Sistem de Comunicatie In Camp Apropiat Bazat pe Tehnologie Rfid

Sistem de comunicație în câmp apropiat bazat pe tehnologie RFID

Proiect de diplomă

CUPRINS

LISTA ACRONIME

LISTA DE FIGURI

INTRODUCERE

CAPITOLUL 1 – Prezentare generalã RFID

1.1. Istoric al domeniului RFID

1.2 Ce este RFID

1.3 Prezentarea generală a tehnologiei RFID

1.3.1 Cele trei componente esenṬIale ale unui sistem RFID

1.3.2 Eticheta RFID

1.3.3 Interogatoare RFID

1.3.4 Operatorii RFID

1.4 Frecvența de operare a sistemelor RFID

1.5 Informația stocată și procesată în tag

1.5.1 Sisteme de capacitate micã (low-end)

1.5.2 Sisteme de gamã mijlocie

1.5.3 Sisteme de capacitate mare (high-end)

CAPITOLUL 2 – Clasificarea sistemelor RFID

2.1 Tagul  de  1 – bit

2.1.1 Sisteme de securitate bazate pe radio-frecvenṬă

2.1.2 Sisteme de securitate bazate pe utilizarea microundelor

2.1.3 Sisteme de securitate bazate pe divizarea frecvenṬei

2.1.4 Sisteme de securitate care funcṬionează pe baza câmpului electromagnetic

2.1.5 Sisteme de securitate bazate pe fenomene acusto-magnetice

2.2 Proceduri Full și Half  Duplex

2.2.1 Principiul cuplajului inductiv

2.2.2 Cuplare electromagneticã de ÎmprãȘtiere

2.2.3 Cuplare ȋnchisã

2.2.4 Transfer de date Reader → Transponder

2.2.5 Cuplare electricã

2.3. Proceduri secvenṬiale

2.3.1 Cuplare inductivã

2.3.2 SuprafaṬa undei acustice a transponderului

2.4 Comunicare În câmp apropiat

2.4.1 Modul activ

2.4.2 Modul pasiv

CAPITOLUL 3 – Aplicații ale sistemelor RFID

3.1 AplicaṬii În domeniul medical

3.2 AplicaṬii În domeniul bibliotecilor

3.3 AplicaṬii ȋn domeniul Transportului public

3.4 AplicaṬii În domeniul identificãrii animalelor

3.5 AplicaṬii În domeniul mobilizãrii electronice

3.6 AplicaṬii În domeniul evenimentelor sportive

3.7 AplicaṬii În domeniul controlului accesului

3.7.1 Sistemele Online

3.7.2 Sistemele offline

3.8 AplicaṬii În domeniul restaurantelor

3.9 AplicaṬii ale sistemelor RFID În domeniul comerṬului

CAPITOLUL 4 – Avantaje și dezavantaje ale sistemelor RFID

4.1 Avantaje ale tehnologiei RFID

4.1.1 Avantajele RFID pentru business

4.2 Dezavantaje ale tehnologiei RFID

4.2.1 Dezavantajele RFID pentru business

4.3 RFID În viitor

CAPITOLUL 5 – RFID ȋn practicã

5.1 Arduino uno

5.1.1 SpecificaṬii

5.2 MFRC522

5.2.1 SpecificaṬii

5.2.2 Schema bloc

5.2.3 Modulul de transmisie

5.3 Montajul

5.3.1 ParṬile componente

5.3.2 Conectarea RC522 la Arduino UNO

5.3.3 Codul sursã

5.3.4 Capturi de ecran

5.3.5 Montajul final

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

LISTĂ DE ACRONIME

AFC Automatic fare collection

ASK Amplitude-Shift Keying 

C Capacitance (of a capacitor)

CLK Clock (timing signal)

EAS     Electronic Article Surveillance 

EEPROM Electric erasable and programmable read-only memory

ETCS European Train Control System

EVC European Vital Computer (part of ETCS)

FDX Full Duplex

FIFO First In, First Out, 

FSK Frequency-Shift Keying 

HDX Half Duplex

HF High frequency

Hz Hertz

ID Identification

IFF Identify Friend or Fre

IOP Increased intraocular pressure

ISM Industrial scientific medical (frequency range

ISO International Organization for Standardization

L (inductance of a coil)

LC Capacitance

LED Light-emitting diode

LF Low Frequincy

MHz MegaHertz

MISO Master Input, Slave Output

MOSI Master Output, Slave Input

MSB Most significant bit

NFC Near field communication

PIN Personal identification number

PC Personal computer

PSK phase shift keying

PWM Pulse-width modulation 

RAM Random Access Memory 

RBC

RF Radio-frecvență

RFID Radio Frequency Identification

ROM Read-only Memory 

SAW Surface acoustic wave

SCK/SCL Serial Clock

SDA Serial data address input–output

SEQ Sequential system

SPI Serial Peripheral Interface

SRAM Static random access memory

SS Slave Select

UART Universal asynchronous receiver–transmitter

UHF Ultra high frequency

VHF Very high frequency 

LISTA DE FIGURI

Figura 1.1 – Blocurile de bază ale unui sistem RFID 16

Figura 1.2 – Elementele etichetei RFID: Antena si Microcip (Se observă microcipul in centru și antena ce-l inconjoară) 17

Figura 1.3 -Recepția ș transmisia datelor 18

Figura 1.4 – Spectru de frecvențe radio 19

Figura 2.1 – Prezentarea diferitelor principii de funcționare a sistemelor RFID 24

Figura 2.2 – Apariția unei variații a impedanței bobinei generatorului la frecvența de rezonanță a elementului de securitate (Q= 90, k=1%). Frecvența generatorului f G variază liniar între cele 2 frecvențe de tăiere. Un tag RF prezent într-un câmp magnetic al cititorului generează un semnal clar la frecvența f R. 26

Figura 2.3 – Tag cu microunde în zona de interogare a unui cititor 27

Figura 2.4 – Schema de principiu a unui sistem EAS cu divizare de frecvențã: tagul și detectorul tagului (cititorul). 28

Figura 2.5 – Sistem de securitate bazat pe câmp electromagnetic , antena (în stânga) și forme posibile a tagurilor (în drepta). 29

Figura 2.6 – Sistem acusto-magnetic ce cuprinde emițătorul și detectorul (receptorul) . Dacă un element de securitate se află în câmpul magnetic al bobinei, acesta oscilează ca un diapazon în acord cu frecvența bobinei generatoare. Caracteristica tranzitorie amortizată a oscilației care apare după încetarea câmpului magnetic generat, poate fi detectată de un sistem electronic. 30

Figura 2.7 – Cuplarea inductivã a sistemelor RFID 31

Figura 2.8 – Sursa de alimentare pentru un transponder cu cuplaj inductiv, de la energia câmpului magnetic alternativ generat de cititor; 32

Figura 2.9 – Cuplarea ȋnchisã a transponderului într-un cititor de inserție cu bobine de cuplare magnetic. 34

Figura 2.10 – Cuplare capacitivă în sistemele de cuplare ȋnchisã are loc între două suprafețe metalice paralele poziționate la o distanță scurtă unul față de altu. 34

Figura 5.1 – Plãcuța Arduino UNO 53

Figura 5.2 – Modulul RFID – RC522 55

Figura 5.3 – Schema bloc simplificată a MFRC522 56

Figura 5.4 – Schema bloc detaliatã a MFRC522 57

Figura 5.5 – MFRC522 modul citire / scriere 58

58

Figura 5.6 – SPI bus: single master și single slave 58

Figura 5.7 – Schema cititorului RFID 56

Figura 5.8 – diagrama SPI 60

Figura 5.9 – Captura de ecran pentru cititorul de tip cartela 63

Figura 5.10 – Captura de ecran pentru cititorul de tip breloc 63

Figura 5.11 – Montajul final 64

INTRODUCERE

GENERALITĂṬI

RFID este un acronim din limba englezã, ce ȋnseamnã Radio Frequency IDentification, sau ca traducere, Identificare prin Radiofrecvențã, reprezentând una din cele mai noi și promițatoare tehnologii din ultimii ani. Originea acestei tehnologii este intens discutatã și este atribuitã mai multor autori, de la inventatorul de origine rusã Leon Theremin la americanul Harry Stockman. Totuși, primul patent ce folosește acest termen a fost acordat ȋn 1983 și ii aparține inginerului american Charles Walton, ȋn S.U.A.

În ultimii ani, identificarea automată activată RFID a generat un mare interes. Diferite industrii și-au dat seama de importanța urmăririi activelor în timp real sau creșterea vizibilității lor. Orice bun, fie că este vorba de o persoană, o parte auto, obiecte din lanțul de distribuție, o carte într-o bibliotecă, un bun în tranzit, etc, crește în valoare prin furnizarea vizibilității locației.

În afara faptului că sunt urmărite, le sunt înregistrate condițiile de mediu sau proprietățile, cum ar fi temperatura, presiunea, umiditatea, lumina de expunere, pentru orice abatere de la normal sau se pot înregistra pur și simplu. Apoi există toate datele necesare pentru a lua decizii cu privire la obiect, persoană, etc.

Indiferent de origine ȋnsã, sistemul are doua componente principale: un Tag, și un Reader.

Cel mai simplu Tag este o etichetã autoadezivã ce conține un circuit integrat și o antenã, ambele de dimensiuni foarte mici. Tagul se atașeazã pe obiectul urmãrit și poate conține o serie, exact ca o etichetã cu cod de bare.

Readerul este un echipament ceva mai complex, și are douã funcții: Prima este de a emite un câmp electromagnetic, iar cea de a doua este de a recepționa semnalele emise de Tag.

Modul de funcționare este urmãtorul: La intrarea unui Tag ȋn câmpul electromagnetic emis de reader, Tagul va emite la rândul lui un semnal, ce va fi recepționat tot de reader. Acesta din urmã va trimite apoi informația cãtre un calculator, unde va fi analizatã, procesatã și stocatã. Astfel putem identifica cu ușurințã obiectul ce trece prin raza de acțiune a readerului, exact ca și ȋn cazul scannere-lor de coduri de bare.

Tehnologia RFID sau identificarea prin intermediul frecvenței radio, a pătruns deja în numeroase domenii, chiar dacă nu suntem foarte familiarizați cu ea. La noi în țară se află într-o fază incipientă de dezvoltare, fiind  ȋn curs de a caștiga o acceptare tot mai largã pe mãsurã ce oamenii ȋnteleg și utilizeazã aceasta metodã. 

MOTIVAREA ALEGERII ACESTEI TEME

Am ales elaborarea proiectului de diplomă pe acestă temă, deoarece sunt de părere că este un subiect foarte important și încă necunoscut de multă lume. O gamã largã de astfel de cartele RFID sunt folosite zilnic ȋn ȋntreaga lume fãrã ca noi sã fim conștienți de acest lucru. Spre exemplu cartelele RFID pot fi folosite la controlul acesului ȋn incinte, sau pentru a plãti cãlãtoria cu metroul, RATB-ul. Posibilitãțile sale de folosire sunt virtual nelimitate, și depind doar de costuri și inventivitatea utilizatorului.

Tehnologia RFID poate urmãri un produs ȋncã din momentul liniei de asamblare (modulul Work In Progress) și pânã ce acesta este livrat clientului și chiar peste acest punct (când produsul sau lotul este declarat neconform, din cauza unui incident petrecut la producție). Compania nu va mai fi obligatã sã retragã toate produsele fabricate ȋntre perioade extinse de timp, ci va ști cu un grad ridicat de probabillitate ce loturi sunt compromise, ce muncitor/linie de asamblare sau piesã a fost folositã pentru fabricarea unui lot neconform.

În acestã lucrare am ȋncercat sã ating mai multe puncte cu privire la: istoria, structura, aplicații ale sistemului RFID, precum și modelul experimental, proiectarea și programarea microcontrolerului, etc.

Primul capitol se referã la istoria tehnologiei RFID, fiind defapt o tehnologie ce are la bazã un lung domeniu de cercetare; structura sistemului RFID, fiind compus ȋn general din 3 componente: un cititor, o etichetã (transponder de radiofrecvențã), și un sistem de procesare a datelor, care poate fi bazat pe un PC sau pe diferite microcontrolere; gama de frecvențã, ce are un spectru foarte larg, ȋntindându-se de la 125 KHz pânã la 2,5 MHz și mai sus.

În al doilea capitol s-a ȋncercat o ȋmpãrțire a sistemelor, ȋnsã datoritã diversitãții lor, întocmirea unor clasificări complete a devenit dificilă. Totuși, există câteva criterii de clasificare unanim acceptate, printre care: modalitatea de alimentare cu energie, modalitatea de transmisie, frecvența de lucru, tipul de cuplaj cu cititorul, volumul de date stocate și altele.

În al treilea capitol se prezintã domeniile de aplicabilitate a tehnologiei RFID. Sistemele RFID pot furniza soluții eficiente pentru o largã varietate de aplicații, spre exemplu : urmãrirea produsului de la asamblare pâna la desfacere fãrã a schimba eticheta; livrarea rapidã coletelor; urmãrirea bagajelor și a cãlãtorilor in aeroporturi și pe liniile aeriene; accesul și securitatea automobilelor; controlul accesului; urmãrirea mijloacelor fixe; urmãrirea circulației mãrfurilor ȋn depozitele mari; servicii de ȋnchiriere; industria bunurilor de larg consum; tranzacțã de astfel de cartele RFID sunt folosite zilnic ȋn ȋntreaga lume fãrã ca noi sã fim conștienți de acest lucru. Spre exemplu cartelele RFID pot fi folosite la controlul acesului ȋn incinte, sau pentru a plãti cãlãtoria cu metroul, RATB-ul. Posibilitãțile sale de folosire sunt virtual nelimitate, și depind doar de costuri și inventivitatea utilizatorului.

Tehnologia RFID poate urmãri un produs ȋncã din momentul liniei de asamblare (modulul Work In Progress) și pânã ce acesta este livrat clientului și chiar peste acest punct (când produsul sau lotul este declarat neconform, din cauza unui incident petrecut la producție). Compania nu va mai fi obligatã sã retragã toate produsele fabricate ȋntre perioade extinse de timp, ci va ști cu un grad ridicat de probabillitate ce loturi sunt compromise, ce muncitor/linie de asamblare sau piesã a fost folositã pentru fabricarea unui lot neconform.

În acestã lucrare am ȋncercat sã ating mai multe puncte cu privire la: istoria, structura, aplicații ale sistemului RFID, precum și modelul experimental, proiectarea și programarea microcontrolerului, etc.

Primul capitol se referã la istoria tehnologiei RFID, fiind defapt o tehnologie ce are la bazã un lung domeniu de cercetare; structura sistemului RFID, fiind compus ȋn general din 3 componente: un cititor, o etichetã (transponder de radiofrecvențã), și un sistem de procesare a datelor, care poate fi bazat pe un PC sau pe diferite microcontrolere; gama de frecvențã, ce are un spectru foarte larg, ȋntindându-se de la 125 KHz pânã la 2,5 MHz și mai sus.

În al doilea capitol s-a ȋncercat o ȋmpãrțire a sistemelor, ȋnsã datoritã diversitãții lor, întocmirea unor clasificări complete a devenit dificilă. Totuși, există câteva criterii de clasificare unanim acceptate, printre care: modalitatea de alimentare cu energie, modalitatea de transmisie, frecvența de lucru, tipul de cuplaj cu cititorul, volumul de date stocate și altele.

În al treilea capitol se prezintã domeniile de aplicabilitate a tehnologiei RFID. Sistemele RFID pot furniza soluții eficiente pentru o largã varietate de aplicații, spre exemplu : urmãrirea produsului de la asamblare pâna la desfacere fãrã a schimba eticheta; livrarea rapidã coletelor; urmãrirea bagajelor și a cãlãtorilor in aeroporturi și pe liniile aeriene; accesul și securitatea automobilelor; controlul accesului; urmãrirea mijloacelor fixe; urmãrirea circulației mãrfurilor ȋn depozitele mari; servicii de ȋnchiriere; industria bunurilor de larg consum; tranzacții; parcãri; pompe de benzinã; comerț electronic; transport; etc.

În al patrulea capitol sunt prezentate avantajele, dezavantajele si soluțiile de viitor ale tehnologiei RFID. Tehnologia RFID prezintã numeroase avantaje, fiind aplicabilã aproape in toate domeniile. Ca și dezavantaje ale tehnologiei enumerãm: Costul etichetelor RFID, lipsa unor standarde globale, nu se poate verifica exactitatea citirii mai multor etichete simultan, preocupări privind afectarea vieții private, etc. Soluții de viitor: sistemul a luat amploare în perioada recentă, fiind la mare căutare și folosit în cele mai diverse domenii. Sunt multe metode prin care RFID este implementat în viața noastră de zi cu zi.

În cel de al cincelea capitol, este prezentat modelul experimental, încluzând software-ul aferent funcționării sistemului; proiectarea și realizarea sistemului, precum și programarea microcontroler-ului.

CAPITOLUL 1 – Prezentare generalã RFID

1.1. Istoric al domeniului RFID

RFID (en. Radio Frequency Identification) este o metodă ce are la bază o lungă istorie.

În 1946 Léon Theremin a realizat un dispozitiv de spionaj care retransmitea undele radio incidente pe o suprafață de reflexie, suprafață ce vibra și realiza și o modulație audio.
Unda sonoră de joasă frecvență făcea să vibreze o diafragmă la suprafața unui rezonator care modula unda de radio frecvență reflectată. Astfel, Theremin a realizat un dispozitiv de ascultare pasiv neidentificabil în mod direct și prin metode obișnuite. Este prima realizare fizică, ce a constituit începutul tehnologic al domeniului RFID.

O tehnologie similară, cunoscută sub denumirea Identify Friend or Fre (IFF), a fost inventată în Anglia în 1939. Această metodă a fost aplicată în cel de-al Doilea Război Mondial pentru identificarea avioanelor dușmane sau partenere.

Însă Internaționalizarea tehnologiei RFID se poate considera că a început odată cu brevetarea, în S.U.A., în 1973, a unui microcip prevăzut cu o antenă (transponder RFID pasiv cu memorie), de către Mario Cardullo.

Dispozitivul său era pasiv și se autoalimenta din energia semnalului RF de interogare. Demonstrația privind autoalimentarea transponderelor fusese efectuată cu 2 ani înainte, 1971 de către Autoritatea Portuară din New York.

Invenția lui Cardullo arăta cum pot fi identificate vehicule aflate în mișcare, prin folosirea unui transponder ce memora 16 biți, dar extindea aria de aplicare și în alte domenii cum ar fi cel al securității perimetrale, al mijloacelor de plată bancare, a documentelor, a monitorizării obiectelor, în medicină la identificarea pacienților și a istoriei și evoluției bolilor lor etc.

Un alt sistem similar cu al lui Cardullo a fost prezentat într-o demonstrație la Los Alamos Scientific Laboratory Art în 1973 de către Steven Depp, Alfred Krelle și Robert Fryeman folosind atît dispozitive pasive cât și semi-pasive. Sistemul era portabil și opera la o frecvență de 915 MHz utilizînd 12 biți/dispozitiv.

Însă primul patent înregistrat ce asocia denumirea RFID a fost înregistrat de către Charles Walton în 1983 în S.U.A. [1]

1.2 Ce este RFID

RFID, prescurtarea termenului englez Radio Frequency Identification  (Identificare prin frecvență radio); se citește aproximativ ar 'ef ai.'di, este o metodă de identificare automată care se bazează pe stocarea și regăsirea datelor fără atingere, la distanță, prin unde radio, folosind dispozitive numite etichete RFID (engleză: RFID tag) și transpondere RFID. [2]

Tehnologia RFID folosește comunicații wireless, fiind utilizată pentru a identifica în mod unic obiecte etichetate sau oameni.

În următorii ani, noi aplicații RFID vor beneficia de o gamă largă de industrii și agenții guvernamentale în modul în care nici o altă tehnologie nu a fost vreodată în stare. [3]

1.3 Prezentarea generală a tehnologiei RFID

Tehnologia se bazează pe cuplarea inductivă (prin câmp electromagnetic) a două dispozitive ce operează în  aceeași bandă  de frecvență. Câmpul electromagnetic produs de cititor induce în antena tag-ului un curent electric, curent electric ce produce activarea microcircuitului conținut de acesta. Tag-ul utilizează energia produsă de câmpul electromagnetic provenit de la reader pentru a transmite înapoi, tot prin unde radio, codul unic de identificare – ID-ul.    Raza de acțiune în tehnologia RFID este cuprinsă între 0,5 m și 100 m, funcție de frecvența utilizată.. [4]

1.3.1 Cele trei componente esențiale ale unui sistem RFID

Un sistem RFID folosește tehnologia de comunicații radio fără fir pentru identificarea obiectelor etichetate sau a persoanelor. Există trei componente de bază ale unui sistem RFID: transponder de radiofrecvențã (tag), un interogator (cititor) și un operator (sau orice alt sistem de procesare a datelor), Figura 1.1:

Figura 1.1 – Blocurile de bază ale unui sistem RFID

[5]

1.3.2 Eticheta RFID

O etichetă RFID, denumită in limba engleza tag, sau transponder este un obiect mic sau foarte mic (chiar sub 1 mm x 1 mm) care poate fi aplicat sau încorporat în principiu în orice produs sau obiect, dar și în corpul animalelor sau persoanelor, cu scopul de identificare și urmărire, folosind undele radio.

Unele etichete pot fi citite de la mulți metri depărtare, chiar mult peste 50 m, iar eticheta se poate afla și în afara razei de vedere a cititorului de RFID. [2]

Pentru exemplificare, în Figura 1.2 este redată imaginea grafică a unei etichete RFID.

Figura 1.2 – Elementele etichetei RFID: Antena si Microcip (Se observă microcipul in centru și antena ce-l inconjoară)

Etichetă RFID (RFID Tag) este formată din următoarele sub-elemente:

a.) Microcip – o unitate de stocare a informațiilor (precum, în cazul bunurilor de consum, numele producătorului, data fabricației, data expirării etc.) care poate fi rescrisă în mod repetat.

b.) Antenă – un fir subțire utilizat pentru a transmite informația stocată pe microcip și pentru a recepționa semnalele emise de cititorul RFID.

c.) Sursă de alimentare – furnizează energia electrică necesară etichetei RFID. În funcție de tipul alimentării se disting trei tipuri de etichete RFID:

– Etichete active: utilizează o sursă de alimentare activă, sub forma unor baterii de dimensiuni reduse; aceste etichete au avantajul unei raze mai mari de transmitere a informațiilor, de regulă de 30 m sau mai mult (până la 80 m în câmp deschis), dezavantajele fiind ca au o durată de viață limitată la cea a bateriilor și un cost mai ridicat;

– Etichete pasive: acestea nu includ o sursă de alimentare, producând singure energia electrică necesară, prin interceptarea și convertirea undelor electromagnetice transmise de cititorul RFID, folosind un mini-transformator. Avantajele acestor etichete sunt costul scăzut și o durată de viață practic nelimitată, dezavantajul major fiind raza mai mică de transmitere a informațiilor, de regulă între 10 cm și câțiva metri;

– Etichete semi-pasive: sunt similare celor active, incluzând o sursă de energie, diferența fiind că acestea nu comunică în mod continuu informații cititorului RFID; pentru a conserva bateriile, etichetele RFID semi-pasive rămân într-un mod de tip “sleep” până când sunt contactate de către cititor. [6]

Tagurile pot fi clasate în trei categorii principale:
– cu citire și înscriere;
– cu înscriere o singură dată, dar citite de mai multe ori;
– numai pentru citire.
Tag-urile cu citire și rescriere conțin o memorie nevolatilă, în general de tip Flash, ce stochează date care pot fi modificate prin operații normale, la fel ca o memorie RAM obișnuită. Exemple de astfel de taguri sunt cartelele de telefon sau cărțile de credit bancar. Aceste taguri au desigur un preț inițial mai ridicat decât celelalte tipuri, dar pot fi reutilizate de multe ori prin modificarea corespunzătoare a conținutului memoriei. Astfel, pe termen lung, tagurile cu rescriere reprezintă o alternativă eficientă economic!
Tagurile de tip “read-only” (doar citire) conțin un cod unic programat ce nu mai poate fi modificat. Acest element conferă tagurilor de tip ROM un nivel ridicat de securitate. Un sistem ce utilizează astfel de taguri necesită o compensare a procesării și stocării informației prin calculatoare și programe adecvate. [7]

1.3.3 Interogatoare RFID

Cititorul (interogatorul) conține componente electronice care emit și recepționează un semnal spre și de la tagul de proximitate, un microprocesor care verifică și decodifică datele recepționate și o memorie care înregistrează datele rezultate, ce ulterior vor fi transmise mai departe dacă este necesar. Pentru a face posibilă recepția și transmisia datelor de la tag, cititorul are conectată o antenă. Antena poate fi integrată în carcasa cititorului sau poate fi separată, situată la distanță de restul electronicii. Ca la majoritatea aplicațiilor de radiofrecvență, pentru a se obține performanțe bune diametrul antenei trebuie să fie relativ mare.

Figura 1.3 – Transmisia datelor spre șI de la eticheta RFID

În majoritatea cazurilor, cititorul emite un câmp electromagnetic într-o zonă a cărei mărime depinde de frecvența sistemului, dimensiunile antenei și normele în vigoare referitoare la emisiile electromagnetice. Când un obiect echipat cu tag trece prin zona de acțiune, tagul detectează semnalul generat de cititor și începe să comunice informațiile stocate în memorie. [7]

1.3.4 Operatorii RFID

Controllerul RFID, sau computerul gazdă, ecte creierul oricărui sistem RFID.

Acesta este folosit la conectarea în aceeași rețea a mai multor cititoare RFID și la procesarea informației trimise de acestea. Controllerul este de cele mai multe ori un PC care are integrate o bază de date sau o aplicație software. Acesta preia informația de la interogatoare pentru:

‐ Păstrarea inventarului si alertarea administratorilor cănd se efectuează operații în stoc;

‐ Urmărirea obiectelor aflate în mișcare și uneori chiar controlarea mișcărilor efectute de acestea;

‐ Verificarea identității și controlarea accesului în sistemele de access pe bază de cartelă.

[8]

1.4 Frecvența de operare a sistemelor RFID

Una dintre cele mai importante caracteristici ale sistemelor RFID este frecvența de operare și distanța în care poate sa funcționeze sistemul. Frecvența de operare a unui sistem RFID este frecvența la care transmite dispozitivul de citire. Frecvența de transmitere a tagului trebuie sa fie corelatã cu frecvența cititorului. În cele mai multe cazuri este aceeași cu frecvența de transmitere a dispozitivului de citire (modulatie de sarcinã). Pe de alta parte, "puterea de transmitere" a tagului este în general mult mai mica decât cea a dispozitivului de citire. Raportul dintre puterea cititorului și puterera tagului este de ordinul (10^(3..6) ). [10]

Așa cum televiziunea poate fi difuzată într-un VHF (Very high frequency) sau o bandă UHF (Ultra high frequency), la fel și sistemele RFID pot folosi benzi diferite de comunicare dupã cum se aratã ȋn Figura 1.4 .

Figura 1.4 – Spectru de frecvențe radio

[3]

Datoritã spectrului diferit ȋn care opereazã, echipamentele (și implicit aplicațiile) RFID se ȋmpart ȋn mai multe categorii. Alegerea benzii de frecvențã optimã pentru o aplicație RFID este dictatã ȋn primul rând de condițiile de mediu ȋn care sistemul trebuie sã funcționeze precum și de cerințele aplicației.

Frecvențele de transmisie sunt clasificate în patru game fundamentale :

Joasã frecvențã ( LF – Low Frequincy) = 125/134 KHz

Aplicații uzuale: identificarea animalelor, control acces, managementul recipientelor.

Distanțe de citire: 0,1 pȋna la 1 m.

Funcționare excelentã ȋn apropierea metalelor sau ȋn lichide!

Înaltã frecvențã (HF – high frequency) = 13,56 MHz

Aplicații uzuale: inventariere-arhive, control bagaje, transport auto.

Distanțe de citire: 1 pȋna la 3 m.

Aceastã bandã are cele mai multe aplicații posibile

Foarte ȋnaltã frecvențã (Ultra High Frequency – UHF/MW) = 850 – 2,46 GHz

Aplicații uzuale: transport auto,parcare, managementul container.

Distanțe de citire: 1 pȋna la 12 m.

Permite identificarea vehiculelor ȋn mișcare cu viteze de peste 100km/h

Microunde: 2.5 GHz și mai sus.

[1]

1.5 Informația stocată și procesată în tag

Dacã clasificãm sistemele RFID ȋn funcție de cantitatea de informații conținute, de funcțiile de prelucrare a datelor oferite de cãtre tag și de dimensiunea memoriei de date, se obține un spectru larg de variante. Extremele acestui spectru sunt reprezentate de sistemele de micã capacitate (low-end) si sistemele de mare capacitate (high-end).

1.5.1 Sisteme de capacitate micã (low-end)

Sisteme de capacitate mică (EAS systems  – Electronic Article Surveillance systems), reprezintã partea de bazã a sistemelor low-end. Aceste sisteme verificã și monitorizeazã posibila prezențã a unui tag ȋn zona de interogare a dispozitivului de citire folosind fenomene fizice simple.

Tagurile “doar citire” cu un microcip sunt de asemenea clasificate ca sisteme lowend. Aceste taguri au un set de date codate permanent care constã ȋn general numai dintr-un numãr serial unic (numãr unic) alcãtuit din mai mulți octeți. Dacã un tag numadoar citire este plasat ȋn câmpul HF a unui dispozitiv de citire, tagul incepe difuzeze continu numãrul sãu de serie. În cazul unui tag doar citire nu este posibil pentru dispozitivul de citire sã comunice bidirecțional cu acesta ci existã un flux unidirecțional de date de la tag la dispozitivul de citire. În practicã un sistem doar citire poate sã identifice un singur tag ȋn zona de interogare a dispozitivului de citire. Dacã în zona de citire sunt douã sau mai multe taguri ce transmit simultan va rezulta o coliziune de date. Dispozitivul de citire nu ar mai fi capabil sã detecteze tagul. În ciuda acestei limitãri, tagurile doar citire sunt excelent adaptate pentru multe aplicații ȋn care este suficientã citirea unui numãr unic. Din cauza funcționãrii simple a unui tag doar citire, zona cipului poate fi redusã la minim, astfel va rezulta un consum redus de putere și un cost de fabricație mic.

Sistemele doar citire sunt exploatate la toate frecvențele disponibile pentru sistemele RFID. Distanțele de lucru ce pot fi atinse sunt ȋn general foarte mari datoritã consumului scãzut de putere a microcipului.

Sistemele doar citire sunt utilizate numai ȋn cazul ȋn care este necesarã o cantitate micã de date sau unde pot ȋnlocui sistemul de coduri de bare, de exemplu ȋn controlul fluxurilor de produse, la identificarea de paleti, containere și butelii de aragaz (ISO 18000), dar și la identificarea animalelor (ISO 11785). [10]

Sistemele EAS pot stoca volume foarte mici de date – în general câțiva Bytes, programarea modificãrii datelor nu este posibilă. Marile avantaje sunt: costul foarte redus, dimensiunile reduse și consumul mic de energie.

Între acestea, un loc aparte prin larga utilizare, îl ocupă sistemele de 1 bit, simple, foarte ieftine, foarte potrivite pentru asigurarea protecției la furturi, la contorizarea produselor etc. Astfel de transpondere au aceleași utilizări ca și etichetele cu coduri de bare, asigurând în plus protecția la furt, ceea ce constitue un avantaj foarte important. [9]

1.5.2 Sisteme de gamã mijlocie

Gama mijlocie este ocupatã de o varietate de sisteme cu memorie, care permit scrierea datelor pe tag, de unde rezultã cã acest sector are de departe cea mai mare diversitate de tipuri. Dimensiunile memoriei variazã de la cațiva octeți la peste 100 Kbyte [http://biblioteca.regielive.ro/download-142313.html]

EEPRM (Electrically Erasable ROM), nu necesită baterie, suportă 10^5 – 10^6 reprogramări, consumă multă energie; (tag pasiv)

SRAM (Static RAM), care suportă practic oricâte reprogramări, oricât de frecvent dar necesită baterie – un mare dezavantaj; (tag activ, adicã tag cu baterie)

FRAM (Ferro/Ferrimagnetic RAM), care nu necesită baterie, consumă mai puțin decât EEPROM și pot fi reprogramate de 10^7 – 10^9 ori. [ 9]

Aceste taguri sunt capabile sã interpreteze comenzi simple ale dispozitivului de citire pe baza unei mașini de stare cu coduri predefinite pentru citirea și scrierea selectivã a datelor din memorie. În general asemenea taguri suportã procedurile de anticoliziune, astfel ȋncât mai multe taguri situate ȋn zona de interogare a dispozitivului de citire nu interferereazã între ele și pot fi abordate in siguranțã unul câte unul de cãtre dispozitivul de citire.

Procedurile criptografice, și anume, de autentificare ȋntre tag și dispozitivul de citire, și fluxul de date criptate sunt de asemenea utilizate ȋn aceste sisteme. Aceste sisteme funcționeazã la toate frecvențele disponibile pentru sistemele RFID.

1.5.3 Sisteme de capacitate mare (high-end)

Segmentul high-end este format din sistemele cu un microprocesor și un sistem de operare cu card inteligent (card smart OS). Utilizarea facilitãților permise de microprocesoare poate sã asigure o criptare mai complexã și sã utilizeze algoritmi de autentificare mai complicați decât în cazul sistemelor cu mașini de stare cu comenzi predefinite. Cele mai evoluate sisteme high-end sunt cardurile inteligente cu interfațã dualã, care au și un coprocesor criptografic. Reducerea enorma al timpului de calcul care rezultã din utilizarea unui coprocesor ȋnseamnã cã asemenea carduri inteligente fãrã contact pot fi folosite chiar și ȋn aplicații care impun cerințe ridicate de securitate, spre exemplu pentru a asigura criptarea transmisiei datelor, cum ar fi poșta electronicã sau sisteme de taxare pentru transportul public.

Sistemele high-end sunt realizate aproape exclusiv la frecvența de 13.56 MHz. Modalitãțile de transmitere a datelor ȋntre tag și dispozitivul de citire sunt descrise ȋn standardul ISO 14443. [10]

CAPITOLUL 2 – Clasificarea sistemelor RFID

În prezent, diversitate sistemelor RFID este foarte mare, întocmirea unor clasificări complete devenind dificilă. Totuși, există câteva criterii de clasificare unanim acceptate, printre care: modalitatea de alimentare cu energie, modalitatea de transmisie, frecvența de lucru, tipul de cuplaj cu cititorul, volumul de date stocate și altele.

Cu referire la prezentarea schematică din Figura 1.1, funcționarea oricărui sistem RFID este astfel.

Pe produs (obiect, persoană, …) există o etichetă sau cartelă conținând un transponder, iar într-o locație considerată potrivită există cititorul care emite unde electromagnetice.

Când obiectul ajunge în raza de acțiune a cititorului, transponderul sesizează prezența câmpului emis și răspunde în consecință.

Cititorul identifică răspunsul și colectează / interpretează datele de la transponder.

În continuare, se pot desfășura variate operații, ca de exemplu:

comunicația încetează (situația cea mai simplă);

informația de pe transponder este ștearsă;

are loc un dialog, pentru modificarea / actualizarea datelor din transponder.

[9]

În acest capitol se descrie interacțiunea de bază dintre transponder și cititor, în special puterea furnizatã de transponder și transferul de date între tag și cititor.

O caracteristicã foarte importantã a sistemelor RFID este sursa de alimentare a tagului. Tagurile pasive nu au propria lor sursã de alimentare și, prin urmare, toata puterea necesarã pentru funcționarea unui tag trebuie sã se facã de la câmpul (electric sau magnetic) al dispozitivului de citire. Pe de altã parte, tagurile active includ o baterie, care furnizeazã toatã sau o parte din tensiunea de alimentare necesarã microcipului.

[10]

Figura 2.1 – Prezentarea diferitelor principii de funcționare a sistemelor RFID

2.1 Tagul  de 1 – bit

Bitul este cea mai mică unitate de informație, care poate avea doar două stãri: 1 și 0.

Asta inseamnă că doar 2 stări pot fi reprezentate de către sistemul bazat pe tagul de 1-bit : „tag-ul in zona de interogație” si „tag-ul ȋn afara zonei de interogație ”. În ciuda limitărilor datorate informației minimale, tagurile de 1-bit sunt foarte răspândite –  principalul domeniu de aplicație fiind la realizarea dispozitivelor antifurt din magazine (EAS, electronic article surveillance- sistem electronic de supraveghere a articolelor).

Un sistem EAS este alcătuit din următoarele componente: antena cititorului, elementul de securitate sau tag-ul și optional sistemul de dezactivare, pentru dezactivarea tagului după ce produsul a fost plătit. În sistemele moderne, dezactivarea tagului are loc când este înregistrată efectuarea plății la casă. Unele sisteme EAS încorporează și un activator , care este folosit ca să reactiveze tagul după dezactivare. Caracteristica principală a sistemelor EAS este viteza de recunoaștere sau de detectare a tagului în funcție de lărgimea porții ( distanța maximă între tag și antena interogatorului).

Procedurile de verificare și testare a sistemelor de supraveghere a articolelor sunt descrise în ghidul VDI 4470 intitulat „Sisteme antifurt pentru bunuri – porți de detecție. Ghidul de inspecție pentru clienți”. Ghidul conține definiții și proceduri de testare pentru calcularea ratei de detectare și a ratei alarmelor false. Acest ghid poate fi folosit în comerțul cu amănuntul în baza unor contracte de vânzare sau pentru monitorizarea performanțelor  sistemului permanent instalat. Pentru producătorii de sisteme de securitate, ghidul de inspecție pentru clienți reprezintă un punct de reper eficace în dezvoltarea și optimizarea de soluții integrate ale proiectelor de securitate (în conformitate cu VDI 4470).

2.1.1 Sisteme de securitate bazate pe radio-frecvență

Procedura de radio-frecvență (RF) se bazează pe circuite rezonante LC ajustate pe o frecvență de rezonanță f R . Versiunile mai vechi conțineau rezistențe inductive făcute din fire de cupru emailate și un condensator într-o cutie de plastic (tagul greu). Sistemele moderne conțin bobine gravate între folii de plastic sub formă de etichete. Pentru a asigura că  rezistența de pierderi a bobinei nu devine prea mare și reduce calitatea circuitului rezonant la un nivel inacceptabil, grosimea conductorului de aluminiu este de 25 µm, iar folia de polietilenă trebuie să fie de cel putin 50 µm. Folia intermediară de 10 µm grosime este folosită pentrut fabricarea plăcilor condensatorului.

Cititorul generează un câmp magnetic variabil în domeniul de radio-frecvență. Dacă circuitul rezonant LC se deplasează în apropierea câmpului magnetic, acest câmp magnetic variabil va transfera energie către circuitul rezonant (legile lui Faraday). Dacă frecvența f G a câmpului corespunde cu frecvența de rezonanță f R  a circuitului LC , în circuitul rezonant se produce o oscilație la rezonanță.

Curentul care trece prin circuitul rezonant se va opune variației câmpului magnetic extern al cititorului. Acest efect se pune în evidență printr-o scădere relativ mică a tensiunii de la bornele bobinei generatorului de semnal și în final duce la o scădere a puterii câmpului magnetic măsurabil. O modificare a valorii tensiunii induse poate fi detectată de o bobină suplimentară, care este un senzor de câmp magnetic și care va sesiza imediat ce un circuit oscilant este prezent în câmpul magnetic al bobinei generatoare. Mărimea relativă a acestei scăderi de câmp magnetic depinde de distanțele dintre bobine (distanța bobinã generator  – element de securitate, distanța element de securitate- bobina senzor) și de factorul de calitate Q al circuitului rezonant din elementul de securitate (tag).

Modificarea relativă de tensiune la bornele bobinei generatoare și la bornele bobinei senzor este în general foarte mică, deci, dificil de detectat. Pe de altă parte, semnalul ar trebui să fie cât mai bun posibil astfel încât elementul de securitate să poată fi detectat cu ușurință. Pentru a putea detecta cu ușurință prezența tagului, se utilizează unele mici trucuri și anume: frecvența câmpului magnetic generat nu este constantă, aceasta are o variație liniară între o valoare minimă și o valoare maximă.

Domeniul de variație a frecvenței este între 8.2 MHz ±10%. Atunci când frecvența generatorului corespunde exact cu frecvența de rezonanță a circuitului rezonant situat pe tag, circuitul rezonant de pe tag începe să oscileze și va produce o scădere vizibilã a tensiunii la bornele generatorului și la bornele bobinei senzor.

Figura 2.2 – Apariția unei variații a impedanței bobinei generatorului la frecvența de rezonanță a elementului de securitate (Q= 90, k=1%). Frecvența generatorului f G variază liniar între cele 2 frecvențe de tăiere. Un tag RF prezent într-un câmp magnetic al cititorului generează un semnal clar la frecvența f R.

Tabel 2.1 – Domenii de frecvența pentru sisteme de securitate de tip RF.

2.1.2 Sisteme de securitate bazate pe utilizarea microundelor

Sistemele EAS care funcționează în domeniul microundelor exploatează generarea de armonici ale unui semnal sinusoidal prin utilizarea componentelor neliniare (de exemplu diodele varicap). Armonica unei tensiuni sinusoidale A cu frecvența f A este o tensiune B, a cărei frecvență f B este un multiplu întreg al frecvenței f A. Prin urmare armonicile frecvenței f A se vor găsi la frecvențele 2f A , 3 f A, 4f A etc.

Frecvențele mutiplicate cu N ale frecvenței de bază se numesc armonici de ordinul N, iar frecvența care le generază se numește frecvență purtătoare.

În principiu orice element cu 2 terminale care este neliniar, generează armonici ale frecvenței purtătoare. În cazul rezistențelor neliniare energia armonicilor este disipată sub formă de căldură, astfel că doar o mică parte din puterea primei armonici este convertită în oscilații cu frecvența multiplu a frecvenței de bază. În condiții favorabile, multiplicarea frecvenței purtătoare cu N se face cu un randament η =1/N2 față de puterea frecvenței purtătoare. Pe de altă parte dacă stocarea energiei neliniare este utilizată pentru multiplicarea frecvenței, atunci în cazul ideal nu existã pierderi.

Diodele cu capacitate variabilă (varicap) sunt utilizate pentru înmagazinarea de energie neliniară și pentru multiplicarea de frecvență. Numărul și intensitatea armonicilor care sunt generate, depind de profilul de dopare al diodelor varicap și de linia caracteristică a gradientului de dopare. Se cunoaște expresia generală a dependeței capacității de tensiunea aplicată la o diodă varicap care are exponentul n (uneori notat cu y ) și care este o măsură  pentru gradientul de dopare al diodei. Pentru diode difuzate simple, acesta este de 0.33 (ex BA110), pentru diode aliate este de 0.5 și pentru diode PN cu o joncțiune hiperabruptă este aproximativ 0.75.

Figura 2.3 – Tag cu microunde în zona de interogare a unui cititor

În Figura 2.3 este prezentat un transponder care este introdus în intervalul de funcționare a emițătorului de microunde la 2,45 GHz. A doua armonicã de 4.90 GHz este generatã în caracteristica de diode a transponderului, este retransmisã și detectată de către un receptor, care este reglat la această frecvență precisă. Recepția unui semnal la frecvența 4,90 GHz (a doua armonicã), poate declanșa apoi un sistem de alarmă.

În cazul în care amplitudinea sau frecvența undei purtătoare este modulată (ASK, FSK), atunci toate armonicile încorporează aceeași modulare. Acest lucru poate fi folosit pentru a distinge între "interferențe" și semnale "utile", prevenirea alarmelor false cauzate de semnale externe. În exemplul de mai sus, amplitudinea undei purtãtoare emise este modulatã cu un semnal de 1 kHz (100% ASK). Cea de a doua armonică generată la transponderul este, de asemenea, modulat la 1 kHz ASK. Semnalul primit de la receptor este demodulat și transmis la un detector de 1 kHz. Semnalele de interferență, care sunt recepționate la frecvența de 4,90 GHz nu pot declanșa alarme false, deoarece acestea nu sunt modulate în mod normal și, dacă sunt, acestea vor avea o modulație diferită.

2.1.3 Sisteme de securitate bazate pe divizarea frecvenței

Tehnica divizării frecvenței se utilizează în domeniul undelor lungi adică la frecvențe de 100-135.5KHz. Tagurile utilizate în acest caz conțin un circuit semiconductor (microcip) și un circuit rezonant, care conține o bobinã făcută din sârmă de cupru emailat. Se realizează un circuit rezonant cu frecvența de rezonanță egală cu frecvența de lucru a sistemului EAS prin utilizarea unui condensator în paralel cu o bobinã. Asemenea taguri sunt făcute în formă de taguri din plastic rigid, care sunt apoi eliminate de pe produsul care a fost cumpărat.

Figura 2.4 – Schema de principiu a unui sistem EAS cu divizare de frecvențã: tagul și detectorul tagului (cititorul).

Microcipul din tag este alimentat de către câmpul magnetic al cititorului. Frecvența semnalului din bobina tagului este divizată la doi de către microcip si apoi retransmisă înapoi spre cititor. Semnalul care are frecvența jumatate din frecvența inițială este introdus în  bobina tagului printr-o priză intermediară a acestei bobine.

Câmpul magnetic al dispozitivului de securitate este pulsat la o frecvență mai mică (ASK modulate) pentru a îmbunătăți rata de detecție. În mod similar cu procedura descrisă în generarea de armonici, modularea de undã purtătoare (ASK sau FSK) este menținutã la jumătatea frecvenței (subarmonică). Acest lucru este folosit pentru a face diferențierea între "interferențe" și semnale "utile". Acest sistem exclude alarme false aproape în întregime.

2.1.4 Sisteme de securitate care funcționează pe baza câmpului electromagnetic

Aceste sisteme de securitate funcționează pe baza unor câmpuri magnetice  puternice, cu frecvențe de lucru în domeniul frecvențelor joase de la 10 Hz până la 20KHz. Elementele de securitate conțin benzi dintr-un metal amorf, cu caracteristică magnetică moale și care are o curbă de histerezis abruptă. Magnetizarea acelor fâșii de metal este inversată periodic, iar  materialul magnetic din aceste benzi ajunge la saturație, datorită intensității mari a câmpului magnetic aplicat.

Relația neliniară dintre intensitatea câmpului magnetic H și inducția magnetică B în apropierea saturației materialului magnetic, plus schimbarea bruscă a intensității fluxului magnetic B în apropierea trecerii prin 0 a câmpului magnetic H, generează armonici ale frecvenței de bază aplicate elementului de securitate, acele armonici pot fi recepționate și evaluate de către sistemul de securitate.

Sistemele de securitate bazate pe câmp electromagnetic, pot fi optimizate prin adăugarea de semnale cu o frecvențã mai mare ca semnalul de bază.

Datorită frecvenței de lucru scăzute, sistemele bazate pe câmp electromagnetic sunt singurele sisteme adecvate pentru produse care conțin metal. Pe de altă parte, aceste sisteme au dezavantajul că funcționarea tagului depinde de pozitia sa. Pentru o mai bunã detecție, liniile câmpului magnetic ale sistemului de securitate trebuie sã fie perpendiculare pe suprafața benzilor din metal magnetic moale.

Figura 2.5 – Sistem de securitate bazat pe câmp electromagnetic , antena (în stânga) și forme posibile a tagurilor (în drepta).

Tagurile pot fi oricând reactivate prin demagnetizarea plăcilor din materialul magnetic dur. Procesele de dezactivare și reactivare pot fi făcute de nenumarate ori. Din acest motiv, sistemele de protecție electromagnetice erau folosite inițial în librãrii. Pentru că tagurile au dimensiuni mici și sunt ieftine, aceste sisteme au început să fie folosite din ce in ce mai mult in industria alimentarã.

2.1.5 Sisteme de securitate bazate pe fenomene acusto-magnetice

Sistemele de securitate de tip acusto-magnetic constau în carcase de plastic extrem de mici, de aproximativ 40 mm lungime și 8 până la 14 mm lățime și doar un milimetru grosime. Carcasele conțin două benzi metalice, o bandă metalică făcută din material magnetic dur, conectată permanent la carcasa de plastic și o bandã făcută din metal amorf, poziționată astfel încât să poată vibra mecanic.

Metalele feromagnetice (nichel, crom, etc) își modifică ușor lungimea la introducerea lor într-un câmp magnetic sub influența intensității câmpului magnetic H. Acest efect este denumit magnetostricțiune și este rezultul unor mici modificări ale distanțelor inter-atomice datorită magnetizării. Într-un câmp magnetic alternantiv o bandă de metal magnetostrictiv vibrează cu frecvența câmpului pe direcție longitudinală. Amplitudinea vibrațiilor este mare dacă frecvența câmpului magnetic corespunde cu frecvența (acustică) de rezonanță a benzii metalice. Acest efect se pune în evidență în particular la metalele amorfe.

Figura 2.6 – Sistem acusto-magnetic ce cuprinde emițătorul și detectorul (receptorul) . Dacă un element de securitate se află în câmpul magnetic al bobinei, acesta oscilează ca un diapazon în acord cu frecvența bobinei generatoare. Caracteristica tranzitorie amortizată a oscilației care apare după încetarea câmpului magnetic generat, poate fi detectată de un sistem electronic.

Marele avantaj al acestei proceduri este faptul că sistemul de securitate nu transmite în timp ce elementul de securitate răspunde și receptorul detectorului poate fi proiectat cu un anumit grad de sensibilitate.

2.2 Proceduri Full și Half  Duplex

Transferul de date poate să aibă loc conform uneia din cele două  protocoale posibile: full sau half duplex, care sunt descrise în această secțiune și sisteme secvențiale.

În cazul procedurii de comunicare semi-duplex (half duplex – HDX), transferul de date de la tag la cititor  alternează cu transferul de date de la cititor la tag. La sistemele care funcționează cu frecvențe sub 30 MHz, aceasta este o metodă adeseori folosită împreună cu procedura de modulație a sarcinii, cu sau fără o subpurtătoare și care se poate realiza cu circuite simple. Asemănător  cu procedura de modulație a sarcinii este procedura de modulare a suprafeței de reflecție a antenei văzută în secțiune transversală, care este asemănătoare cu cea folosită la tehnologia radar și care se folosește la semnale cu frecvențe de peste 100MHz. Procedurile de modulație de sarcină și modulația suprafeței de reflecție transversală a antenei modifică direct câmpul magnetic sau electromagnetic generat de către cititor și de aceea asemenea proceduri sunt cunoscute ca proceduri armonice.

În cazul procedurii de comunicare duplex (full duplex – FDX), transferul de date de la tag la cititor are loc în același timp cu transferul de date de la cititor la tag. Acest sistem de transmisie include proceduri în care datele sunt transmise de la tag la o fracțiune din frecvența cititorului, denumitã procedurã subarmonică, sau la o frecvență complet independentă de frecvența cititorului denumitã procedură anarmonică.

Pe de altă parte, ambele proceduri (HDX, FDX) au în comun faptul că transferul de energie de la cititor la tag este continu și este independent de direcția de transmitere a datelor. [7]

Indiferent de modalitatea de comunicare, toate sistemele RFID, cu excepția celor de 1 bit, necesită acumularea unei cantități oarecare de energie din aceea emisă de cititor.

În cazul sistemelor de 1bit, singura informație transmisă cititorului este prezența sau absența transponerului în zona de acțiune a cititorului. Ca urmare, aceste sisteme sunt utilizate numai pentru protecție la furturi de produse, activitate în care sunt foarte eficiente. [11]

2.2.1 Principiul cuplajului inductiv

Un transponder cuplat inductiv cuprinde un dispozitiv electronic, care transportă date, de obicei un singur microcip, și o suprafață ȋntinsã cu o bobină sau conductor, care funcționează ca o antenă.

Figura 2.7 – Cuplarea inductivã a sistemelor RFID

Transponderele cu, cuplaj inductiv sunt aproape întotdeauna exploatate pasiv. Aceasta înseamnă că toatã energia necesară pentru funcționarea microcipului trebuie să fie furnizatã de către cititor.

În acest scop, antena bobinei cititorului generează un câmp electromagnetic de ȋnaltã frecvențã, care pătrunde secțiunea transversală a zonei bobinei și zona din jurul bobinei. Deoarece volumul lungimii de undă a gamei de frecvențe utilizate (<135 kHz: 2400 m, 13,56 MHz: 22,1 m) este de câteva ori mai mare decât distanța dintre antena cititorului și transponder, câmpul electromagnetic poate fi tratat ca un simplu câmp magnetic variabil în ceea ce privește distanța dintre transponder și antenă.

O mică parte a câmpului emis pătrunde ȋn bobina antenei transponderului, care este la o oarecare distanțã de bobina cititorului. O tensiune Ui este generatã în bobina antenei transponderului de inductanță. Această tensiune este redresată și servește ca sursã de alimentare pentru dispozitivul -transport de date.

Un condensator Cr este conectat în paralel cu bobina antenei cititorului, capacitatea acestui condensator fiind selectatã, astfel încât aceasta funcționează cu inductanța bobinei antenei, pentru a forma un circuit rezonant paralel cu o frecvență de rezonanță care corespunde cu frecvența de transmisie a cititorului. Curenții foarte mari pot fi generați în bobina antenei cititorului prin rezonanță ridicatã în circuitul rezonant paralel, care poate fi folosit pentru a genera niveluri de câmp necesare pentru funcționarea transponderului la distanță.

Figura 2.8 – Sursa de alimentare pentru un transponder cu cuplaj inductiv, de la energia câmpului magnetic alternativ generat de cititor;

Bobina antenei transponderului și condensatorul C1 formează un circuit rezonant acordat pe frecvența de transmisie a cititorului. Tensiunea U pe bobina de transponder atinge un maxim din cauza rezonanței ridicate în circuitul rezonant paralel. Dispunerea celor două bobine poate fi, de asemenea, interpretată ca un transformator (cuplaj transformator), în cazul în care există doar un cuplaj foarte slab între cele două înfășurări. Eficiența puterii transferului între bobina antenei cititorului și transponder este proporțională cu exploatarea frecvenței f, numărul de înfășurări n, zona delimitată de o bobină transponder, unghiul celor două bobine în raport cu cealaltă, și distanța dintre cele două bobine.

În timp ce frecvența f crește, necesitatea numărul de înfășurări n a bobinei transponderului scade (135 kHz: tipice 100-1000 înfășurări, 13,56 MHz: tipic 3-10 înfășurări). Deoarece tensiunea indusă în transponder este încă proporțională cu frecvența f , numărul redus de înfășurări afectează eficiența transferului de putere frecvențe mari. [11]

2.2.2 Cuplare electromagneticã de ȋmprãștiere

Sistemele RFID în care diferența dintre cititor și tag este mai mare de 1 m, sunt numite sisteme de rază lungă de acțiune. Aceste sisteme sunt operate la frecvențele UHF de 868 MHz (Europa) și 915 MHz (SUA), și la frecvențe de microunde de 2,5 și 5,8 GHz. Lungimile de undă scurte ale acestor intervale de frecvențã ușureazã construcția antenelor cu dimensiuni mult mai mici și o mare eficiență, care ar fi posibilã folosind intervale de frecvențã de sub 30 MHz.

Pentru a putea evalua energia disponibilă pentru funcționarea unui transponder, noi întâi calculãm pierderea de drum liber aF în raport cu distanța r dintre transponder și antena cititorului, câștigul GT și GR a transponderului și antena cititorului, plus transmiterea frecvența f la cititor:

aF = -147.6 + 20 log (r) + 20 log (f) – 10 log (GT) – 10 log (GR)

Dacã transponderul iese din raza de citire, atunci cipul comuta automat pe modul de economisire a energiei. În această stare, consumul de energie este de cel mult câțiva microA .

Cipul nu este reactivat până când un semnal suficient de puternic nu este primit în aria de detectare a cititorului, după care se revine la funcționarea normală. Cu toate acestea, bateria transponderului activ nu furnizează energie pentru transmiterea de date între tag și cititor, dar servește exclusiv pentru furnizarea de microcip. Transmisia de date între transponder și cititor se bazează exclusiv pe puterea câmpului electromagnetic emis de către cititor. [11]

2.2.3 Cuplare ȋnchisã

Închiderea sistemelor de cuplare sunt concepute pentru intervale ce variază între 0,1 cm și maxim 1 cm. Prin urmare, transponderul este introdus în cititorul sau plasat pe o suprafață marcatã ("Touch and Go") pentru funcționare.

Introducerea transponderului în cititor, sau plasarea acesteia pe cititor, permite ca bobina transponder să fie poziționatã precis în fanta de aer dintr-un miez în formă de U sau în formă de inel. Aspectul funcțional a bobinei transponderului si a bobinei cititorului, corespunde cu cea a unui transformator (figura II.7). Cititorul reprezintă ȋnfașurarea fundamentala și bobina transponderului reprezintă înfășurarea secundară a transformatorului. Un curent alternativ de înaltă frecvențã la prima ȋnfașurare generează o frecvență înaltă ȋn miezul câmpului magnetic. Această putere este rectificatã sã furnizeze o sursã de alimentare pentru chip.

În practică, se folosesc frecvențe în intervalul 1-10MHz. În scopul de a menține pierderile din miezul transformatorului reduse, trebuie alese în materialul de bază un material de ferită, care este adecvat pentru această frecvență.

Deoarece spre deosebire de sistemele cu microunde cuplate inductiv, eficiența puterii transferate de la cititor la transponder este foarte bunã, sisteme de cuplare strânsă sunt potrivite pentru funcționarea de chips-uri, cu un consum ridicat de energie. Aceasta include microprocesoare, care încă necesitã o putere de 10 mW pentru funcționare (Sickert, 1994). Din acest motiv toate sistemele de carduri de pe piață conțin microprocesoare.

Figura 2.9 – Cuplarea ȋnchisã a transponderului într-un cititor de inserție cu bobine de cuplare magnetic.

2.2.4 Transfer de date Reader → Transponder

Toate procedurile de modulație digitală cunoscute, sunt utilizate în transferul de date de la cititor la transponder, în sistemele complete și jumătate-duplex, indiferent de frecvența de lucru sau de procedura de cuplare.

Există trei proceduri de bază:

• ASK: amplitude shift keying

• FSK: frequency shift keying

• PSK: phase shift keying

Datorită simplității de modulare, majoritatea sistemelor folosesc ASK modulare.

Figura 2.10 – Cuplare capacitivă în sistemele de cuplare ȋnchisã are loc între două suprafețe metalice paralele poziționate la o distanță scurtă unul față de altu.

[11]

2.2.5 Cuplare electricã

În sistemele de cuplaj electric (de exemplu, capacitiv), cititoarele generează o frecvență înaltă ȋn câmp electric. Antena cititorului este formatã dintr-o suprafață mare, conductor electric (electrod), în general, o folie metalică sau o placă metalică.

Tensiunea necesarã, variazã între câteva sute de volți și câteva mii de volți, acestea sunt generate în cititor de creșterea tensiunii într-un circuit rezonant format dintr-o bobină L1, plus conectarea în paralel a unui condensator C1 intern și capacitatea activ între electrodul și potențialul de împământare CR-GND. Frecvența de rezonanță a circuitului rezonant corespunde frecvenței de transmisie a cititorului.

Antena transponderului este format din două suprafețe conductoare situate într-un plan (electrozi). nTensiunea apare între cei doi electrozi de transponder, care este folosit pentru alimentarea cu energie a transponderului. În plus față de suprafețele metalice normale (folie metalică) electrozii pot fi făcuți din conductoare colorate (de exemplu, o pastă conductoare de argint) sau un strat de grafit (Baddeley și Ruiz, 1998).

[11]

2.3. Proceduri secvențiale

În cazul procedurilor secvențiale se întrebuințeazã un sistem prin care câmpul de la dispozitivul de citire este întrerupt pentru scurt timp la intervale regulate. Aceste intervale în care nu există semnal emis de cititor sunt recunoscute de tag și folosite pentru a trimite date de la tag la dispozitivul de citire. Dezavantajul procedurii secvențiale este pierderea de putere de către tag pe timpul pauzei de transmisie, care trebuie compensată prin adăugarea de condensatori auxiliari sau baterii care pot asigura puterea necesară datorită energiei acumulate în condensatori sau în baterie.

2.3.1 Cuplare inductivã

Sisteme secvențiale folosind cuplaj inductiv sunt operate exclusiv la frecvențe mai mici de 135 kHz. Un cuplaj de tip transformator se creează între bobina cititorului și bobina transponderului.

Tensiunea generatã în bobina transponderului prin efectul unui câmp, este redresată și poate fi folositã ca o sursă de alimentare. Pentru a obține o eficiență mai mare a transferului de date, frecvența transponderului trebuie să fie potrivitã cu cea a cititorului, și calitatea bobinei transponderului trebuie să fie specificatã cu grijă.

Din acest motiv, transponderul conține un condensator pe cip pentru a compensa toleranțele frecvenței de rezonanța din fabricație.

Cu toate acestea, spre deosebire de sistemele complete și jumătate-duplex, în sistemele secvențiale transmițătorul cititorului nu funcționează pe o bază continuă. Energia transferată transmițătorului în timpul transmisiei operației percepe un condensator de încărcare pentru a oferi un magazin de energie. Cipul transponder este comutat în modul standby sau în modul de economisire a energiei în timpul operațiunii de încărcare, astfel încât aproape toatã din energia primită este folosită pentru încărcarea condensatorului. După o perioadă de încărcare cititorul este oprit din nou.

Energia stocată în transponder este folositã pentru a trimite un răspuns la cititor. Capacitatea minimã a condensatorului de încărcare poate fi calculată din tensiunea de lucru necesară și consumul de energie al cipului: C = Q / U= It / [Vmax − Vmin]

2.3.2 Suprafața undei acustice a transponderului

Dispozitive cu unde acustice de suprafață (SAW) se bazează pe efectul piezoelectric și pe suprafața legatã de dispersia elasticã (= acusticã) unde la viteză mică. În cazul în care un cristal este elastic deformat într-o anumită direcție, apar pierderi de suprafață, dând naștere la tensiuni electrice în cristal. Unda acustică de suprafață funcționează la frecvențe de microunde, în mod normal în gama 2,45 GHz ISM.

Traductoarele electroacustice (traductoare interdigitale) și reflectoarele pot fi create folosind structuri plane de electrozi pe substraturi piezoelectrice. Substratul utilizat pentru această aplicație este niobat de litiu. Structura electrod este creată printr-o procedură fotolitografica, similar cu procedura utilizată în microelectronică pentru fabricarea circuitelor integrate.

2.4 Comunicare ȋn câmp apropiat

La prima vedere, comunicare ȋn câmp apropiat (NFC), nu reprezintã un sistem RFID, ci o interfață de date fără fir între dispozitive, similar cu infraroșu sau bine cunoscutul Bluetooth. Cu toate acestea, NFC are mai multe caracteristici, care sunt de interes în ceea ce privește sistemele RFID.

Transmisia de date între două interfețe NFC folosește câmpuri magnetice alternative de înaltă frecvență în domeniul de frecvență de 13,56 MHz. Intervalul maxim de comunicare tipic, pentru transmisia de date NFC este de 20 cm, deoarece respectiva comunicare este situată în apropierea câmpului antenei transmițătorului. Prin urmare, comunicarea se numește comunicare ȋn câmp apropiat.

2.4.1 Modul activ

Pentru a transmite date între două interfețe NFC în modul activ, ȋn primul rând interfața NFC activeazã emițătorul și, astfel, funcționează ca inițiator NFC. Curentul de înaltă frecvență care curge în antena induce un câmp magnetic alternativ, H care se răspândește în jurul antenei buclă. O parte a câmpului magnetic indus trece prin bucla antenei de altă interfață NFC, care este situatã în apropiere. Apoi o tensiune U, este indusã în bucla antenă și poate fi detectatã prin receptorul altei interfețe NFC. Dacă interfața NFC primește semnale și comenzi corespunzătoare de la un inițiator NFC, această interfață NFC adoptă în mod automat rolul de țintă NFC.

Pentru transmisia de date între interfețele NFC, amplitudinea câmpului magnetic alternativ emis este modulat (ASK modulare), similar cu transmisia de date între cititor RFID și transponder. Cu toate acestea, diferența dintre un obiectiv NFC în mod activ și un RFID transponder constă în aceea că, câmpul magnetic variabil trebuie să furnizeze transponderul cu putere în scopul de a opera microcip. Spre deosebire de aceasta, dispozitivul electronic care conține interfața NFC furnizează interfața cu putere.

Direcția de transmisie este inversată, în scopul de a trimite date de la ținta NFC pentru inițiatorul NFC. Acest lucru înseamnă că ținta NFC activează transmițătorul și inițiatorul NFC trece la modul de primire. Ambele interfețe NFC induce alternativ câmpuri magnetice în care se transmit numai datele de la transmițător la receptor.

2.4.2 Modul pasiv

În modul pasiv, de asemenea, inițiatorul NFC induce un câmp magnetic variabil pentru transmiterea de date la ținta NFC. Amplitudinea câmpului este modulat în concordanță cu pulsul de date ce urmeazã a fi transmis (ASK modulare). Cu toate acestea, după ce a transmis un bloc de date, câmpul nu este întrerupt, dar continuă să emitã în mod nemodulat. Ținta NFC acum este capabilã să transmitã date către inițiatorul NFC prin generarea unei modulãri de sarcină. Metoda de modulare de sarcină de asemenea, este cunoscut din sistemele RFID.

Folosind această metodă pentru interfete NFC oferă o serie de avantaje și opțiuni interesante pentru funcționarea practică. Astfel, rolurile diferite ale celor două interfețe NFC în comunicarea NFC pot fi negociate și schimbate, în orice moment. O interfață NFC cu sursa de alimentare slabã, de exemplu, cu o baterie de capacitate mică, se poate negocia și să adopte rolul de țintă NFC, în scopul de a salva putere prin transmiterea de dat ȋn modularea de sarcină.

Interfața NFC, care este în măsură să stabilească, în plus față de alte interfețe NFC,comunicarea de transpondere pasive compatibile (de exemplu, în conformitate cu ISO / IEC 14443), a livrărilor țintă NFC cu putere și că, prin modulare de sarcină, poate transmite date pentru interfața NFC. Această opțiune permite dispozitivelor electronice echipate cu interfețe NFC, cum ar fi NFC pentru telefoane mobile, să citească și să scrie pe diferite transpondere, cum ar fi etichete inteligente sau bilete. Interfața NFC în acest caz, se comportă similar cu un cititor RFID, această opțiune este, de asemenea, numit "modul de cititor" sau "modul de cititor-emulare".

În cazul în care o interfață NFC este situatã în apropierea unui cititor RFID compatibil (de exemplu, în conformitate cu ISO / IEC 14443), cititorul NFC este, de asemenea, capabil să comunice cu un cititor. Aici, interfața NFC adoptă rolu de țintă NFC și poate transmite date pentru cititor utilizând modulația de sarcină. Această opțiune permite cititorilor RFID pentru a face schimb de date cu un dispozitiv electronic cu interfață NFC, cum ar fi NFC telefoane mobile. Din punctul de vedere al cititorului, dispozitivul electronic se comportă precum cardurile inteligente. [11]

CAPITOLUL 3 – Aplicații ale sistemelor RFID

RFID este o tehnologie cu mare valoare ȋn afaceri, și un potențial uriaș. Promite sã ȋnlocuiascã vechiul cod de bare și sã contribuie la vizibilitatea mãrfurilor ȋn timp real, indiferent de punctul lanțului logistic ȋn care se aflã. Putem gãsi aplicații RFID ȋn cele mai diverse domenii, ȋnsã principala sa utilizare este ȋn urmãrirea obiectelor.

De exemplu, fabricanții folosesc RFID pentru ȋmbunãtãțirea lanțului de distribuție, vânzãtorii il folosesc pentru a ține furturile sub control, cu o mare eficiențã ȋn aprovizionare și planificare a vânzãrilor. Fabricanții din domeniul farmaceutic folosesc RFID pentru a combate comerțul ilegal cu produse contrafãcute și a reduce erorile de administrare a medicamentelor. Atelierele folosesc RFID pentru localizarea uneltelor și pentru a afla ce piese au fost manipulate cu acestea, ȋn special ȋn aplicații sensibile (aeronauticã).

Cartelele RFID sunt folosite la controlul accesului ȋn incinte, sau pentru a plãtii cãlatoria cu metroul. Posibilitãțile sale de folosire sunt virtual nelimitate, și depind doar de costuri și inventivitatea utilizatorului. [12]

În ultimii ani au avut loc progrese importante, ceea ce a dus la apariția unei noi generații de dispozitive sofisticate și cu cost redus, permițând evitarea coliziunilor și posibilitatea unor citiri multiple prin care mai multe etichete pot fi citite simultan atunci când se aflã toate in aceeași zonã. Deși costurile sunt oarecum mai ridicate decât ȋn cazul tehnologiilor bazate pe etichete, tehnologiile RFID pot furniza soluții eficiente pentru o largã varietate de aplicații :

urmãrirea produsului de la asamblare pânã la desfacere fãrã a schimba eticheta;

livrarea rapidã a coletelor;

urmãrirea bagajelor și a cãlãtorilor ȋn aeroporturi și pe liniile aeriene;

accesul și securitatea automobilelor;

controlul accesului;

urmãrirea mijloacelor fixe;

urmãrirea circulației mãrfurilor ȋn depozitele mari;

servicii de ȋnchiriere;

industria bunurilor de larg consum;

tranzacții;

parcãri;

pompe de benzinã;

comerț electronic;

transport;

controlul traficului de frontierã;

măsurarea timpului realizat la cursele atletice;

controlul pașapoartelor (actualmente nu se practică în UE);

aplicarea taxelor rutiere pe anumite autostrăzi etc.;

urmărirea locomotivelor și vagoanelor la căile ferate;

autentificarea persoanelor care doresc să intre în zone speciale (cu condiția să-și fi implantat etichete RFID sub piele);

paza și inventarierea în muzee.

Dintre avantajele esențiale ale sistemelor de ȋnregistrare și identificare bazat pe Radio Frecvențã amintim:

Viteza – sistemul accelereazã scanarea și identificarea obiectelor nefiind necesarã poziționarea ȋn fața scannerului pentru a fi citite și pot fi operate simultan peste 30 etichete/sec.

Siguranța – ȋnlaturã sortarea manualã și corectarea erorilor la un volum mare de procesari

Securitate – protejeazã ȋmpotriva furtului și a falsificãrii produselor

Costul – se reduce numãrul de etichete atașate pe produs. Prin viteza și siguranțã se reduce costul pe munca manualã.

Informația – un astfel de sistem ajutã la informarea clientului despre: unde se aflã coletul acestuia, ce valizã este ȋncarcatã ȋn fiecare container de avion sau dacã un produs este original sau fals.

Mediul – poate fi folosit ȋn medii dure (murdãrie, grãsime, medii chimice corozive, ȋngheț, expunere la soare, etc.) singurul element expus fiind purtãtorul. [13]

Tehnologia RFID este utilizată pentru identificarea și urmărirea unor elemente precum:

– Bunuri de consum

Companiile din industria de retail testează și adoptă soluții bazate pe RFID pentru identificarea articolelor, exemple majore fiind Wal-Mart în SUA, Tesco în Marea Britanie și Metro în Germania.

– Persoane

Cetățenii americani primesc pașapoarte biometrice, echipate cu cipuri RFID care pot stoca și transmite informații personale cum ar fi numele, naționalitatea, sexul, data nașterii și fotografia digitizată a deținătorului. SUA a produs 10 milioane de pașapoarte biometrice în anul 2005 și alte 13 milioane produse în 2006. De asemenea, toate permisele de conducere japoneze au fost dotate cu etichete RFID.

– Animale

Animalelor domestice din ferme și gospodării individuale le sunt atașate/implantate etichete RFID care permit identificarea electronică, înregistreazã mișcării și monitorizarea veterinară.

– Plata serviciilor de transport

Metroul din Moscova folosește RFID Smart cards încă din 1998, sistemul de transport public din Taipei, Taiwan folosește carduri RFID din 2002, metroul din New York desfășoară un proiect pilot folosind serviciul PayPass al Mastercard. De asemenea, etichetele RFID sunt utilizate pentru colectarea electronică a taxelor de acces pe autostrăzi și poduri în SUA, Australia, Franța, Portugalia, Israel ș.a. .

– Identificarea de bunuri diverse: cărți în librării și biblioteci, CD-uri/DVD-uri în magazine și centre de închirieri, bagaje în aeroporturi, medicamente, confecții etc. .

– Industria auto: în sisteme antifurt, pentru deschiderea ușilor și pornirea motorului din afara mașinii (de exemplu, Toyota la modelul Prius în 2004), în anvelope (Michelin în ianuarie 2003).

– Controlul accesului în clădiri: ușile se deschid automat dacă vizitatorul are asupra sa cardul RFID de acces; nu este nevoie ca acesta să introducă respectivul card într-un cititor.

– Carduri de credit: Cardurile American Express Blue includ etichete RFID.

– Senzori: spre exemplu, senzori pentru colectarea de la distanță a datelor seismice, a activității vulcanilor etc. .

– Identificarea participanților la conferințe, simpozioane etc.: ecusoanele participanților conțin etichete RFID pasive. [6]

Identificarea diverselor obiecte – vehicule, produse sau persoane, are loc din ce în ce mai des folosind soluții automatizate. Provocările cărora trebuie să le răspundă aplicațiile pe baza RFID este de a furniza soluții stabile și rapide care pot funcționa în cele mai variate domenii.

În prezent, exigențele privind securitatea și stabilitatea sistemelor utilizate în controlul accesului vehiculelor, al transportului pe căile ferate și al mărfurilor depozitate cresc.

Tehnologia RFID accelerează achiziția datelor și elimină intervenția umană în procesele de control și sortare. Culegerea automată a datelor sporește viteza de lucru, elimină erorile și crește eficiența sistemului prin accesul la informație în timp real.

Tehnologia nu necesită condiții speciale de operare, putând funcționa și în medii cu praf sau umiditate ridicată, are costuri reduse de întreținere și grad de securitate ridicat. Aceasta oferă o flexibilitate sporită a soluțiilor realizate în funcție de structurile și aplicațiile companiilor. [14]

3.1 Aplicații ȋn domeniul medical

Capacitatea transponderelor pasive funcționeazã în mod fiabil de ani de zile , fără propria lor sursã de alimentare – care ar putea fi sensibilã la eșec – această tehnologie predestinatã pentru aplicații în medicina umană.

Glaucomul este o afecțiune ȋn care creșterea presiunii intra-oculare (IOP) ȋn primã fazã determină o îngustare a câmpului de vizibilitate, și în cele din urmă duce la orbire completă. Cele mai recente cercetări au arătat că presiunea intra-oculară este supusă fluctuațiilor diurne ascuțite și că nu numai presiunea absolutã, ci și fluctuațiile de presiune, influențezã în mod semnificativ riscul de orbire (Ullerich, 2001). Prin urmare, măsurarea permanentă a presiunii intraoculare în condiții normale și în mediu normal al pacientului este necesarã pentru înțelegerea evoluției de suferință și să faciliteze un program individual de tratament .

Acest lucru este în contrast cu practica normală de măsurare exclusiv IOP, timpul orelor de chirurgie cu

ajutorul unui tensiometru.

La pacienții cu cataractă, cristalinul natural este eliminat din ochi și înlocuit cu o lentilă artificială intraoculară. Acest lucru a determinat ideea de a integra un transponder complet, adică o micro bobinã și un cip transponder cu un senzor de presiune capacitiv integrat.

Diametrul exterior al micro bobinei este de aproximativ 10.3mm si diametrul interior de 7,7 mm.

Pentru partea optică a lentilei diametrul este 5mm. Micro bobina este fabricatã pe o folie poliimidă flexibilã (Ullerich, 2001;. Ullerich et al, 2000, 2001a, b) și este, astfel, pliabilã, ceea ce face implantarea transponderului mult mai ușor. Senzorul de presiune este integrat micro mecanic în cip-ul transponder și are o sensibilitate de 1,3 mbar, care corespunde aproximativ cu precizia măsurătorilor tonometrului actual (Ullerich, 2001).

Astfel încât transponderul poate fi citit în mod continuu, antena cititorului este integratã în cadru de o pereche de ochelari. Controlul bobinei și stocarea datelor măsurate are loc cu ajutorul cititorului, care este conectat la ochelari printr-un cablu. [11]

3.2 Aplicații ȋn domeniul bibliotecilor

Mai nou, sistemul RFID a fost implementat și în bibliotecile din România. La Biblioteca Centrală a Universității "Lucian Blaga" din Sibiu, acesta a fost adoptat din 2008.

Biblioteca Centrală Universitară "Carol I" din București se află în plin proces de implementare a acestei tehnologii. [15]

Un sistem RFID în bibliotecă poate ține evidența intrărilor unui utilizator, ciclul de viață al unei cărți și, deci, să dea posibilitate bibliotecarului să țină mai bine evidența și să existe un control mai riguros asupra mișcării cărților.

Când cartea ajunge pentru prima oară în sistemul RFID, ea primește un număr de inventar din baza de date a bibliotecii, fiind astfel introdusă în baza de date. Așadar, numărul care există în cipul RFID este același cu numărul din baza de date. Pe baza acestui număr bibliotecarul urmărește circulația cărții, face verificarea fără a scoate cartea din raft, o găsește atunci când s-a rătăcit.

Implementarea sistemului RFID necesită conectarea la un sistem de monitorizare a circulației cărții, întrucât datele se conectează la baza de date a bibliotecii. În acest fel toate datele statistice (număr de utilizatori, număr de împrumuturi etc.) sunt disponibile aproape în timp real, eliminând atât erorile umane, cât și munca infernală de a colaționa, de a sistematiza date atât de aleatoare.

Componentele sistemului:

Sistemul de bibliotecă RFID este alcãtuit din câteva componente. Cele mai importante sunt: porțile cu senzori, unitatea de auto-împrumut și unitatea pentru bibliotecar. Aceste componente sunt independente unele de altele, ca și față de sistemul de circulație implementat pe calculator. Deoarece componentele sunt "inteligente", nu mai este nevoie de încă un server, iar componentele înseși permit adăugarea de elemente adiționale, pe măsura dezvoltării sistemului.

Cu acest concept este posibilă o viteză mare de citire, datorită citirii direct din cip. Aceasta înseamnă că nu mai este nevoie de timpul de defilare a datelor din baza de date localizată pe server. Această citire rapidă este de folos și porților cu senzori și sistemului de inventariere.

Poarta cu senzori: Este proiectată pentru detectarea și citirea informației din etichetele RFID care trec prin acea zonă. Poarta furnizează numărul media (dat de bibliotecă) ce poate spune dacă o carte a fost sustrasă sau nu. Cititorul constă din două antene așezate în paralel, plus cititorul electronic. Distanța dintre cele două antene poate fi de 90 cm, în timp ce cu trei antene se poate ajunge la 1,8 m.

Unitatea de auto-împrumut: După identificarea utilizatorului, care se poate face pe baza unui card de identificare tip RFID, acesta poate pune documentele (cărți, CD, video discuri etc.) pe suprafața de citire pentru a fi înregistrate pe numele său și programate în modul "împrumut". Cipul va fi pus astfel pe modul "silențios" și nicio alarmă nu va fi activă la ieșire.

Este posibil ca returnarea cărților să se facă, de asemenea, la unitatea de auto-împrumut. Se pot verifica mai multe cărți la returnare (un cititor obișnuit poate citi 25 cm, așa că, depinzând de grosimea cărții, se poate afla câte cărți pot fi returnate într-o singură citire.

Unitatea de conversie pentru bibliotecar: Pentru a împrumuta sau returna cărți se poate folosi unitatea bibliotecarului în același mod ca unitatea de auto-împrumut. Aici există însă și funcțiuni speciale care sunt numai la îndemâna bibliotecarului, care poate programa cipul de RFID și adăuga / procesa date noi.Unitatea este conectată la sistemul de calcul al bibliotecii, astfel încât multe procesări invizibile pentru utilizator devin disponibile personalului de bibliotecă, în funcție de aplicația de care dispune bibliotecarul la momentul respectiv.

Eticheta RFID: Aceasta este inima sistemului RFID care, în afară de cipul propriu-zis, mai conține o antenă pentru citirea la distanță mai mare. Standardul pe care îl respectă, ISO 15693, garantează compatibilitatea cu diverse surse, fără a se limita la un singur producător, care ar putea folosi avantajele unui astfel de monopol.

Faptul de a nu fi dependent de un furnizor este o cerință importantă a bibliotecilor moderne, deoarece investițiile făcute sunt pe termen lung și nimeni nu poate fi dependent de un anumit monopol. Mai mult, de obicei firmele furnizoare se angajează în modernizarea cipurilor și a sistemelor de citire, astfel încât a ține pasul cu evoluția tehnologică să nu împieteze asupra utilizării bazelor de date constituite cu atâta trudă. O altă cerință importantă este viteza de citire înaltă, precum și fiabilitatea deosebită a acestor dispozitive, care trebuie să aibă o durată de viață foarte mare și o rezistență la șocuri, umezeală și praf deosebită.

Criteriile unui sistem modern de bibliotecă RFID

Următoarele caracteristici ar putea fi relevante pentru alegerea și compararea sistemelor RFID folositoare în biblioteci (în anexă se dau spre pura exemplificare cipuri Fujitsu-Siemens dedicate acestei aplicații):

fiabilitate mare;

garantarea compatibilitații cu alte cipuri RFID;

compatibilitatea ȋntre diverse generații de cipuri RFID ale diferiților producãtori (ISO 15693);

nu sunt necesare elemente de securitate suplimentare (benzi electro-magnetice etc. );

sistemul poate fi extins la cardurile de acces, controlul accesului ȋn diverse zone ale bibliotecii, plãți la copiatoare sau alte servicii interne ale bibliotecii, acces la internet etc;

componentele sistemului (porți de acces, cititoare etc. ) pot fi schimbate pe durata operãrii bibliotecii fãrã a fi necesare intervenții asupra sistemului RFID.

3.3 Aplicații ȋn domeniul Transportului public

Transportul public este una dintre aplicațiile în care există cel mai mare potențial de utilizare a sistemelor RFID . În Europa și Statele Unite ale Americii asociațiile de trafic funcționează la o pierdere foarte mare, uneori la fel de mult ca 40% din cifra de afaceri (Czako, 1997), care trebuie să fie alcătuit de subvenții din partea comunității și a țării în cauză. Din cauza lipsei tot mai mare de resurse, trebuie să fie căutate soluții pe termen lung, care va reduce aceste pierderi prin reducerea costurilor și veniturilor în creștere.

Utilizarea de carduri inteligente, ca permise de calãtorie electronice, ar putea face o contribuție importantă la îmbunătățirea situației (AFC = taxare automată). În domeniul de management de tarif, în special, există un mare loc de îmbunătățiri.

Punctul de pornire

– Companiile de transport sã suporte costuri ridicate prin vânzarea permiselor de călătorie de cãtre distribuitoare automate.

– În cazul vehiculelor, de asemenea, sunt necesare imprimante scumpe, bilete electronice sau dispozitive mobile. Uneori biletele sunt vândute chiar de către conducătorul auto, care duce la timpi lungi de așteptare, plus un risc suplimentar de securitate prezentat de distragerea continuă a conducătorului auto.

– Biletele de hârtie sunt aruncate după utilizare.

Cerințe

– Sisteme electronice, ce se ocupa cu gestiunea tarifelor trebuie să îndeplinească ȋnaltele așteptări și cerințe, în special cu privire la rezistența la degradare și uzură, viteza de scriere și citire și ușurința de utilizare. Aceste așteptări pot fi îndeplinite în mod satisfăcător doar de către sistemele RFID. Forma cea mai comună pentru carduri inteligente este formatul ID-1 și, recent, ceasuri de mână.

Beneficiile sistemelor RFID

– Înlocuirea biletelor de hârtie convenționale, de cãtre tarife electronice moderne bazat pe sisteme de carduri inteligente oferă o multitudine de beneficii pentru toți cei implicați. Deși costurile de achiziție a unui sistem de carduri inteligente sunt încă mai mari decât cele ale unui sistem convențional, investiția ar trebui să se ramburseze într-o perioadă scurtă de timp.

Beneficii pentru pasageri

– nu mai este necesar numerar, cardurile inteligente pot fi încărcat cu sume mari de bani, pasagerii nu mai trebuie să efectueze schimbarea corectã.

– preplãțite rămân valabile chiar dacă tarifele sunt schimbate.

– Pasagerul nu mai are nevoie să cunoască tariful exact, sistemul deduce automat tariful corect de pe card.

– bilete lunare pot începe în orice zi a lunii.

Beneficii pentru șofer

– Biletele nu mai sunt vândute, rezultând mai puținã distragere a personalului de conducere.

– Lipsa numerarului în vehicul.

Deși Europa se îndreaptă spre standardizare, transportul transfrontalier încă reprezintă un obstacol a căilor ferate din Europa. Semnale diferite și sisteme de securitate de tren forța trenuri să suporte costul de care transportă mai multe seturi de echipamente de pe locomotive și unități de tracțiune.

Din acest motiv, Uniunea Europeană sprijină achiziționarea unui sistem european de securitate a trenurilor și sistem de control, ETCS (European Train Control System). ETCS va facilita interoperabilitatea traficului transfrontalier și competitivitatea căilor ferate prin implementarea mai târziu al tehnologiei de control al trenurilor.

ETCS cuprinde patru sisteme principale:

EURO-Cab. în care toate elementele sunt conectate printr-un sistem special.

EURO-Radio. O legătură radio GSM între vehicule și un centru de radio de pista, RBC (Radio Block Center).

EURO-Loop. Un sistem de transfer de date liniar pe distanțe de până la câteva sute de metri.

Sistemul se bazează pe așa-numitele cabluri de scurgere, cabluri coaxiale adică pentru care învelișul este conceput pentru a fi parțial permeabil la câmpul electromagnetic. Gamele de frecvență între 80MHz și 1 GHz (Ernst, 1996). EURO-Loop este utilizat în principal pentru a transfera informații pentru evaluarea datelor transmise discret.

Eurobalise. Un sistem de transmitere de date discrete. În funcție de proiectare, datele locale (marcarea locație, profile de gradient, limitele de viteză) sau datele referitoare la semnal de ruta sunt transmise a vehiculului (Lehmann, 1996).

Transmisia automată de date poate ajuta la rezolvare aceastei probleme prin citire a unui transponder de pe recipient. În 1991, standardul internațional ISO 10374 a fost elaborat pentru a oferi o bază pentru utilizarea la nivel mondial a acestei tehnologii.

Benzile 888-889MHz și 902-928MHz (America de Nord) și 2.4 – 2.5 GHz (Europa) sunt folosite ca frecvențe de funcționare pentru transpondere. Transponderul trebuie să răspundă la toate cele trei intervalele de frecvență utilizate. Semnalul cititorului nu este modulat (read-only transponder). Distanta maximã specificatã a cititorului este de 13 m. ISO 10374 specifică următoarele informații care pot fi stocate în transponder:

• codul propietarului, seria și cifrele de testare;

• Lungimea, înălțime și lățime containerului;

• tipul containerului, de exemplu container valiză, container de alimentare;

• încărcatura și greutatea proprie.

O baterie asigură alimentarea cu energie electrică a suportului electronic de date în transponder (activ transponder). Durata de viață a bateriei corespunde cu durata de viață a containerului în sine, adică jur de 10-15 de ani.

Aceeași tehnologie este folosită în identificarea de vagoane de marfã din America de Nord și de transport feroviar european. Un standard european este în curs de pregătire pentru identificarea automată a containerelor interschimbabile europene (Siedelmann, 1997).

[11]

3.4 Aplicații ȋn domeniul identificãrii animalelor

Sistemele electronice de identificare au fost apãrute de aproape 20 de ani (Kern și Wendl, 1997) și sunt acum declarate artã in Europa. În plus față de aplicațiile interne pentru alimentare automată și calcularea productivității, aceste sisteme pot fi de asemenea utilizate pentru identificarea între companii, pentru controlul epidemiilor și asigurarea calității, precum și pentru depistarea originii animale. Transmisia de date unicã și procedurile de codificare sunt furnizate de Standardele ISO 11784 și 11785 (1996). Frecvența specificată este 134,2 kHz, și transponderele FDX și SEQ pot fi folosite ȋmpreunã. Există patru proceduri de bază pentru atașarea transponderului la animal: transpondere guler, transpondere crotaliilor, transpondere injectabile și așa-numita bolus.

Transpondere guler pot fi transferate cu ușurință de la un animal la altul. Acest lucru permite utilizarea acestui sistem în cadrul unei companii.

Crotalii care încorporează un transponder RFID sunt mult mai ieftini decât codurile de bare. Cu toate acestea, acestea din urmă nu sunt potrivite pentru automatizare totala, deoarece tag-urile codurilor de bare pentru urechi trebuie să fie trecut la câțiva centimetri de un cititor de mână pentru a identifica animalul. Crotalii RFID, pe de altă parte, pot să fie citiți la o distanță de până la 1m.

Transponderul injectabil au fost folosit prima dată în jurul valorii de 10 ani în urmă. In acest sistem, transponderul este plasat sub pielea animalului cu ajutorul unui instrument special. Se face astfel o conexiune fixă între corpul animalului și transponder, care poate fi îndepărtat numai prin operatie. Acest lucru permite utilizarea de implanturi în aplicații inter-companii, cum ar fi verificarea originii și controlul de epidemii.

Implantul este sub forma unui transponder de tip pahar. de lungime 10, 20 sau 30 mm.

Transponderul este furnizat într-un ambalaj steril sau cu o doză de dezinfectant. Dimensiunile transponderul de sticlă sunt uimitor de mici. Un format tipic este de 23.1 × 3,85 mm (Texas Instruments, 1996).

Diversele instrumente și ace sunt disponibile pentru efectuarea injecției: dispozitive "Single-shot" folosesc ace goale închise (în formă de "O"), care sunt încărcate în mod individual. Sunt de asemenea disponibile ace de unică folosință, care conțin transponderul într-un pachet steril. Golace sunt ascuțite la vârf, astfel încât pielea animalului este rupt deschisă atunci când acul este inserat. Bont partea superioară a vârfului acului apasă clapa tăiere a pielii într-o parte, astfel încât punctul de inserare este acoperit din nou, atunci când acul a fost eliminat, permițând rana să se vindece rapid (Kern, 1994). [11]

3.5 Aplicații ȋn domeniul mobilizãrii electronice

Creșterea bruscă a furturilor de vehicule, ȋncepând cu anii 1990 – în special în Germania – amplificã cererea pentru sisteme eficiente anti-furt. Dispozitive de control de la distanță cu baterie, cu o gamă de 5-20m au fost deja disponibile pe piață de ani de zile. Acestea sunt mici emițătoare, infraroșu sau RF care funcționează pe frecvența UHF 433,92 MHz, fiind în principal utilizate pentru a controla sisteme de închidere centralizatã și o alarmă integralã. Un dispozitiv de imobilizare (electronică) poate fi de asemenea cuplat la funcția de control de la distanță. În acest tip de dispozitiv anti-furt, cu toate acestea, de blocare mecanică poate încă fi utilizat pentru a avea acces la vehicul – în cazul în care dispozitivul de control de la distanță nu funcționează din cauza defecțiune a bateriei în emițător. Aceasta este cea mai mare slăbiciune a acestui tip de sistem, așa cum sistemul nu poate verifica dacă cheia mecanicã este autenticã. Prin urmare vehiculele asigurate în acest mod, pot fi deschise cu un instrument adecvat.

De la mijlocul anilor 1990, tehnologia transponder a furnizat o soluție care poate fi folositã pentru a verifica autenticitatea, adică autenticitatea cheii. Această soluție sa dovedit ideală pentru realizarea funcției de imobilizare electronicã prin contactul de aprindere.

Tehnologia este, de obicei combinatã cu sistemul de control de la distanță de mai sus: telecomanda operează inchidere centralizatã vehiculului și sistemul de alarmă, în timp ce tehnologia de transponder efectuează funcția de imobilizare. [11]

3.6 Aplicații ȋn domeniul evenimentelor sportive

Evenimentele sportive, cum ar fi maratoanele majore, unde alergătorii care alerg din spate a sunt întotdeauna ȋn dezavantaj, pentru că timpul lor este calculat din momentul în care cursa este începutã. Pentru mulți alergători este nevoie de câteva minute înainte de a trece efectiv la linia de start. În evenimente foarte mari, cu 10 000 de participanți sau mai mult, ar putea fi de 5 minute înaintea ultimilor alergători care au trecut linia de start. Fără sincronizare individuale, alergatorii din rândurile din spate sunt, prin urmare, la un dezavantaj sever.

Pentru a remedia această nedreptate, toti alergatorii au asupra lor un transponder cu ei. Sistemul se bazează pe ideea că fiecare alergător pune picioarele în mod repetat pe pământ și, astfel, se apropie foarte mult de o antenă la sol. În evenimente experimentale s-au constatat faptul că folosind un aranjament ingenios de multiple antene într-o matrice și un cip în pantof,, peste 1000 de alergatori pot fi înregistrați de până la opt ori într-un minut.

Transponderul se bazează pe un transponder de sticlă care funcționează în domeniul de frecvență de 135 kHz, încorporat într-o (ABS) injectate intr-o formă specială. Pentru a pãstra transponderul cât mai aproape posibil de sol – și de antena de măsurare a timpului – dispozitivul este atașat la pantoful alergătorului folosind șireturile. [11]

3.7 Aplicații ȋn domeniul controlului accesului

Sistemele electronice de control al accesului, folosind suporturile de date sunt folosite pentru a verificã în mod automat accesul persoanelor fizice în clădiri, spații comerciale (sau evenimente), sau camere individuale.

La proiectarea acestor sisteme trebuie să fie diferențiate în primul rând între două sisteme fundamentale diferite, cu proprietăți corespunzătoare: online și sistemele de offline.

3.7.1 Sistemele Online

Sisteme online tind să fie folosite în cazul în care autorizația de acces a unui număr mare de persoane trebuie să fie verificatã la doar câteva intrări. Acesta este cazul, de exemplu, la intrările principale în birou clădiri și spații comerciale. In acest tip de sistem, toate terminalele sunt conectate la un calculator central prin intermediul unei rețele. Calculatorul central execută o bază de date în care fiecare terminal este atribuit operatorilor de transport de date autorizate pentru acces la acel terminal. Datele de autorizare generate din baza de date sunt încărcate în terminale (sau într-o unitate de control intermediar ușii) prin intermediul rețelei și salvate acolo într-un tabel.

Modificările aduse autorizației de acces unei persoane pot fi făcute de către o singură intrare pe calculatorul central al sistemului de control al accesului. Purtătorul de date în sine nu trebuie să fie prezent, deoarece doar o intrare în baza de date centrală urmeazã să fie editatã. Acest lucru este avantajos, deoarece aceasta înseamnă că zonele de securitate sensibile pot fi protejate împotriva accesului neautorizat, chiar și în cazul ȋn care datele operatorului de transport a fost pierdute.

Purtătorii de date ale unui sistem online trebuie doar să fie capabili să stocheze o cantitate mică de date,

de exemplu, un număr unic de trecere. Utilizarea transponderelor read-only este de asemenea posibilă.

3.7.2 Sistemele offline

Sistemele offline au devenit predominante în primul rând, în situații în care mai multe camere individuale, la care doar câțiva oameni au acces, trebuie să fie echipate cu un sistem electronic de control al accesului.

Fiecare terminal salvează o listă de identificatori cheie, pentru care accesul la acest terminal sã fie autorizat. Nu există o rețea pentru alte terminale sau un calculator central.

Terminalul compară toți identificatorii cheie stocați pe un suport de date cu cele stocați în propia listă și permite accesul cât mai curând pe masura ce identificatorii au fost găsiți. Transponderul este programat la o centrală stație de programare, de exemplu, la recepția unui hotel la sosirea oaspetelui. În plus la camerele autorizate, transponderul poate fi, de asemenea, programat cu durata de valabilitate, astfel că cheia de hotel, de exemplu, se invalidează în mod automat, la data de plecare a clienților.

Numai în cazul în care un suport de date a fost pierdut este nevoie ca identificarea cheii să fie eliminatã din terminalele respective cu ajutorul unui dispozitiv de programare adecvat. [11]

3.8 Aplicații ȋn domeniul restaurantelor

Controlul servirii în cantine, restaurante

Cartele sau mici tag-uri RFID sub forma unei brățări permit o identificare ușoară a angajaților și

accesul la un sistem de vânzare automat (point of sale). Odată ce comanda a fost corect introdusă, tag-ul este utilizat pentru a valida corectitudinea ei. Când comanda este gata pentru servire, următorul angajat poate să facă comanda și să accepte plata.

Utilizarea RFID pentru permiterea accesului la finalizarea comenzii asigură calcularea unei corecte sume în vederea plății pentru fiecare persoană. Rezultatul este rapid și exact, servirea fiind promptă, clientul fiind pe deplin mulțumit.
[17]

3.9 Aplicații ale sistemelor RFID ȋn domeniul comerțului

În timp ce nivelul competiției în comerț crește, mulți dintre jucătorii pe această piață încearcă să găsească noi metode, atât în domeniul tehnologic cât și în procesele pe care le întreprind, pentru a obține un avantaj competitiv. Indiferent de perpectiva oferită de departamentul de vânzări, de cel de aprovizionare, de finanțe sau de tehnologia informatiei, accentul în această activitate se pune pe o îmbunătățire a performanțelor și pe obținerea de profit. 

Astăzi, având în vedere competiția de pe piață, chiar și cele mai performante companii trebuie să își îmbunătățească strategia. Managerii din comerț trebuie să gasească mereu noi metode și abordări pentru a-și conduce mai ușor, mai inteligent și cu costuri mai mici afacerile, toate acestea în condițiile unei satisfacții sporite a consumatorului. 

Identificarea prin frecvențe radio (RFID – Radio Frequency Identification) este o tehnologie de ultimă generație ce poate contribui la atingerea acestor obiective. Dar, fără construirea unei infrastructuri uniforme, ce ajută la dezvoltarea de soluții inteligente pentru afaceri, obținerea unor profituri considerabile prin utilizarea acestei tehnologii nu se poate realiza.
Pentru a proteja investiția inițială și pentru a realiza profituri maximale pe termen lung, companiile de comerț trebuie să proiecteze strategia de implementare a RFID, care să aibă la bază o arhitectură informatică de ultimă generație, flexibilă la schimbările de tehnologie, standarde și de legislație. 

Tehnologia RFID aduce avantaje inexistente fațã de alte tehnologii, ca de exemplu codurile cu bare. Chipurile RFID pot fi concepute pentru a fi citite și scrise sau numai citite, nu necesită contact cu linia scanerului și pot să funcționeze într-o varietate de condiții. În plus, deoarece această tehnologie este greu de falsificat, ea oferă o securitate sporită a datelor.  [18]

CAPITOLUL 4 – Avantaje și dezavantaje ale sistemelor RFID

4.1 Avantaje ale tehnologiei RFID

Principalele criterii cu care se poate lauda tehnologia RFID sunt:

– Capacitatea de stocare: Eticheta RFID, oferă avantajul stocării unui volum mai mare de informații.

– Viteza: tehnologia RFID permite o citire și o comunicare mai rapidă a informațiilor stocate în eticheta RFID nu presupune prezența în cîmpul vizual și nu necesită o anumită orientare a produsului.

– Flexibilitatea: O serie de etichete RFID sunt baze de date dinamice. Există etichete ce pot conține informații de tip citite/scrise.

– Selectivitatea: Tehnologia RFID permite etichetelor să răspundă selectiv la solicitările dispozitivului de interogare.

– Costul total al deținerii în proprietate și al utilizării: Etichetele RFID ce au posibilități de citire/înscriere oferă avantaje datorate utilizării multiple.

– Citirea simultană: Un sistem RFID poate citi simultan mai multe etichete. Ca și celelalte tehnologii de identificare, RFID accelerează achiziția datelor și elimină intervenția umană în procesele de control și sortare. Această facilitate devine semnificativă în cazul unor cantități mari de date necesare pentru automatizarea producției în care productivitatea devine de necontrolat în cazul operatorilor umani, timpii de procesare crescînd inadmisibil la o rată a erorilor ridicată. În concluzie, singura metodă practică de colectare automată a acestor date este utilizarea de sisteme computerizate de identificare și urmărire. Culegerea automată a datelor nu numai că sporește viteza de lucru și elimină erorile, dar crește valoarea informației din sistem prin accesul în timp real la aceasta. Pentru exemplificare, la un depozit, dacă un transport de produse finite este trimis la o destinație greșită, informația respectivă devine valoroasă numai dacă poate fi procesată în timp util pentru a se corecta eroarea, altfel se înregistrează cheltuieli mari și penalizări din partea clientului.
[1]

Tehnologia RFID prezintã numeroase avantaje, fiind aplicabilã aproape in toate domeniile, pentru exemplificare iatã câteva din avantajele ce le ofera tehnologia RFID fața de alte sisteme:

1. Nu necesitã vizibilitate directã. Așa cum bine știți de la cumpãraturi, dacã eticheta cu cod de bare a unui produs este ușor murdarã sau deterioratã, citirea este compromisã. Nu la fel se ȋntamplã și ȋn cazul RFID. Putem citi Tagul indiferent dacã este acoperit de carton, plastic sau chiar metal, și indiferent de poziția acestuia. De exemplu, putem citi un Tag ȋncastrat ȋn podea, ȋnchis ȋntr-o cutie, sau turnat odata cu o anvelopa auto.

2. Distanța mare de citire. Distanța tipicã de citire a unui Tag este ȋntre 2m și 10m, ȋnsa existã aplicații ce ating și distanțe mai mari (pânã la 100m). Putem citi astfel Tagul dintr-un palet ce trece printr-o poartã de ȋncãrcare latã de 4 metri, farã sã ne oprim sau sã modificãm poziția readerului.

3. Citirea simultanã a mai multor Taguri. Spre deosebire de codurile de bare, putem citi ȋntr-o singurã trecere mai multe Taguri, farã sa fim nevoiți sã le citim unul cate unul. De exemplu, putem citi Tagurile a 6 cutii de carton aflate una peste alta, cu o singura operațiune de citire.

4. Posibilitatea de a modifica datele. Pentru cã informația din Tag este programatã ȋntr-o memorie, aceasta poate fi scrisã și ștearsã ori de cate ori este nevoie, spre deosebire de codul de bare ce nu poate fi modificat. Astfel, putem refolosi un Tag rescriind seria acestuia de cate ori dorim, sau putem ține evidența operațiunilor de service efectuate la o sonda petroliera, direct ȋn Tagul atașat acesteia.

5. Criptare a datelor. Informațiile pot fi criptate, mãrind foarte mult rezistențã la contrafacere, spre deosebire de codul de bare care poate fi copiat cu o simpla fotografie. Industria farmaceutica folosește cel mai mult aceastã capabilitate, ȋnserand un Tag ȋn fiecare ambalaj de plastic turnat, pentru combaterea contrafacerii de medicamente.

6. Cantitate mare de informații. Putem scrie mult mai multe date ȋntr-un astfel de Tag decât ȋntr-un cod de bare, ce poate afișa un numar limitat de caractere. Așa cum am amintit mai sus, memoria unui Tag poate conține pâna la 8MB de date, și permite ȋnregistrarea unei mari cantitãți de informație.

7. Marime redusã. Datorita faptului cã nu este nevoie de vizibilitate directã pentru citire, un Tag se poate micșora la momentul actual pânã la marimea unui bob de orez. Cel mai bun exemplu aici este dat de Tagurile ce se insereazã subcutanat câinilor, pentru identificare.

8. Durabilitate. Pentru cã poate fi ȋncastrat ȋn diverse forme și materiale, Tagurile rezistã la agenți chimici agresivi, apã, temperaturi extreme, lovituri… etc. Putem astfel atașa Taguri matrițelor de turnare a metalelor, hainelor ce urmeazã sã fie spãlate sau uneltelor folosite in vopsitorii.

9. Posibilitatea de a obține date suplimentare. Tagurile pot fi dotate cu senzori de presiune, temperaturã… etc, iar datele adunate de aceștia se citesc simultan cu ID-ul. De exemplu putem afla instantaneu dacã salata aflatã ȋn 8 ladițe suprapuse a fost menținuta la temperatura corespunzatoare ȋn timpul transportului, imediat ce este scoasã din trailer, și fãrã sã atingem ladițele. [19]

4.1.1 Avantajele RFID pentru business

Adoptarea tehnologiei RFID permite întreprinderilor să dispună de informații în timp real privind mișcarea produselor în lanțul de distribuție, ceea ce înseamnă o vizibilitatea crescută asupra acestuia.

Îmbunătățind semnificativ vizibilitatea în lanțul de distribuție, RFID generează eficiență operațională și o colaborare mai bună între partenerii comerciali, cu beneficii pentru întreprinderi și consumatori, în domenii precum:

Reaprovizionarea și operațiile magazinelor

Managementul inventarelor

Disponibilitatea produselor pe rafturi

Evenimente promoționale

Alte beneficii ale tehnologiei:

1. Îmbunătățirea experienței de cumpărare

Creșterea disponibilității produselor (reducerea rupturilor de stoc).

Sortimentul de produse și prezentarea acestora pot fi adaptate preferințelor cumpărătorilor.

Servicii mai bune pentru cumpărători, de exemplu prin oferirea de informații suplimentare privind produsele care îi interesează (caracteristici, instrucțiuni de utilizare, promoții la produse înrudite etc.).

Reducerea timpului petrecut la casele de marcat prin eliminarea necesității scanării produselor.

2. Îmbunătățirea operațiilor de producție

Producătorii beneficiază de o vizibilitate mai bună asupra cererii, care le permite să își îmbunătățească planificarea capacității de producție.

3. Îmbunătățirea relațiilor cu furnizorii

RFID generează oportunități pentru îmbunătățirea reaprovizionării și amanagementului inventarelor când aceste operații se realizează în colaborare cu furnizorii.

4. Îmbunătățirea transportului

Managementul transportării este îmbunătățit prin aplicarea de etichete RFID pe unitățile de expediere cum ar fi containere, paleți, lăzi, cutii etc. și pe camioane, permițând urmărirea continuă în timp real a mărfurilor și vehiculelor, o mai bună programare a activității de transport, precum și reducerea timpilor de așteptare la rampele de încărcare/descărcare.

4.2 Dezavantaje ale tehnologiei RFID

Principalele dezavantaje generale ele tehnologiei RFID sunt urmatoarele:

1. Costul etichetelor RFID: în acest moment, cele mai ieftine etichete costă 20 cenți US/unitate; prin comparație, codurile de bare sunt practic gratuite. Pentru a putea fi adoptate în mod generalizat, costul etichetelor RFID va trebui să coboare la 2 cenți US/unitate

2. Lipsa unor standarde globale: în prezent există unele probleme legate de standarde paralele incompatibile (de exemplu cele formulate de EPCglobal și cele formulate de ISO), dar acestea se vor soluționa pe măsură ce nivelul de adopție va crește.

3. Nu se poate verifica exactitatea citirii mai multor etichete simultan: deși există aplicații software anti-suprapunere, care permit separarea semnalelor provenind de la mai multe etichete, acuratețea acestora nu este de 100%. În plus, nu se poate ști dacă toate etichetele din zona respectivă au fost citite, sau doar o parte, fiind necesare verificări suplimentare ale înregistrărilor din sistemul RFID față de inventarul efectiv.

4. Etichetele RFID sunt afectate de metale, lichide sau emisii electromagnetice: capacitatea de citire/scriere a informațiilor stocate pe etichetele RFID este afectată de existența unor metale în imediata vecinătate (spre exemplu, sunt situații când eticheta trebuie aplicată direct pe suprafețe metalice) sau de expunerea la lichide sau câmpuri electromagnetice (de exemplu, prin aplicarea pe echipamente electronice). Pentru a preveni aceste disfuncționalități, producătorii învelesc etichetele în mai multe substraturi izolatoare (dezavantajul fiind însă creșterea costurilor).

5. Preocupări privind afectarea vieții private: există temeri că cineva care dispune în mod ilegal de un cititor suficient de puternic poate citi pe ascuns informațiile stocate pe etichetele RFID ale produselor cumpărate. De asemenea, există temeri privind natura și cantitatea acestor informații, indiferent care ar fi asigurările formulate de producători. Aceste temeri pot fi combătute printr-o diseminare corespunzătoare a informațiilor privind tehnologia RFID în rândul publicului, precum și prin crearea unui cadru legislativ adecvat.

4.2.1 Dezavantajele RFID pentru business

1. Investiție inițială semnificativă: adoptarea tehnologiei RFID va genera costuri cu:

achiziția echipamentelor necesare cum ar fi dispozitive de aplicare a etichetelor RFID, cititoare RFID etc.

achiziția etichetelor RFID, care au încă prețuri prohibitive pentru adopția pe scară largă.

modificarea infrastructurii (de ex., pentru montarea cititoarelor RFID în depozite și magazine).

achiziția aplicațiilor software necesare pentru prelucrarea informațiilor.

instruirea personalului.

2. Vulnerabilitate intrinsecă: este posibilă compromiterea sistemului RFID prin înfășurarea produselor purtătoare de etichete RFID într-o simplă folie de aluminiu pentru împachetat; aceasta blochează transmiterea undelor radio, produsele putând fi extrase din magazin fără a fi detectate. De asemenea, o altă metodă de compromitere a tehnologiei RFID, mai dificil de aplicat, este suprapunerea și alinierea atentă a două etichete RFID, care poate conduce la anularea ambelor semnale.

3. Posibilitatea îndepărtării manuale a etichetelor RFID: dacă etichetele RFID aplicate produselor sunt la vedere sau ușor de accesat, oricine le poate pur și simplu îndepărta și părăsi magazinul cu produsele respective, fără a fi detectate. De fapt, dacă etichetele nu sunt deteriorate în cursul îndepărtării, produsele respective apar ca fiind încă în magazin.

4. Preocupări ale clienților/cumpărătorilor relativ la invadarea vieții private: există temerea că întreprinderile pot utiliza informațiile despre clienți/consumatori colectate în momentul cumpărării (cine, ce și cât a cumpărat) pentru beneficiul propriu și în detrimentul vieții private a acestora. Spre exemplu, un supermarket poate vinde informațiile pe care le deține despre clienții din zona geografică pe care o deservește unei firme de distribuție de materiale publicitare, care ulterior va invada căsuțele poștale ale celor implicați cu materiale nedorite. [20]

4.3 RFID in viitor

Cu cât citesc și mă informez mai mult despre acest termen, cu atât mai mult îmi dau seama că el reprezintă viitorul. Cele mai simple aplicații de proximitate pot fi comparate cu sistemele cod de bare, dar cele mai sofisticate produse RFID pot interfața cu senzori externi pentru urmărirea poziției unor obiecte cu ajutorul sateliților.
Sistemul a luat amploare în perioada recentă, fiind la mare căutare și folosit în cele mai diverse domenii. Sunt multe metode prin care RFID este implementat în viața noastră de zi cu zi.

Evoluțiile viitoare și funcționarea pe scară largă a RFID ar putea consolida în continuare rolul tehnologiei informației și comunicațiilor ca motor al inovațiilor și factor de creștere economică.

[21]

CAPITOLUL 5 – RFID ȋn practicã

5.1 Arduino uno

Arduino este o placã dezvoltator bazat pe microcontroler ATmega328. Acesta are 32 kB de memorie flash, 2 KB de memorie RAM și 1 kB de memorie EEPROM. Principalul mod de conectare la calculator se face prin USB, ȋnsã existã și alți factori precum Bluetooth, seriale și alte forme.

Arduino UNO este un nou model de Arduino, este compatibil cu cel anterior, dar conține câteva îmbunătățiri:

Cipul USB, ce duce la simplificarea instalării în Windows;

Cipul USB poate fi reprogramat, crearea de noi posibilități de a utiliza Arduino. De exemplu, board-ul poate apărea ca tastaturã atunci când este conectat la PC;

Un regulator de tensiune suplimentară 3.3V, cu un curent maxim de ieșire de 150 mA, ce va îmbunătăți performanțele dispozitivelor alimentate;

Arduino Uno este ambalat într-o cutie, unele autocolante – cu Arduino logo, DIY etc.

[22]

Figura 5.1 – Plãcuța Arduino UNO

5.1.1 Specificații

Microcontroler: Atmega328

Tensiune de lucru: 5V

Tensiune de intrare(recomandat): 7-12V

Tensiune de intrare (limitã): 6-20 V

Pini digitali: 14 (6 PWM output)

Pini analogici: 6

Intensitatea de ieșire: 40 mA

Intensitata de iesire pe 3.3V: 50 mA

Memoria Flash: 32 KB (Atmega 328)

SRAM: 2 KB (Atmega 328)

EEPROM: 1 KB (Atmega 328)

Clock speed: 16 MHz

Un Arduino este compus in principal din urmatoarele:

1. Microcontroller-ul

Microcontroller-ul Atmega este la baza oricãrui Arduino. Acesta este creierul placuței și pe ea o programezi sa faca tot ce doresti. 

2. Pini de conectare 

Pini de curent marcati cu GND, Vin, 5V, 3.3V etc.

14 pini digitali (in imagine marcati cu nr de la 0-13)

6 pini analogici (A0-A5)

3. Mufa de conectare USB

Cu ajutorul mufei USB de tip A (de imprimanta) Arduino se poate conecta la un calculator pentru a il programa sau a vedea informații trimise de microcontroller. Deasemenea Arduino se poate alimenta și prin USB.

4. Alimentare

În afara de alimentarea prin USB, Arduino mai poate fi alimentat direct de la o priza (cu adaptor de curent continuu) sau baterie prin intermediul unui conector jack. Placa funcționeaza alimentatã cu 6V – 20 V. Totuși se recomandã un voltaj ȋntre 7 și 12 V.

5. LED-uri de control 

LED-urile marcate TX/RX aratã dacã existã comunicare serialã ȋntre Arduino și alte dispozitive (calculator, XBee etc.). Al treilea LED este direct conectat la pinul digital 13 și poate fi folosit ȋn proiecte ca și un LED normal.

6. Conector ISP

Conectorul ISP poate fi folosit pentru comunicare SPI cu un shield Ethernet de exemplu sau pentru programarea bootloaderului.

7. Butonul de Reset

Foarte important este acest buton. Acesta reseteaza Arduino, repornind programul ȋncarcat ȋn memoria chip-ului. [23]

5.2 MFRC522

Modulul RC522 este o interfață care permite identificarea fără contact a unei cartele sau a unei chei RFID. Se bazează pe un circuit integrat Philips RC522, care comunică cu Arduino prin interfața SPI. Acesta utilizează banda ISM 13.56MHz, la o distanțã de comunicare care poate ajunge până la 6 cm, ȋnsã marea majoritate a modulelor funcționează foarte bine la o distanțã de un 1 cm.

Mecanismul RFID se bazează pe o comunicație radio de scurtã distanțã, care folosesc standardele ECM-A340 și ISO / IEC 18092. Acest modul este ideal pentru proiecte de automatizare, care identificã persoanele cu cartelã înainte de a deschide ușa.

Funcționare:

Fiecare card sau tag are un identificator permanent si unic de citire, creat de producătorul cardului. Acest identificator permite distingerea dintre o cartelã și alta.

Pentru a putea fi utilizat, trebuie fãcutã conexiunea folosind interfața SPI. Pentru utilizarea cu Arduino folosim librãria prezentatã mai jos (V.4 Codul sursã).

[24]

Figura 5.2 – Modulul RFID – RC522

5.2.1 Specificații

Nume modul: MF522-ED

Curent de lucru 3.3V :13-26 mA / DC

Frecvența de lucru: 13.56MHz

Distanță de citire: 0 ~ 60mm (carte de mifare1)

Protocol: SPI

Vitezã de comunicare de date: maxim 10Mbit / s

Tipuri de carduri acceptate: mifare1 S50, S70 mifare1, Mifare UltraLight, Mifare Pro

Dimensiuni: 40mm × 60mm

Temperatura de lucru: -20 la 80 grade

Temperatura de depozitare: -40 la 85 grade

Umiditate: umiditate relativã de 5% -95%

[30]

Figura 5.7 – Schema cititorului RFID

5.2.2 Schema bloc

Figura 5.3 – Schema bloc simplificată a MFRC522

În figura 5.2 este prezentatã o vedere de ansamblu a funcțiilor interne ale modulului RC522 sub forma unei diagrame bloc (foarte mult simplificată). Driverele de ieșire ale dispozitivului permit conectarea directă a recepției și transmisiei antenei fără circuite externe de amplificare.

– Interfața analogică, care are rol de modulare și decodare a datelor de rãspuns transmise de card.

– Buffer FIFO permite 64 de blocuri de octeți sã fie trimise și primite în modul ISO14443

– UART (en. Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) gestionează cerințele de protocol pentru comunicarea ȋn colaborare cu gazda.

[26]

Figura 5.4 – Schema bloc detaliatã a MFRC522

[25]

5.2.3 Modulul de transmisie

Figura 5.5 – MFRC522 modul citire / scriere

Cipul RC522 are multe funcții, inclusiv de generare, modularea, decodificare, autentificare și prevenirea suprapunerii semnalului de radiofrecvență. Mai mult decât atât, acesta are de asemenea,

seriale flexibile și de mare viteză, I2C, SPI, UART, interfețe care permite soiuri de microcontrolere pentru a conecta cu modulul RFID și funcționează pe modul. [25]

Figura 5.6 – SPI bus: single master și single slave

Interfața serialã SPI (Serial Peripheral Interface) este o interfațã sincronă standard de mare viteză, ce operează în mod full duplex. Ea e folosită ca sistem de magistrală serială sincronă pentru transmiterea de date, unde circuitele digitale pot să fie interconectate pe principiul master-slave. Aici, modul master/slave înseamnă, că dispozitivul (circuitul) digital master inițiază cuvântul de date. 

Interfața SPI poate opera cu un singur dispozitiv master și unul sau mai multe dispozitive slave. Dacă un singur dispozitiv slave este utilizat, pinul pentru SS poate fi setat pe nivelul logic "low"("jos") dacă dispozitivul permite.

Majoritatea dispozitivelor slave au trei stări logice (en. tri-state), așa că semnalul MISO devine "deconectat" (ieșire în gol) atunci când dispozitivul nu este selectat. Dispozitivele fără trei stări logice nu pot împărți (nu pot participa la) magistrala SPI cu alte dispozitive; doar acele slave-uri pot comunica cu master-ul și doar dacă au activat chip-selectul.

Pentru a începe comunicarea, master-ul mai întâi configurează ceasul, folosind o frecvență mai mică sau egală cu maximul frecvenței suportatã de slave. Aceste frecvențe sunt de obicei în intervalul 1-70 MHz. Atunci master-ul setează slave select-ul pe nivelul 'jos' (en. low) pentru chip-ul dorit. Dacă este necesară o perioada de așteptare (ca la conversia analog-digitală) atunci master-ul așteaptă cel puțin acea perioadă de timp înainte de a începe ciclurile de ceas.

În timpul fiecărui ciclu de ceas SPI, apare o transmisie full duplex:

master-ul trimite un bit pe linia MOSI; slave-ul il citește de pe aceeași linie

slave-ul trimite un bit pe linia MISO; master-ul il citește de pe aceeași linie

Nu toate transmisiile de date necesitã aceste operații (de ex. transmisia unidirecționala) deși acestea se petrec. În mod normal, transmisia implicã existența a doi regiștrii de date de o lungime oarecare a cuvântului, cum ar fi opt biți, unul situat în dispozitivul master și celalalt în dispozitivul slave; ei sunt conectați într-o configurație de tip inel. Informația este de obicei transferatã începând cu cel mai semnificativ bit (eng: Most Significant Bit – MSB), si continuând bit cu bit pâna se transferã și cel mai nesemnificativ bit (eng: Least Significant Bit – LSB) pentru același registru. În aceastã fazã, putem afirma cã cele douã dispozitive master/slave și-au schimbat valorile din regiștrii. Imediat dupã, fiecare dispozitiv citește valoarea stocatã în registrul de date și o prelucrează, cum ar fi scrierea într-o locație de memorie. Dacã mai sunt date de schimbat, regiștrii de schimb sunt încărcați cu noi date și procesul se repetã.

Transmisiile pot include un număr arbitrar de cicluri de ceas. Când transmisia datelor s-a încheiat, master-ul oprește comutarea ceasului. În mod normal, are loc si deselectarea slave-ul prin intermediul liniei de selecție dedicate. Adesea transmisiile sunt de cuvinte a opt biți, și master-ul poate iniția multiple transmisii dacă are nevoie.

Fiecare slave de pe magistralã care nu a fost activat folosind slave select-ul aferent, nu trebuie sa ia in considerare semnalul de ceas precum și datele de pe linia MOSI și sã nu transmită nimic pe linia MISO. Master-ul trebuie sã selecteze doar un slave la un moment dat. [27]

5.3 Montajul

5.3.1 Pãrțile componente

Pãrțile componentele ale montajului sunt:

Suport

Breadboard

Arduino Uno

RFID-RC522

Conectori tatã-tatã

Cablu USB de alimentare

2 Cititoare RFID

5.3.2 Conectarea RC522 la Arduino UNO

În acest exemplu, vom utiliza Arduino cu următoarele conexiuni:

Pin 5      –> Reset

Pin 10   –> SS sau SDA

Pin 11    –> MOSI

Pin 12     –> MISO

Pin 13    –> SCK

Ground –> Ground

3.3V       –> 3.3 V

Figura 5.8 – diagrama SPI

Semnale:

SCK – Serial Clock, generat de Master

MOSI – Master Output, Slave Input, date transmise de master

MISO – Master Input, Slave Output, date recepționate de master

SS – Slave Select, activarea dispozitivului Slave de catre Master, activ pe zero.

Funcționare:

• Master inițiazã comunicația prin activarea SS

• Master genereazã semnalul de ceas SCLK

• Pe fiecare perioadã de ceas un bit se transmite de la master la slave, și un bit de la slave la master

• Dupã fiecare pachet de date (8, 16 biti,…) SS este dezactivat, pentru sincronizarea transmisiei

[28]

5.3.3 Codul sursã

Codul a fost implementat ȋn software-ul Arduino descãrcat de pe pagina http://arduino.cc/en/Main/Software, dupã cum urmeazã:

/**

* citirea unui card folosind un cititor mfrc522 pe interfața SPI

* Conectarea pinilor se face dupã cum urmeazã ( pe Arduino UNO):

* MOSI: Pin 11 / ICSP-4

* MISO: Pin 12 / ICSP-1

* SCK: Pin 13 / ISCP-3

* SS: Pin 10

* RST: Pin 9

*3.3V: 3.3V

*

* Numarul de card este imprimat atunci cand cartela a fost schimbatã

* Doar o serie de card este tiparitã ȋn cazul ȋn care cardul este același

*/

//senzorul comunica folosind SPI, deci includem libraria

#include <SPI.h>

#include <RFID.h>

//setarea pinilor

#define SS_PIN 10 //Compilatorul va înlocui orice mențiune de SS_PIN cu valoarea 10 în timpul compilării.

#define RST_PIN 9 //Compilatorul va înlocui orice mențiune de RST_PIN cu valoarea 9 în timpul compilării.

RFID rfid(SS_PIN, RST_PIN);

int ButtonPin = 3;

// Setarea variabilelor

int serNum0;

int serNum1;

int serNum2;

int serNum3;

int serNum4;

void setup()

{

Serial.begin(9600); //stabilește rata de date în biți pe secundă pentru transmisia de date a serialei.

SPI.begin(); // incepe librãria SPI

rfid.init(); // ȋncepe librãria rfid

}

void loop()

{

// A fost detectat un card?

if (rfid.isCard()) {

// Dacă da, atunci se obține numărul său de serie

if (rfid.readCardSerial()) {

if (rfid.serNum[0] != serNum0

&& rfid.serNum[1] != serNum1

&& rfid.serNum[2] != serNum2

&& rfid.serNum[3] != serNum3

&& rfid.serNum[4] != serNum4

) {

/* pentru un alt cardNumber, se aratã. */

Serial.println(" ");

Serial.println("Card found");

// se obțin numerele din fluxul de variabile

serNum0 = rfid.serNum[0]; // stocheazã numarul de serie

serNum1 = rfid.serNum[1];

serNum2 = rfid.serNum[2];

serNum3 = rfid.serNum[3];

serNum4 = rfid.serNum[4];

// De testare în cazul în care este un card de cunoscut

if ( rfid.serNum[0] == 68

&& rfid.serNum[1] == 147

&& rfid.serNum[2] == 105

&& rfid.serNum[3] == 1

&& rfid.serNum[4] == 191)

{Serial.println("Bine ai venit, Acces permis!");

}

else

//Serial.println(" ");

Serial.println("Cardnumber:");

Serial.print("Dec: ");

Serial.print(rfid.serNum[0],DEC);

Serial.print(", ");

Serial.print(rfid.serNum[1],DEC);

Serial.print(", ");

Serial.print(rfid.serNum[2],DEC);

Serial.print(", ");

Serial.print(rfid.serNum[3],DEC);

Serial.print(", ");

Serial.print(rfid.serNum[4],DEC);

Serial.println(" ");

Serial.print("Hex: ");

Serial.print(rfid.serNum[0],HEX);

Serial.print(", ");

Serial.print(rfid.serNum[1],HEX);

Serial.print(", ");

Serial.print(rfid.serNum[2],HEX);

Serial.print(", ");

Serial.print(rfid.serNum[3],HEX);

Serial.print(", ");

Serial.print(rfid.serNum[4],HEX);

Serial.println(" ");

//Button

analogWrite(3,20); // scrie valoarea analogica 20 la pinul 3

delay(500); // se asteapta 0.5 secunde

analogWrite(3,0); // scrie valoarea analogica 0 la pinul 3

} else {

/* Dacã avem acelașI ID scrie doar un punct. */

Serial.print(".");

}

}

}

rfid.halt(); // ȋnchiderea fluxului

}

[31], [32]

5.3.4 Capturi de ecran

Codul Arduino pentru acest proiect se bazeazã pe cãutarea continuã de noi tag-uri. Când un nou tag este achiziționat, îl verifică pe o listă de tag-uri stocate în EEPROM a microcontrolerului. De asemenea, trimite și primește mesaje de serie ca o simplă interfață ȋn linia de comandă. Atunci când se ruleazã codul, dacã se deschide monitorul de serie Arduino, se vãd următoarele:

Figura 5.9 – Captura de ecran pentru cititorul de tip cartela

Figura 5.10 – Captura de ecran pentru cititorul de tip breloc

Dacã se aduce din nou aceeași etichetã se va obține același mesaj, ca cel de mai sus.

5.3.5 Montajul final

Figura 5.11 – Montajul final

CONCLUZII

În concluzie, sistemul RFID, este o tehnologie bine stabilită și este utilizată pentru identificarea la distanțã, întrucât demonstrează că are multe avantaje practice, în comparație cu bine cunoscuta tehnologie a codurilor de bare. Cu toate acestea, softul, electronicele și radio frecvența (RF) integrate pe etichetele RFID extind foarte mult domeniul aplicațiilor RFID. Astăzi, există foarte multe studii la nivel mondial prin care tehnologia RFID permite o varietate de aplicații. Etichetele RFID pot fi amplasate pe orice (oameni, animale, legume, obiecte). Domeniul tehnologiei RFID se extinde prin combinația ei cu alte tehnologii ca: GPS, telefonie, sisteme de plată.

Metoda de identificare prin radiofrecvențã oferã o serie de avantaje:

spre deosebire de alte tehnologii de identificare automată, RIFD nu necesită condiții speciale de operare. Sistemele cu coduri de bare au nevoie de un mediu curat, fără interferențe optice.

Cartelele de memorie cu contact (gen cartela de telefon) nu necesită astfel de condiții, totuși contactele trebuie păstrate curate, pentru a permite realizarea transferului de date;

RFID este ideal pentru medii severe, cu praf, umiditate ridicată, cu ulei, etc, medii care se întâlnesc adeseori în procesele industriale sau la depozite;

Tag-urile și cititoarele RFID nu conțin piese în mișcare, iar întreținerea lor este foarte redusă, astfel că pot opera în condițiile descrise anterior pe perioade lungi de timp, fără să necesite intervenții;

În cazul tag-urilor active, factorul limitativ este durata de viață a bateriei folosite. Dar tag- urile pasive au o durată de funcționare extrem de ridicată, care de obicei depășește perioada de viață a obiectului pe care sunt atașate! Sistemele RFID reprezintă cea mai ieftină soluție de identificare, dacă evaluarea este făcută pe termen lung;

Un alt avantaj pe termen lung este acela că sistemele de identificare cu radiofrecvență folosesc memorii ce pot fi șterse și rescrise de foarte multe ori. Astfel, deși prețul inițial este ridicat, pe termen lung eficiența este mult mai bună, iar costul se reduce considerabil;

Tehnologia RFID este rapidă; viteza de citire a unui tag este de ordinul zecilor de milisecunde;

Tag-urile sunt rezistente și la condiții dure de temperatură, fiind posibilă operarea într-un interval larg, de la -40° C la +200° C. [7]

Putem gãsi aplicații RFID ȋn cele mai diverse domenii, ȋnsã, principala sa utilizare este ȋn urmarirea obiectelor. De exemplu, fabricanții folosesc RFID pentru ȋmbunãtãțirea lanțului de distribuție, vânzãtorii ȋl folosesc pentru a ține furturile sub control, pentru a mãri eficiența ȋn aprovizionare și planificare a vânzãrilor. Fabricanții din domeniul farmaceutic folosesc RFID pentru a combate comerțul ilegal, cu produse contrafãcute și a reduce erorile de administrare a medicamentelor. Atelierele folosesc RFID pentru localizarea uneltelor și pentru a afla ce piese au fost manipulate cu acestea, ȋn special ȋn aplicații sensibile (aeronauticã). Cartelele RFID sunt folosite la controlul accesului ȋn incinte, sau pentru a plãtii cãlãtoria cu metroul. Posibilitãțile sale de folosire sunt virtual nelimitate, și depind doar de costuri și inventivitatea utilizatorului.

Tehnologia RFID nu a ajuns la maturitate. Există încă bariere în calea adopției sale pe scară largă, cele mai importante fiind costul etichetelor, lipsa unui standard global și aspectele legate de invadarea vieții private, prin insuficiența de informare a publicului și lipsa unui cadru legal care să împiedice abuzurile în această direcție.

Cu toate acestea, tehnologia RFID este adoptată în tot mai multe domenii, de tot mai mulți “actori”, cu beneficii semnificative pentru toate părțile implicate: cetățeni, cumpărători, întreprinderi, servicii publice, guvernare etc. În aceste condiții, anticipăm o continuare a trendului actual, care este de creștere a adoptării tehnologiei RFID, creștere care se va accelera proporțional cu maturizarea sa, pe mãsurã ce oamenii ȋnteleg și utilizeazã aceasta metodã. 

BIBLIOGRAFIE

[1] – http://www.agir.ro/buletine/728.pdf

[3] – Rezumat Teza State (cas Viziteu) Georgiana.pdf

[2] – http://ro.wikipedia.org/wiki/RFID

[4] – http://despretot.info/2012/10/ce-inseamna-rfid-radio-frequency-identification/

[5] – RFID Principii Fund Amen Tale de Function Are.htm

[6] – 13.00-13.20_A. Ionescu (prezentare).pdf

[7] – http://www.electronica-azi.ro/print.php?id=564

[8] – Antene pentru o aplicatie RFID-MEMS.pdf

[9] – http://www.scribd.com/doc/122636724/Tipuri-de-sisteme-RFID

[10] – Caracteristici care Diferentiaza Sistemele RFID.pdf

[11] – rfid handbook

[12] – Initiere in RFID, partea a II-a Beneficii Un blog românesc despre RFID si Project Management, mentinut de Valentin Voinescu.htm

[13] – http://www.compusoft.ro/romana/principalele_tehnologii.htm

[14] – Ingineria_16.pdf

[15] – http://www.lisr.ro/15-gheorghe.pdf

[16] – http://bcub.ro/continut/unibib/roxana_jalba.php

[17] – http://www.rollsoft.ro/wp-content/uploads/2013/06/RFID1.pdf

[18] – http://biblioteca.regielive.ro/referate/marketing/utilizarea-tehnologiei-rfid-in-comert-engleza-74605.html?s=rfid

[19] – http://www.blogrfid.ro/content/initiere-rfid-partea-beneficii

[20] – http://www.yo9kpb.com/blog/tehnologia_identificarii_prin_frecvente_radio_rfid/2014-01-16-9

[21] – http://lumedeplastic.wordpress.com/2014/01/07/rfid-inseamna-viitorul/comment-page-1/

[22] – http://www.robofun.ro/arduino/arduino_uno_v3

[23] – http://newtech.about.com/od/web20web30/p/Arduino.htm

[24] – http://wiki.ieagles.net/index.php/RC522_NFC_RFID

[25] – RC522.pdf –datasheet

[26] – http://wenku.baidu.com/view/615844b91a37f111f1855b31.html

[27] – http://ro.wikipedia.org/wiki/Interfa%C8%9Ba_serial%C4%83_SPI

[28] – http://users.utcluj.ro/~rdanescu/pmp_c04.pdf

[29] – Material curs SI.pdf

[30] – http://www.electrodragon.com/product/mifare-rc522-rfid-card-readerdetector-ic-card/

[31] – http://forum.arduino.cc/index.php?topic=171458.0

[32] – http://arduino.cc/en/Reference/HomePage

BIBLIOGRAFIE

[1] – http://www.agir.ro/buletine/728.pdf

[3] – Rezumat Teza State (cas Viziteu) Georgiana.pdf

[2] – http://ro.wikipedia.org/wiki/RFID

[4] – http://despretot.info/2012/10/ce-inseamna-rfid-radio-frequency-identification/

[5] – RFID Principii Fund Amen Tale de Function Are.htm

[6] – 13.00-13.20_A. Ionescu (prezentare).pdf

[7] – http://www.electronica-azi.ro/print.php?id=564

[8] – Antene pentru o aplicatie RFID-MEMS.pdf

[9] – http://www.scribd.com/doc/122636724/Tipuri-de-sisteme-RFID

[10] – Caracteristici care Diferentiaza Sistemele RFID.pdf

[11] – rfid handbook

[12] – Initiere in RFID, partea a II-a Beneficii Un blog românesc despre RFID si Project Management, mentinut de Valentin Voinescu.htm

[13] – http://www.compusoft.ro/romana/principalele_tehnologii.htm

[14] – Ingineria_16.pdf

[15] – http://www.lisr.ro/15-gheorghe.pdf

[16] – http://bcub.ro/continut/unibib/roxana_jalba.php

[17] – http://www.rollsoft.ro/wp-content/uploads/2013/06/RFID1.pdf

[18] – http://biblioteca.regielive.ro/referate/marketing/utilizarea-tehnologiei-rfid-in-comert-engleza-74605.html?s=rfid

[19] – http://www.blogrfid.ro/content/initiere-rfid-partea-beneficii

[20] – http://www.yo9kpb.com/blog/tehnologia_identificarii_prin_frecvente_radio_rfid/2014-01-16-9

[21] – http://lumedeplastic.wordpress.com/2014/01/07/rfid-inseamna-viitorul/comment-page-1/

[22] – http://www.robofun.ro/arduino/arduino_uno_v3

[23] – http://newtech.about.com/od/web20web30/p/Arduino.htm

[24] – http://wiki.ieagles.net/index.php/RC522_NFC_RFID

[25] – RC522.pdf –datasheet

[26] – http://wenku.baidu.com/view/615844b91a37f111f1855b31.html

[27] – http://ro.wikipedia.org/wiki/Interfa%C8%9Ba_serial%C4%83_SPI

[28] – http://users.utcluj.ro/~rdanescu/pmp_c04.pdf

[29] – Material curs SI.pdf

[30] – http://www.electrodragon.com/product/mifare-rc522-rfid-card-readerdetector-ic-card/

[31] – http://forum.arduino.cc/index.php?topic=171458.0

[32] – http://arduino.cc/en/Reference/HomePage