Komma igång med RFID

Ett UHF RFID-system har tre delar: en läsare, en eller flera antenner och taggar. Läsaren genererar en 920–925 MHz radiosignal och skickar den genom antennen. När en passiv tagg kommer in i antennens fält utvinner den energi från radiovågen för att driva sitt lilla mikrochip (som vanligtvis bara behöver ~10 mikrowatt). Chippet modulerar sedan den inkommande signalen och återspeglar den. i princip reflekterar en modifierad version tillbaka. Denna reflekterade signal bär taggens unika Electronic Product Code (EPC).

Hela läscykeln. från att sända frågan till att ta emot taggens svar. tar cirka 1–3 millisekunder. Det är detta som gör att en enda läsare kan inventera 200+ taggar per sekund med hjälp av EPC Gen2 anti-kollisionsprotokollet. Signalbortfallet tur och retur är betydande (-40 till -80 dB), vilket är anledningen till att läsarens TX-effekt (vanligtvis 30 dBm / 1 watt) och taggchipkänslighet (ner till -22 dBm) är så kritiska specifikationer.

RFID spänner över flera frekvensband, men UHF (860–960 MHz) dominerar kommersiella tillämpningar eftersom det erbjuder den bästa balansen mellan läsavstånd, hastighet och taggkostnad. LF (125 kHz) läser inom 10 cm vid ~1 tagg/sek. bra för djurspårning men för långsamt för logistik. HF/NFC (13,56 MHz) når ~1 m vid ~50 taggar/sek. perfekt för betalningar och åtkomstkort. UHF når 1–12+ meter vid 200+ taggar/sek. idealiskt för leveranskedjan, detaljhandel och tillgångsspårning.

Inom Vietnam 920–925 MHz-bandet använder läsare Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) över flera kanaler. Formeln är: frekvens = 920,0 + (kanal_index × 0,5) MHz. En typisk konfiguration använder 6 kanaler [0, 2, 4, 6, 8, 10] som spänner över 920,0 till 925,0 MHz för maximal kanalseparation.

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

Varje UHF RFID-tagg har två väsentliga komponenter: ett antennmönster (etsat eller tryckt aluminium på ett PET-substrat) och ett mikrochip (IC). Antennen fångar läsarens signal och chippet bearbetar kommandon och returnerar data. Chippets känslighet är den minsta effekten som chippet behöver för att aktiveras. ett chip klassat till -22,1 dBm kan vakna med bara ~6,3 mikrowatt. Lägre (mer negativt) = bättre känslighet = längre läsavstånd.

Vanliga chipfamiljer inkluderar: NXP UCODE 9 (-22,1 dBm, 128-bitars EPC, inget användarminne. dominerande inom detaljhandeln), Impinj M700-serien (-22,1 dBm, 128-bitars EPC. stark inom logistik) och Quanray QStar-7U (-21,0 dBm, 128-bitars EPC, 512-bitars användarminne. perfekt när du behöver lagra data direkt på taggen).

Taggformfaktorer: Torra inlägg (rå tagg på PET, ¢3–8, för konvertering till etiketter), Våta inlägg (med lim, ¢5–12, redo att appliceras), Klisteretiketter (utskrivbara, ¢8–25, med varumärke), Hårda taggar ($1–15, robusta för tuffa miljöer) och Vävda/tygetiketter (¢15–40, insydda i plagg). Nextwaves tillverkar torra inlägg från 35×17 mm till 95×8 mm och klisteretiketter i matchande storlekar.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) styr hur UHF-läsare kommunicerar med taggar. Den viktigaste innovationen är den slotted-ALOHA anti-kollisionsalgoritmen som låter en läsare inventera hundratals taggar samtidigt utan att de stör varandra.

Så här fungerar en inventeringsrunda: Läsaren skickar en Query med parametern Q (skapar 2^Q tidsluckor). Varje tagg väljer en slumpmässig lucka och väntar. När en taggs lucka anländer, svarar den med ett 16-bitars slumpmässigt nummer. Om bara en tagg svarar, bekräftar läsaren och tar emot hela EPC:n. Om flera taggar kolliderar, hoppar läsaren över den luckan. Efter alla luckor justeras Q. upp om det blir för många kollisioner, ner om det blir för många tomma luckor. och rundan upprepas.

Praktiska Q-inställningar: Q=2 (4 luckor) för 1–5 taggar, Q=4 (16 luckor) för 5–20 taggar, Q=5 (32 luckor) för 20–100 taggar, Q=6 (64 luckor) för 100–500 taggar, Q=7 (128 luckor) för 500+ taggar. Högre Q betyder färre kollisioner men långsammare rundor.

Sessionsbeständighet styr hur länge en tagg kommer ihåg att den redan har lästs. Session S0 återställs omedelbart (för kontinuerlig övervakning). S1 varar 0,5–5 sekunder (standardinventering). S2/S3 varar ≥2 sekunder (lastkajsdörrar och transportband där du vill att varje tagg ska räknas en gång per passage). Tumregel: använd S0 för hyllövervakning, S2/S3 för portaler.

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

Varje Gen2-tagg har 4 minnesbanker. Reserverat (Bank 00): Kill-lösenord + Åtkomstlösenord, totalt 64 bitar. EPC (Bank 01): CRC-16 + Protocol Control word + din EPC-identifierare, vanligtvis 96–128 bitar. TID (Bank 10): Fabriksbränd unik chip-ID som aldrig kan ändras. ovärderligt för förfalskningsskydd. Användare (Bank 11): Valfri anpassad datalagring (0 till 512+ bitar beroende på chip), användbart för batchnummer, inspektionsdatum eller sensordata.

När en läsare inventerar taggar innehåller varje meddelande: antenn-ID (vilken port), RSSI-råvärde (0–255, konvertera till dBm via: dBm = -100 + round(rå × 70 / 255)), EPC-data (12+ byte) och frekvenskanalindex. Denna data är det som din applikation bearbetar för att mappa fysiska taggläsningar till affärshändelser som 'artikel skickad' eller 'pall mottagen'.

[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

Här är en praktisk checklista för att konfigurera ditt första RFID-system, med specifik vägledning för varje steg.

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