovanja čitalca v bližini 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 komponent.

Potrebujete pomoč pri izbiri ustreznega RFID čitalca?

Na razpolago smo na naslovu info@mave.si ali na telefonski številki 041 884 124.

Strokovni članki

Vsi članki