63_64.pdf

P O D Z E S P O Ł Y

Systemy RFID (Radio Frequency ID) s¹ coraz powszechniej stosowane zarÛwno

w†przemyúle, jak i†w†wielu aplikacjach domowych. Podobnie jak popularne systemy

znakowania za pomoc¹ kodÛw†kreskowych, takøe†systemy RFID s¹ stosowane do

automatycznego zbierania i†przetwarzania danych. JakoúÊ i†szybkoúÊ pozyskiwania

informacji ma zasadniczy wp³yw na procesy technologiczne i†dzia³alnoúÊ ca³ych

przedsiÍbiorstw.

Systemy identyfikacji

bezprzewodowej ( RFID )

firmy Texas Instruments

Jak dzia³a†identyfikacja

radiowa?

Prawdopodobnie kaødy z†Czytelni-

kÛw†EP spotka³ siÍ z†systemami bez-

stykowej identyfikacji, nie zawsze

bÍd¹c†w†pe³ni úwiadomym ich obec-

noúci. Przyk³adowo, z†dobrodziejstw

RFID korzystamy uruchamiaj¹c†samo-

chÛd†wyposaøony w†immobilizer, ku-

puj¹c†ubrania w†supermarkecie czy

teø otwieraj¹c†wejúcie do firmy kart¹.

Systemy RFID umoøliwiaj¹ bezprze-

wodow¹ komunikacjÍ pomiÍdzy trans-

ponderem zintegrowanym z†anten¹

(przyk³ady pokazano na fot. 1 i† 2 )

a†specjalnym czytnikiem, ktÛry po-

przez wspÛ³pracuj¹c¹ z†nim antenÍ

dostarcza do†transpondera energiÍ

umoøliwiaj¹c¹ przeprowadzenie

krÛtkiej transmisji danych. DziÍki te-

mu moøna przeprowadziÊ zdaln¹ (i

co waøne, ca³kowicie bezstykow¹)

identyfikacjÍ osÛb†b¹dü obiektÛw.

W†zaleønoúci od konfiguracji systemu,

transmisja danych moøe†byÊ jedno-

lub dwukierunkowa.

Przyk³adem zastosowania systemu

RFID jest sortowanie przesy³ek w†fir-

mach transportowych ( fot. 3 ). Na

podstawie odczytanego bezprzewodo-

wo ID oraz danych zawartych w†ba-

zie, przenoúniki taúmowe s¹ sterowa-

ne w†taki sposÛb, by przesy³ka tra-

fi³a†do odpowiedniego samochodu.

Jeøeli konieczna jest zmiana trasy

b¹dü czasu dostarczenia, automatycz-

na identyfikacja pakunku znacznie

przyspiesza taki proces.

Transpondery RFID z†rodziny TIRIS

( Texas Instruments Radio Identifica-

tion System ) s¹ produkowane przez

firmÍ Texas Instruments. S¹ one do-

stÍpne w†obudowach o†rÛønych roz-

miarach, kszta³tach i†formach ( fot. 4 ).

Czytniki mog¹ byÊ dostarczone w†for-

mie p³ytki drukowanej, modu³u†czy

gotowego, obudowanego urz¹dzenia.

Transpondery s¹ dostÍpne w†wersjach

z†pamiÍci¹ tylko do odczytu, jak

rÛwnieø z†moøliwoúci¹ zapisu danych

przez uøytkownika. S¹ one praktycz-

nie bezobs³ugowe i†maj¹ nieograni-

czony okres uøytkowania.

Technologia RFID znajduje siÍ

w†ofercie wielu firm - poczynaj¹c†od

producentÛw†pÛ³przewodnikÛw jak

Texas Instruments (TIRIS) czy Philips

(HiTAG), a†takøe†przez mniejsze firmy

produkuj¹ce czytniki i†transpondery

(jak LUX-Ident) aø po niewielkie, na-

wet jednoosobowe firmy zajmuj¹ce

siÍ integracj¹ systemÛw.

Najpowaøniejsze rÛønice pomiÍdzy

tymi systemami s¹ nastÍpuj¹ce:

- transpondery RFID nie musz¹ byÊ

widoczne,

- mog¹ byÊ one odczytywane mimo

istnienia ìprzeszkÛdî drewnianych,

plastikowych, papierowych,

- maj¹ moøliwoúÊ przeprogramowania

w†czasie uøytkowania,

- mog¹ byÊ dostarczane w†wersjach

do pracy w†trudnych warunkach

(wilgoÊ, zapylenie, wysokie tempe-

ratury, úrodki chemiczne).

Stosowanie kodÛw†paskowych

w†przeci¹gu d³uøszego czasu wyka-

za³o, øe†maj¹ one dokuczliwe ograni-

czenia: standardowo mog¹ zawieraÊ

niewielk¹ iloúÊ informacji (ok. 20 zna-

kÛw) i†nie mog¹ zostaÊ przeprogramo-

wane. S¹ takøe†podatne na uszkodze-

nia i†wymagaj¹ umiejscowienia w†wi-

docznym miejscu. Wszystkich tych

wad pozbawione s¹ systemy RFID.

Zakresy czÍstotliwoúci

wykorzystywane do

celÛw†identyfikacji

bezprzewodowej

Wykorzystanie poszczegÛlnych

pasm czÍstotliwoúci jest regulowane

przez odpowiednie instytucje w†po-

Fot. 1

PodobieÒstwa i†rÛønice

pomiÍdzy systemami†RFID

a†znakowaniem kodami

paskowymi

Obydwie technologie pozwalaj¹ na

automatyzacjÍ procesÛw†technologicz-

nych i†usprawnienie zarz¹dzaniem,

bowiem: zmniejszaj¹ potrzebny

nak³ad pracy, eliminuj¹ b³Ídy po-

pe³niane przez ludzi, a†pojedynczy

odczyt dostarcza ³atwe do przetworze-

nia dane.

Fot. 2

Elektronika Praktyczna 11/2003

P O D Z E S P O Ł Y

szczegÛlnych krajach, przy czym re-

gulacje obowi¹zuj¹ce we wszystkich

krajach europejskich s¹ praktycznie

takie same, i†tak systemy inteligent-

nych kart i†naklejek mog¹ pracowaÊ

w†paúmie 13,56 MHz, a†transpondery

pasywne i†immobilizery samochodowe

w†paúmie 125kHz...134 kHz.

Podstaw¹ dzia³ania transponde-

rÛw†pasywnych (pozbawionych w³as-

nego ürÛd³a†zasiania) jest przesy³anie

energii z†czytnika za pomoc¹ fal

elektromagnetycznych. W†zaleønoúci

od wykorzystywanych czÍstotliwoúci,

transponder posiada antenÍ w†posta-

ci cewki powietrznej (13,56 MHz)

lub nawiniÍtej na rdzeniu ferryto-

wym (125 kHz, 134,2 kHz). Czytnik

inicjuj¹c†komunikacjÍ z†transponde-

rem, generuje przez okreúlony czas

niemodulowan¹ falÍ noún¹, ktÛrej za-

daniem jest zaindukowanie pr¹du

w†cewce transpondera. Uzyskana

w†ten sposÛb†energia jest gromadzo-

na w†kondensatorze i†wykorzystywa-

na do zasilania transpondera†w†cza-

sie transmisji danych do czytnika.

W†zaleønoúci od systemu, dane prze-

sy³ane s¹ przy wykorzystaniu modu-

lacji amplitudy ASK albo czÍstotli-

woúci FSK.

Jak moøemy siÍ spodziewaÊ, dys-

tans, na jaki moøliwa jest komunika-

cja, zaleøy†od rozmiarÛw†zastosowa-

nych†anten oraz czÍstotliwoúci jakie

wykorzystuje system, czasu emitowa-

nia fali noúnej (³adowania kondensa-

tora) i†mocy wysy³anej przez czytnik.

Wykorzystuj¹c†produkty firmy TIRIS

moøemy uzyskaÊ poprawn¹ transmis-

jÍ na odleg³oúci od 15 cm dla naj-

mniejszych czytnikÛw†134,2 kHz

i†transponderÛw o†wielkoúci 12 mm

aø do 1...2 metrÛw†przy uøyciu spe-

cjalnych anten i†czytnikÛw†o†wysokiej

mocy i†czu³oúci. W†standardzie 13,56

MHz jest moøliwe wykorzystanie do-

datkowej pasywnej anteny do podwo-

jenia zasiÍgu. Nieobci¹øona antena,

dostrojona do czÍstotliwoúci pracy

czytnika, dzia³a†jak reflektor, co daje

w†efekcie zwiÍkszenie zasiÍgu po-

miÍdzy antenami. Takøe†w†przypadku

transponderÛw†z†moøliwoúci¹ zapisu

do ich wewnÍtrznej pamiÍci, energia

potrzebna do tej operacji jest rÛwnieø

przesy³ana za pomoc¹ fal radiowych.

Proces taki trwa d³uøej niø prosty od-

czyt, poniewaø oprÛcz energii ko-

nieczne jest przes³anie odpowiednio

modulowanych i†kodowanych danych

do zapisu. W†zaleønoúci od wymagaÒ

uøytkownika, dostÍpne s¹ transponde-

ry o†pamiÍci†od 80 do 2000 bitÛw.

Fot. 4

øe†od z³oøenia przez klienta zamÛwie-

nia do przygotowania dostawy mija

nie wiÍcej niø 1†godzina. Takie przy-

spieszenie dzia³ania by³o†moøliwe tyl-

ko dziÍki pe³nej automatyzacji linii

pakuj¹cych. Do kaødego z†zamÛwieÒ

przypisany jest plastikowy pojemnik,

identyfikowany dziÍki zatopionemu

w†jego konstrukcji transponderowi.

System rÛwnoczeúnie kontroluje ok.

6000 takich pojemnikÛw†od momentu

wp³yniÍcia zamÛwienia do chwili

wys³ania towarÛw†do klienta. We

wczeúniejszej wersji systemu stosowa-

no kody kreskowe, jednakøe†nie

spe³ni³y†one oczekiwaÒ. Ze wzglÍdu

na b³Ídy odczytu ok. 1% zamÛwieÒ

by³o†realizowanych b³Ídnie. Bior¹c

pod uwagÍ koszty ponownej realiza-

cji zamÛwienia, opÛünienia i†koniecz-

noúÊ precyzyjnego rejestrowania obie-

gu úrodkÛw†farmaceutycznych, kody

kreskowe zosta³y†zast¹pione radio-

wym systemem identyfikacji kaødego

pojemnika (a przez to i†zamÛwienia).

Odsetek b³Ídnie realizowanych za-

mÛwieÒ zmala³ do 0,01%.

Aby w†pe³ni wykorzystaÊ moøli-

woúci jakie daj¹ systemy RFID, ko-

nieczne jest stworzenie w†ca³ym

przedsiÍbiorstwie zaawansowanego

systemu przep³ywu i†zarz¹dzania in-

formacj¹. Uk³ad bezprzewodowego

zbierania danych jest czÍúci¹ syste-

mu, umoøliwiaj¹c¹ szybkie i†bez-

b³Ídne gromadzenie informacji i†bu-

dowanie na ich podstawie baz da-

nych usprawniaj¹cych pracÍ przed-

siÍbiorstwa. W†systemie TIRIS do-

stÍpne s¹ wszystkie elementy potrzeb-

ne do zautomatyzowania pozyskiwa-

nia informacji: transpondery, czytniki

i†rÛønorodne anteny dla syste-

mÛw†niskiej (134,2 kHz) i†wysokiej

(13,56 MHz) czÍstotliwoúci.

Marcin Bawolski

Przyk³adowe aplikacje

systemÛw†RFID

Linia produkcyjna w†firmie farma-

ceutycznej

Pierrel-Ospedali jest w³osk¹ firm¹

produkuj¹c¹ úrodki farmaceutyczne

podlegaj¹ce úcis³ej kontroli. Wymaga-

ne jest dok³adne dokumentowanie

kaødego etapu produkcji. Produkty

farmaceutyczne wymagaj¹ wysokiej

sterylnoúci, ktÛra osi¹gana jest w†au-

toklawach w†temperaturze 120 o C. Jeúli

istnieje podejrzenie, øe dana partia

nie by³a†sterylizowana przez úciúle

okreúlony czas, musi byÊ zniszczona,

powoduj¹c†- czÍsto niebagatelne -

straty finansowe. Ze wzglÍdu na wy-

sok¹ temperaturÍ i†ciúnienie panuj¹ce

w†autoklawie, automatyczna identyfi-

kacja partii materia³Ûw†poddawanych

sterylizacji stanowi³a†wyzwanie. Dru-

kowane kody kreskowe nie zda-

wa³y†egzaminu i†konieczne by³o rÍcz-

ne wprowadzanie odpowiednich da-

nych przez cz³owieka.

SytuacjÍ zmieni³o†zastosowanie sys-

temu opartego o†produkty firmy TIRIS

- oddzia³u†Texas Instruments zajmu-

j¹cego siÍ identyfikacj¹ bezprzewodo-

w¹. Transpondery przymocowano do

koszy, w†ktÛrych ustawiane by³y†po-

jemniki poddawane sterylizacji.

DziÍki oznaczeniu kaødego kosza uni-

kalnym ID i†zapisywaniu przez czyt-

niki czasu wejúcia i†opuszczenia au-

toklawu moøliwe sta³o†siÍ zautomaty-

zowanie rejestracji przebiegu produk-

cji i†wyeliminowanie b³ÍdÛw†po-

pe³nianych przez personel.

Hurtownia farmaceutyczna

Jedna z†najwiÍkszych hurtowni far-

maceutycznych w†Niemczech, Sana-

corp, dysponuje sieci¹ 16 cent-

rÛw†dystrybucyjnych, w†ktÛrych znaj-

duje siÍ ok. 80 tys. rÛønorodnych

produktÛw. Firma szczyci siÍ tym,

Dodatkowe informacje

Fot. 3

Opracowano na podstawie materia³ów TIRIS.

Wiêcej informacji na temat RFID w firmie

Microdis Electronics (71) 301-04-00 e-mail:

microdis.PL@microdis.net, www.microdis.net.

Elektronika Praktyczna 11/2003

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: