Začetek dela z RFID

Sistem UHF RFID ima tri dele: bralnik, eno ali več anten in oznake. Bralnik ustvari radijski signal 920–925 MHz in ga pošlje skozi anteno. Ko pasivna oznaka vstopi v polje antene, črpa energijo iz radijskega vala za napajanje svojega majhnega mikročipa (običajno potrebuje le ~10 mikrovatov). Čip nato modulira dohodni signal in ga odbije nazaj, v bistvu odraža spremenjeno različico nazaj. Ta odbiti signal prenaša edinstveno Electronic Product Code (EPC) oznake.

Celoten cikel branja, od oddajanja poizvedbe do prejema odgovora oznake, traja približno 1–3 milisekunde. To omogoča, da en sam bralnik inventarizira 200+ oznak na sekundo z uporabo protokola proti trčenju EPC Gen2. Izguba signala v obe smeri je znatna (-40 do -80 dB), zato so moč oddajanja bralnika (običajno 30 dBm / 1 vat) in občutljivost čipa oznake (do -22 dBm) tako kritične specifikacije.

RFID obsega več frekvenčnih pasov, vendar UHF (860–960 MHz) prevladuje v komercialnih aplikacijah, ker ponuja najboljše ravnovesje med dosegom branja, hitrostjo in stroški oznak. LF (125 kHz) bere na razdalji 10 cm pri ~1 oznaki/sek. dobro za sledenje živali, vendar prepočasno za logistiko. HF/NFC (13,56 MHz) doseže ~1 m pri ~50 oznakah/sek. odlično za plačila in dostopne kartice. UHF doseže 1–12+ metrov pri 200+ oznakah/sek. idealno za dobavno verigo, maloprodajo in sledenje sredstev.

V pasu Vietnam 920–925 MHz bralniki uporabljajo Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) na več kanalih. Formula je: frekvenca = 920,0 + (channel_index × 0,5) MHz. Tipična konfiguracija uporablja 6 kanalov [0, 2, 4, 6, 8, 10], ki pokrivajo območje od 920,0 do 925,0 MHz za maksimalno ločitev kanalov.

Channel Index → Frequency (MHz)   Formula: f = 920.0 + (idx × 0.5)

Ch 0  → 920.0    Ch 4  → 922.0    Ch 8  → 924.0
Ch 1  → 920.5    Ch 5  → 922.5    Ch 9  → 924.5
Ch 2  → 921.0    Ch 6  → 923.0    Ch 10 → 925.0
Ch 3  → 921.5    Ch 7  → 923.5

Typical: use [0, 2, 4, 6, 8, 10] for max channel separation

Vsaka UHF RFID oznaka ima dve bistveni komponenti: vzorec antene (jedkan ali natisnjen aluminij na podlagi PET) in mikročip (IC). Antena zajame signal bralnika, čip pa obdela ukaze in vrne podatke. Občutljivost čipa je najmanjša moč, ki jo čip potrebuje za aktiviranje. Čip z nazivom -22,1 dBm se lahko zbudi z le ~6,3 mikrovati. Nižje (bolj negativno) = boljša občutljivost = daljši doseg branja.

Pogoste družine čipov vključujejo: NXP UCODE 9 (-22,1 dBm, 128-bitni EPC, brez uporabniškega pomnilnika, prevladuje v maloprodaji), Impinj M700 serija (-22,1 dBm, 128-bitni EPC, močna v logistiki) in Quanray QStar-7U (-21,0 dBm, 128-bitni EPC, 512-bitni uporabniški pomnilnik, idealno, če morate shraniti podatke neposredno na oznako).

Oblike oznak: Dry Inlays (surova oznaka na PET, ¢3–8, za pretvorbo v nalepke), Wet Inlays (z lepilom, ¢5–12, pripravljene za uporabo), nalepke (za tiskanje, ¢8–25, z blagovno znamko), trde oznake ($1–15, robustne za težka okolja) in tkane/tkanine oznake (¢15–40, všite v oblačila). Nextwaves proizvaja suhe vložke od 35×17 mm do 95×8 mm in nalepke v ustreznih velikostih.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) ureja, kako bralniki UHF komunicirajo z oznakami. Ključna inovacija je algoritem za preprečevanje trkov slotted-ALOHA, ki omogoča, da en bralnik inventarizira na stotine oznak hkrati, ne da bi te med seboj motile.

Tako poteka krog inventarja: Bralnik pošlje Query s parametrom Q (ustvarjanje 2^Q časovnih rež). Vsaka oznaka izbere naključno režo in počaka. Ko prispe reža oznake, se odzove s 16-bitnim naključnim številom. Če se odzove samo ena oznaka, bralnik ACKs in prejme celoten EPC. Če se več oznak trči, bralnik preskoči to režo. Po vseh režah se Q prilagodi. gor, če je preveč trkov, dol, če je preveč praznih rež. in krog se ponovi.

Praktične nastavitve Q: Q=2 (4 reže) za 1–5 oznak, Q=4 (16 rež) za 5–20 oznak, Q=5 (32 rež) za 20–100 oznak, Q=6 (64 rež) za 100–500 oznak, Q=7 (128 rež) za 500+ oznak. Višji Q pomeni manj trkov, vendar počasnejše kroge.

Obstojnost seje nadzoruje, kako dolgo si oznaka zapomni, da je bila že prebrana. Seja S0 se takoj ponastavi (za neprekinjeno spremljanje). S1 traja 0,5–5 sekund (standardni inventar). S2/S3 traja ≥2 sekundi (vrata doka in tekoči traki, kjer želite, da se vsaka oznaka šteje enkrat na prehod). Pravilo: uporabite S0 za spremljanje polic, S2/S3 za portale.

Tag Count → Q Value → Slots → Use Case

  1-5       Q=2       4       fast, low overhead
  5-20      Q=4       16      good balance
  20-100    Q=5       32      warehouse shelves
  100-500   Q=6       64      pallet scanning
  500+      Q=7       128     dock doors, bulk

Higher Q = fewer collisions but slower rounds

Vsaka oznaka Gen2 ima 4 pomnilniške banke. Reserved (Bank 00): Kill password + Access password, skupaj 64 bitov. EPC (Bank 01): CRC-16 + Protocol Control word + vaš identifikator EPC, običajno 96–128 bitov. TID (Bank 10): Tovarniško zapečaten edinstven ID čipa, ki ga ni mogoče nikoli spremeniti, neprecenljivo za preprečevanje ponarejanja. User (Bank 11): Izbirno shranjevanje podatkov po meri (0 do 512+ bitov, odvisno od čipa), uporabno za številke serij, datume pregledov ali podatke senzorjev.

Ko bralnik inventarizira oznake, vsako obvestilo vsebuje: ID antene (kateri priključek), surovo vrednost RSSI (0–255, pretvorite v dBm prek: dBm = -100 + round(raw × 70 / 255)), podatke EPC (12+ bajtov) in indeks frekvenčnega kanala. Ti podatki so tisto, kar vaša aplikacija obdela, da preslika fizična branja oznak v poslovne dogodke, kot sta 'izdelek odposlan' ali 'paleta prejeta'.

[ANT] [RSSI] [EPC ×12 bytes ..................] [CH]
 01    B4     30 34 25 7B F7 19 4E 40 00 00 1A 85  06

Antenna:  1 (port 1)
RSSI:     180 → dBm = -100 + round((180×70)/255) = -51 dBm
EPC:      3034257BF7194E4000001A85 (SGTIN-96)
Channel:  6 → 920.0 + (6×0.5) = 923.0 MHz
GTIN-14:  80614141123458  Serial: 6789

Tukaj je praktičen kontrolni seznam za nastavitev vašega prvega RFID sistema, s posebnimi navodili za vsak korak.

Input:  GTIN-14=08600000232451  Serial=1001  Prefix=7 digits
Output: 30 14 1A 80 0E 98 78 00 00 00 03 E9  (12 bytes)