Kuidas elektroonilised hinnasildid töötavad

Elektroonilised sildid on kontaktivaba automaatne identifitseerimistehnoloogia, mis kasutab sihtobjektide tuvastamiseks ja nendega seotud andmete saamiseks raadiosagedussignaale.

Identifitseerimistöö ei vaja inimese sekkumist. Triipkoodide traadita versioonina on RFID-tehnoloogial veekindlus, antimagnetism ja kõrge temperatuuritaluvus, pikk kasutusiga, suur lugemiskaugus, sildil olevate andmete krüpteerimist võimaldav, suurem salvestusmaht, salvestusteabe vaba muutmine ja muud eelised. Kodeerimismeetod, salvestus- ja lugemis-kirjutamismeetod... elektroonilised sildid erinevad traditsioonilistest siltidest (näiteks vöötkoodid) või käsitsi siltidest. Elektrooniliste siltide koodid salvestatakse integraallülitusele kirjutuskaitstud või kirjutuskaitstud vormingus; eriti lugemis-kirjutumeetodi puhul realiseeritakse elektrooniline silt traadita elektroonilise edastuse teel. Sildi silmapaistvad tehnilised omadused RFID-elektroonilised sildid on: see suudab tuvastada ühe väga spetsiifilise objekti, mitte ainult ühte tüüpi objekte, näiteks vöötkoodi; see suudab lugeda mitut objekti korraga ja vöötkoodi saab lugeda ainult ükshaaval; salvestamine; teabe hulk on väga suur; raadiosageduse abil saab andmeid lugeda väliste materjalide kaudu ja vöötkoodid peavad materiaalse keskkonna pinnalt teabe lugemiseks tuginema laserile või infrapunale.

(1) Märgis. See koosneb ühenduselementidest ja kiipidest. Igal märgisel on unikaalne elektrooniline kood. Suure mahutavusega elektroonilisel märgisel on kasutaja poolt kirjutatav salvestusruum ja see kinnitatakse objektile sihtobjekti tuvastamiseks.

(2) Lugeja. Käeshoitav või fikseeritud seade, mis loeb (ja mõnikord kirjutab) sildiinfot.

(3) Antenn. Edastage raadiosagedussignaal sildi ja lugeja vahel. RFID-tehnoloogia põhiline tööpõhimõte on lihtne. Pärast seda, kui silt siseneb lugeja kiiratavasse magnetvälja, võtab see lugejalt vastu raadiosagedussignaali ja kasutab indutseeritud voolu abil saadud energiat kiibile salvestatud tooteteabe (passiivne silt või passiivne silt) saatmiseks või teatud sagedusega signaali (aktiivne silt või aktiivne silt) aktiivseks saatmiseks; pärast seda, kui lugeja on teabe loenud ja dekodeerinud, saadetakse see süsteemi infotöötluskeskusesse asjakohaseks andmetöötluseks.

Elektroonilisi silte saab vastavalt sisemiselt salvestatud teabe sisestamise meetoditele jagada kolme tüüpi: integraallülitusega kõvastumistüübid, kohapealsed juhtmega ümberkirjutamise tüübid ja kohapealsed juhtmevaba ümberkirjutamise tüübid; vastavalt elektrooniliste siltide andmete lugemise tehnilistele vahenditele saab need jagada kolme kategooriasse: on kolm tüüpi ringhäälinguülekande tüüpe, sageduse korrutamise tüüpe ja peegeldusmodulatsiooni tüüpe; vastavalt erinevatele energiavarustusmeetoditele (akutoide) saab raadiosagedusliku identifitseerimise tehnoloogia jagada kolme tüüpi: aktiivne, passiivne ja poolaktiivne. Üldiselt on RFID-i klassifitseerimismeetod jagatud neljaks tüübiks vastavalt erinevale töösagedusele (ühik: Hz): madalsageduslik (LF), kõrgsageduslik (HF), ülikõrgsageduslik (UHF) ja mikrolaine sagedusriba (MW).

(1) Madal-/kõrgsagedussüsteemide töösagedus on üldiselt <30 MHz. Tüüpilised töösagedused on 125 kHz, 225 kHz, 13.56 MHz (kontaktivaba kiipkaart – raadiosageduskaardi töösagedus) jne. Nendel sageduspunktidel põhinevatel raadiosagedustuvastussüsteemidel on üldiselt vastavad rahvusvahelised standardid. Nende põhiomadused on järgmised: elektrooniliste siltide hind on madalam, siltidel talletatavate andmete hulk on väiksem ja lugemiskaugus on lühike (passiivsetes tingimustes on tüüpiline lugemiskaugus 10 cm), elektroonilise sildi kuju on mitmekesine (kaardikujuline, rõngakujuline, nupukujuline, pliiatsikujuline) ja lugemisantenni suunavus ei ole tugev.

(2) UHF/mikrolainesüsteemide töösagedus on üldiselt > 400 MHz ja tüüpilised töösagedusribad on 915 MHz, 2450 MHz, 5800 MHz jne. Süsteemil on ka palju rahvusvahelisi standardeid nende sagedusribade toetamiseks. Põhijooned on: kõrge hind elektroonilised sildid ja lugejad, siltidel salvestatud suur hulk andmeid, pikk lugemiskaugus (kuni mitu meetrit kuni kümme meetrit) ja objektidega kohanemisvõime. Kiire liikumisvõime on hea, kuju on üldiselt kaardikujuline ning lugemisantennil ja elektroonilise sildi antennil on tugev suunavus.

(3) Aktiivse elektroonilise sildi sees on aku, millel on üldiselt pikk lugemiskaugus. Puuduseks on aku piiratud eluiga (3–10 aastat); passiivses elektroonilises sildis akut ei ole. Pärast lugejalt (sondiseadmelt) mikrolainesignaali vastuvõtmist muundab see osa mikrolaineenergiast oma tööks alalisvooluks. Üldiselt on saavutatav hooldusvaba süsteem. Võrreldes aktiivse süsteemiga on passiivsel süsteemil lugemiskauguse ja objekti liikumisega kohanemise kiiruse osas väike piirang.

(4) Integreeritud tahkestunud elektroonilise sildi teave sisestatakse tavaliselt ROM-protsessirežiimis integraallülituste tootmise ajal ja salvestatud teave on muutumatu; välijuhtmega ümberkirjutatav elektrooniline silt kirjutab elektroonilisele sildile salvestatud teabe tavaliselt sisemisse E2 salvestusruumi, ümberkirjutamiseks on vaja spetsiaalset programmeerijat või kirjutajat, mis peab ümberkirjutamisprotsessi ajal olema toidetud; kohapealne traadita ümberkirjutav elektrooniline silt sobib üldiselt aktiivsete elektrooniliste siltide jaoks, millel on spetsiifilised ümberkirjutamisjuhised, ja elektrooniliste siltide salvestatud teave asub samuti E2 salvestusruumis. Üldiselt on elektroonilise sildi andmete ümberkirjutamiseks kuluv aeg palju pikem kui elektroonilise sildi andmete lugemiseks kuluv aeg. Üldiselt on ümberkirjutamiseks kuluv aeg sekundite suurusjärgus ja lugemise aeg millisekundite suurusjärgus.

(5) Raadiosagedusliku identifitseerimise süsteem, mis toimib ringhäälingu edastamise teel. Elektrooniline märgis peab töötama aktiivselt ja edastama salvestatud identifitseerimisteavet reaalajas. Lugeja on samaväärne vastuvõtjaga, mis ainult võtab vastu, kuid ei saada. Selle süsteemi puuduseks on see, et kuna elektrooniline märgis peab pidevalt edastama teavet väljastpoolt, raiskab see elektrit ja põhjustab keskkonnale elektromagnetilist reostust ning süsteemi turvalisus ja konfidentsiaalsus on halb. Kahesageduslikku raadiosageduslikku identifitseerimissüsteemi on keeruline rakendada. Üldiselt saadab lugeja välja raadiosagedusliku päringusignaali ja elektroonilise märgise tagastatud signaali kandesagedus on lugeja saadetud raadiosageduse kordaja. See töörežiim pakub lugejale mugavust kajasignaalide vastuvõtmisel ja töötlemisel. Passiivsete elektrooniliste märgiste puhul on aga energia muundamise efektiivsus madal, kui elektrooniline märgis teisendab lugeja vastuvõetud raadiosagedusliku energia kahesageduslikuks kajakandesageduseks. Muundamise efektiivsuse parandamine nõuab suuremaid mikrolaineoskusi, mis tähendab kõrgemaid elektroonilise märgise kulusid. Samal ajal peab seda tüüpi süsteem töötama kahel töösageduspunktil ja raadiosageduste halduskomitee tootetaotluse litsentsi saamine on üldiselt keeruline.

(6) Peegeldusmodulatsioonil põhineva raadiosagedusliku identifitseerimissüsteemi peamine eesmärk on lahendada samal sagedusel saatmise ja vastuvõtmise probleem. Süsteemi töötamise ajal saadab lugeja välja mikrolaine päringu (energia) signaali ja elektrooniline märgis (passiivne) alaldab osa vastuvõetud mikrolaine päringu energia signaalist alalisvooluks, et elektroonilise märgise vooluring töötaks, ja teine osa mikrolaine energia signaalist salvestatakse elektroonilisele märgisele. Andmeteave moduleeritakse (ASK) ja peegeldub tagasi lugejale. Pärast peegeldunud amplituudmodulatsiooni signaali vastuvõtmist dekodeerib see elektroonilisele märgisele salvestatud identifitseerimisandmete teabe. Süsteemi tööprotsessi käigus saadab lugeja välja mikrolaine signaali ja võtab samal ajal vastu peegeldunud amplituudmodulatsiooni signaali. Peegeldunud signaali tugevus on palju nõrgem kui edastatud signaalil. Seetõttu seisneb tehnilise teostuse raskus samasageduslikus vastuvõtus.

Elektrooniline sildi sidumine on erinevate signaalide edastamiseks erinevate meetodite kasutamine.

Raadiosagedustuvastuse süsteemis on raadiosagedusmärgise ja lugeja vaheline töökaugus oluline tegur raadiosagedustuvastuse süsteemi rakendamisel. Tavaliselt defineeritakse seda töökaugust kui raadiosagedusmärgise ja lugeja vahelist kaugust, mille kaudu andmeid usaldusväärselt vahetada. Raadiosagedustuvastuse süsteemi leviala on terviklik näitaja, mis on tihedalt seotud raadiosagedusmärgiste ja lugejate sobivusega. Raadiosagedustuvastuse süsteemi kauguse järgi saab raadiosagedusmärgise antenni ja lugejaantenni vahelise ühenduse jagada kolme kategooriasse.

(1) Tihedalt ühendatud süsteem. Süsteemi tüüpiline töökaugus on vahemikus 0 kuni 1 cm. Praktikas on tavaliselt vaja raadiosagedusmärgis lugejasse sisestada või lugeja antenni pinnale asetada. Tihedalt ühendatud süsteem kasutab raadiosagedusmärgise ja lugeja antenni reaktiivse lähivälja piirkonna vahelist induktiivset sidestust (suletud magnetilist vooluringi), et moodustada kontaktivaba ruumilise teabe edastamise raadiosageduskanal. Tihedalt ühendatud süsteemi töösagedus on üldiselt piiratud sagedusega alla 30 MHz. Kuna tiheda sidestuse meetodi elektromagnetiline leke on väike ja sidestusest saadav energia suur, sobib see rakendussüsteemidele (näiteks elektroonilised ukselukud), mis nõuavad suurt ohutust ja millel puuduvad töökauguse nõuded.

(2) Telesidestussüsteem. Telesidestussüsteemi tüüpiline töökaugus võib ulatuda lm-ni. Telesidestussüsteemi saab jagada kahte tüüpi: lähisidestussüsteem (tüüpiline töökaugus on 15 cm) ja hõredalt sidestussüsteem (tüüpiline töökaugus on lm). Kaugsidestussüsteemi tüüpiline töösagedus on 13.56 MHz, kuid on ka teisi sagedusi, näiteks 6.75 MHz, 27.125 MHz jne. Peamine erinevus telesidestussüsteemi ja tiheda sidestussüsteemi vahel on erinev induktiivse sidestuse võimsus, mis omakorda muudab sidestuskauguse erinevaks. Kaugsidestussüsteemid on endiselt odavate raadiosagedustuvastussüsteemide peavoolus.

(3) Pikamaasüsteem. Pikamaasüsteemi tüüpiline töökaugus on 1–10 m ja üksikute süsteemide töökaugus on pikem. Kõik pikamaasüsteemid kasutavad raadiosagedusmärgise ja lugejaantenni vahelist elektromagnetilist sidestust (elektromagnetlainete kiirgus ja peegeldus), et kiirata kaugvälja ala ja moodustada kontaktivaba ruumilise teabe edastamise raadiosageduskanal. Pikamaasüsteemi tüüpiline töösagedus on 915 MHz, 2.45 GHz, 5.8 GHz, lisaks on olemas ka mõned muud sagedused, näiteks 433 MHz jne. Pikamaasüsteemi raadiosagedusmärgised jagunevad passiivseteks raadiosagedusmärgisteks (ilma patareideta) ja poolpassiivseteks raadiosagedusmärgisteks (patareidega) vastavalt sellele, kas need sisaldavad patareisid. Üldiselt on patareidega raadiosagedusmärgise leviala pikem kui patareideta raadiosagedusmärgisel. Poolpassiivse raadiosagedusmärgise patarei ei anna energiat andmeedastuseks raadiosagedusmärgise ja lugeja vahel, vaid annab energiat ainult raadiosagedusmärgise kiibile andmete lugemiseks ja salvestamiseks. Pikamaasüsteem kasutab üldiselt peegeldusmodulatsiooni töörežiimi, et realiseerida andmeedastus raadiosagedusmärgisest lugejasse/kirjutajasse. Pikamaasüsteemidel on üldiselt tüüpiline suunavus ning raadiosagedusmärgiste ja lugejate maksumus on endiselt suhteliselt kõrge. Tehnilisest vaatepunktist on ideaalne RFID-süsteem pikamaasüsteem, mis vastab järgmistele omadustele: RFID-märgised on passiivsed ja neid saab lugeda ja kirjutada juhtmevabalt; RFID-märgised ja -lugerid toetavad mitme märgise lugemist ja kirjutamist; sobivad kiirelt liikuvate objektide tuvastamiseks (objekti liikumiskiirus on üle 80 kin/h); pikamaa (lugemis- ja kirjutamiskaugus on üle 5–10 m); madal hind (mis võib vastata ühekordse kasutamise nõuetele).