Comment fonctionne un Système RFID UHF ?

Le lecteur émet des ondes de radio à des fréquences concrètes à travers des antennes RFID. Les ondes donnent de l’énergie aux tags pour qu’ils puissent se communiquer en émettant un ID unique. Ils n’ont pas besoin de batteries et peuvent être utilisés pendant de nombreuses années.  Le lecteur traite les données pour nous permettre de les intégrer dans notre application et leur donner un sens.  La plage de lecture typique est de 0-14 mètres. Les systèmes RFID UHF Gen2 se composent de : lecteurs, antennes, imprimantes et tags ou étiquettes RFID. Dans cet article je vais vous définir avec une brève explication chacun des éléments qui influent au moment d’implémenter un projet RFID.

ANTENNES RFID

Les Antennes RFID sont chargées d’émettre et de recevoir les ondes qui nous permettent de détecter les puces RFID. Lorsqu’une puce RFID croise le champ de l’antenne, celui-ci s’active et émet un signal. Les antennes créent différents champs d’onde et couvrent différentes distances.

Type d’Antenne : les antennes de polarisation circulaire travaillent mieux dans des environnements où l’orientation du tag varie. Les antennes de polarisation linéale s’utilisent lorsque l’orientation des tags est connue et contrôlée et est toujours la même. Les antennes NF (de champ proche) servent pour lire les tags RFID à peu centimètres.

Angle d’ouverture et gain : Utiliser des antennes avec des gains d’entre 8,5-10 dbi ou plus, nous permettra d’émettre à une puissance supérieure et d’obtenir un ratio de lecture plus grand. L’angle d’ouverture dépend de la zone que l’on souhaite aborder, par exemple : 70º, 100º, etc.  Plus les antennes ont de l’ouverture, moindre est la distance de détection atteinte.

Nombre d’Antennes : les lecteurs standard de haut rendement ont 2 ports, 4 ports ou 8 ports; le nombre d’antennes est choisi normalement en fonction de l’espace de lecture que nous souhaitons détecter ou la densité de tags à lire. Habituellement on utilise des lecteurs fixes de 2 ou 4 ports. Certaines marques disposent de multiplexeurs qui nous permettent de connecter jusqu’à 32 antennes dans un même lecteur.

Lecteurs RFID

Les types de lecteurs sont divers; RFID fixes, lecteurs RFID portables, lecteurs rfid pour Smartphone et lecteurs USB. Pour lire une haute densité de tags, une précision de 100 % dans la détection est nécessaire. Les meilleurs lecteurs RFID fixes sont : Impinj R420, ThingMagic M6e, Zebra FX9500.  Et pour les lecteurs portables Zebra MC9190, Impinj AB700 Zebra RFD8500. Pour les choisir, nous devons considérer divers facteurs :

Zone de lecture : les lecteurs fixes servent principalement pour couvrir une zone concrète : un passage par porte, dans une machine, dans une bande transporteuse, dans un chariot, etc. Les lecteurs mobiles nous permettent de lire pendant que nous sommes en mouvement et ainsi de réaliser des inventaires ou de chercher des tags RFID que nous ne trouvons pas.

Ratio de lecture : la puissance d’émission et la capacité de lecture sera influencée par le nombre de tags à détecter en un temps concret. Les applications plus complexes sont celles où il y a beaucoup de densité de tags, liquides ou produits métalliques. La puissance de lecture maximale est marquée par la régulation permise dans chaque pays ou zone selon le type de fréquence (ETSI, FCC).

Le type de lecteur rfid : le doute est souvent de choisir entre un lecteur fixe ou un lecteur portable. Ce facteur dépend de l’application. Par exemple, si nous sommes dans un magasin ou un entrepôt où nous avons besoin d’effectuer des inventaires, et pour le faire nous devons être en mouvement, il sera plus convenable d’utiliser un terminal portable. Si la zone de lecture est fixe, il est plus convenable d’installer un lecteur couvrant la zone et automatiser la tâche. Par exemple, pour détecter des palettes ou des produits dans des zones d’expédition.

Lecteurs RFID UHF USB : ils donnent un très bon résultat lorsque nous devons enregistrer ou lire une très faible quantité de tags sur des points différents durant les processus de fabrication ou pour la validation de documents dans des bureaux. Deux exemples clairs sont le Nordic Stix et le ThingMagic Lector USB.

ÉTIQUETTE ET TAGS RFID

Les facteurs essentiels sont : taille, orientation, angle de lecture, zone d’emplacement et type de puce.

Taille : la taille influe pour une simple raison : plus d’antenne aura le tag RFID, meilleures seront la sensibilité et la détection. La réponse du tag toujours pareille ou très similaire à chaque fois que nous le détectons, nous permet de développer des applications fiables et robustes. Les antennes sont normalement d’aluminium ou de cuivre.

Orientation et angle de lecture : cela ne présente aucun souci dans le cas des antennes circulaires. L’orientation du tag n’est inquiétante que lorsque nous tentons de le détecter avec des antennes linéales ; alors nous devons essayer si la meilleure position du tag est verticale ou horizontale lorsque nous nous référons aux tags d’un dipôle comme le ShortDipole. Il existe des antennes omnidirectionnelles avec deux dipôles, comme le FROG 3D et WEB, qui nous permettent de détecter les tags quelle que soit leur orientation. Leur plage de lecture est habituellement inférieure par la composition de l’antenne.

L’angle de lecture influe, lorsque nous tentons de détecter un tag depuis le latéral, l’antenne qui capte peu d’énergie et, par conséquent, sa plage d’émission est inférieure.

IC: puces internes du tag RFID. Les plus communes sont Impinj Monza, NXP, Higgs. Il y a des IC avec plus ou moins de mémoire, allant de 96 bits à 512 bits. Elles disposent de mémoires additionnelles, de système d’alarme EAS, de possibilité de configurer des mots de passe, etc. Il y a des IC qui combinent les deux technologies RFID/NFC dans la même puce. Dans le cas d’avoir besoin de plus de mémoire, nous pouvons la mettre dans une base de données externe et l’associer à un ID qui identifiera la puce.

Zone d’emplacement : il est très important de considérer où sera appliqué le tag pour que la solution rfid ait du succès et réponde aux plages de lecture nécessaires. Il faut tenir compte que le métal rebondit les ondes RF et que l’eau les absorbe. Il y a des solutions pour les étiquettes métalliques permettant de situer les tags sur le métal et de les détecter correctement. Il faut avoir le matériel et l’adhésif à utiliser lorsque nous avons besoin d’étiquettes pour l’extérieur, les hautes températures, les produits pharmaceutiques ou alimentaires et autres applications spéciales.

Prix de l’étiquette RFID : si notre application requiert un grand volume de tags, cela sera sûrement le facteur le plus important pour mesurer le retour sur l’investissement.  

Codifier RFID

Nous nous demandons souvent comment nous pouvons enregistrer l’information dans les tags. Avec des imprimantes rfid, comme les Imprimantes Zebra ZT410 0 R110xi, nous pouvons enregistrer la puce et imprimer n’importe quel code-barres, numéro, etc. Nous pouvons également enregistrer des tags avec des lecteurs USB, des lecteurs fixes ou des lecteurs portables. Mais où enregistrons-nous l’information ? Normalement, lorsque nous lisons les tags, les EPC ou les TID se lisent. Les TID ne sont pas modifiables et sont composés d’un numéro unique provenant de l’usine. L’espace EPC du tag est celui qui est enregistré, modifié et avec celui que normalement nous interagissons. Les tags disposent d’une mémoire interne (mémoire d’utilisateur) dans laquelle nous pouvons enregistrer de l’information additionnelle.

 

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