Examen de los elementos de un sistema básico de RFID

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Por Patrick J. Sweeney, II

Aprender los fundamentos de la RFID puede ser abrumador. Sin embargo, al comprender los conceptos básicos de cómo viajan los datos en ondas y luego a través de una red en un sistema RFID, se obtiene una base sólida para un mayor conocimiento a medida que se explora la arquitectura global de la RFID.

En un sistema básico de RFID, se necesitan cuatro componentes fundamentales para que los datos realicen su gran viaje:

  • Un transpondedor (más comúnmente llamado etiqueta) que se programa con información que se identifica de manera única, de ahí el concepto de “identificación automática”.
  • Un transceptor (más comúnmente llamado lector) para manejar la comunicación por radio a través de las antenas y pasar la información de las etiquetas al mundo exterior.
  • Una antena conectada al lector para comunicarse con los transpondedores.
  • Una capa de interfaz de lectura, o middleware, que comprime miles de señales de etiquetas en una sola identificación y también actúa como un conducto entre los elementos de hardware RFID y los sistemas de software de aplicación del cliente, tales como inventario, cuentas por cobrar, envío, logística, etc.

He aquí un resumen de cómo funciona un sistema RFID pasivo:

1. La etiqueta se activa cuando pasa a través de un campo de radiofrecuencia, que ha sido generado por una antena y un lector.

2. La etiqueta envía una respuesta programada.

3. La antena que generó el campo originalmente y que está conectada al lector detecta esa respuesta.

4. El transceptor (o lector) envía los datos al middleware.

5. El middleware envía la información contenida en las etiquetas a cualquier sistema que necesite esa información.

Todo comienza con la etiqueta

Una etiqueta, en un sistema RFID pasivo, es un pequeño transceptor esperando a ser encendido (y no, eso no sucede al ver una etiqueta del sexo opuesto). La etiqueta tiene un pequeño chip de computadora (o área de memoria) que está programado con información que identifica a la etiqueta de manera única. Esta información se envía cuando la etiqueta está activada (activada).

Un transpondedor pasivo RFID no contiene su propia fuente de alimentación, sino que absorbe la energía propagada desde el campo de radiofrecuencia (RF) de la antena de un lector para suministrar toda la energía que necesita para despertar su chip y comunicarse con un lector enviando de vuelta (retrodispersión) la información contenida en su memoria a una antena receptora. A medida que las etiquetas se mueven hacia el campo de radio de una antena, se excitan, y cada una transmite sus datos de identificación.

Las antenas envían y reciben ondas de radio

Tanto las etiquetas como los lectores tienen sus propias antenas porque ambos son dispositivos de radio. Una antena de etiqueta, que tiene sólo unos pocos centímetros (o menos) de largo, se conecta al circuito integrado (CI, o simplemente al chip) para absorber una señal y luego transmitir una señal ligeramente modificada. Las antenas del lector varían en tamaño, pero generalmente son del tamaño de una pantalla plana de computadora y están especialmente sintonizadas para transmitir y recibir señales de RF.

Las antenas son la forma en que los lectores se comunican con el mundo exterior. Las antenas de los lectores envían señales de radio al aire para activar una etiqueta, escuchar un eco (o retrodispersión) de la etiqueta, leer los datos transmitidos por una etiqueta y, en algunos casos, escribir datos en una etiqueta. Las antenas actúan como conductos entre la etiqueta y el transceptor y pueden funcionar continuamente o bajo demanda.

  • Los sistemas de antenas de actividad continua se utilizan cuando los elementos etiquetados están presentes de forma regular o cuando varias marcas pasan a través del campo de detección de la antena.
  • Por otro lado, el campo de detección de una antena sólo puede activarse cuando lo necesite un sensor de algún tipo. El método bajo demanda puede ser activado por sensores ópticos, de presión u otros tipos de sensores de proximidad.

Las antenas vienen en una variedad de formas y tamaños; esta diversidad en tamaño y forma permite la colocación de antenas en una amplia variedad de ubicaciones, desde puertas de almacenes hasta cabinas de peaje en autopistas.

Los lectores le dicen a las antenas qué hacer

Una antena está conectada a un transceptor (que generalmente se conoce como lector). Típicamente, una a cuatro antenas están conectadas a un solo lector, y esas antenas envían las señales del lector. Básicamente, el lector le dice a las antenas cómo generar el campo de RF apropiado, el cual puede cubrir un área tan pequeña como 1 pulgada hasta 100 pies o más, dependiendo de la potencia de salida y la frecuencia. Cuando un transpondedor (o etiqueta) RFID se mueve en el campo de radio de la antena, se activa y envía de vuelta a la antena cualquier información que haya sido programada en su memoria. Un lector recibe la señal de la etiqueta a través de su conjunto de antenas, decodifica la señal y envía la información al sistema informático anfitrión. Un lector también puede transmitir señales especiales a una etiqueta: decirle a una etiqueta que cobre vida, sincronizar una etiqueta con el lector o interrogar todo o parte de su contenido.

El middleware transforma el sistema en una red de objetos

Los elementos básicos de un sistema RFID rara vez son útiles de forma aislada. Ganan valor como parte de un sistema de producción o de logística. De esta manera, el uso de más de un sistema en un proceso industrial se convierte en una red local. La conexión de redes locales constituye una red global. Puede pensar en las redes locales como un nodo de hardware (un lector, antenas y etiquetas) que interactúa dentro de sí mismo para intercambiar información a través de ondas de RF. Un grupo de nodos conectados entre sí crea una red global que se conecta a una aplicación que crea información útil a partir de los datos.

Para mover datos de un solo nodo a la red local y/o a la red global, se necesita el componente de recolección de datos, que une a los lectores, antenas y etiquetas. Este componente recibe muchos nombres – middleware, capa de interfaz de lectura, Savant – todos ellos describen el sencillo pegamento que une cada nodo de un sistema RFID.

El middleware conecta los datos que entran en un lector a los sistemas de software host del cliente. El middleware proporciona una interfaz coherente y estable entre las operaciones de hardware RFID y el flujo de elementos de datos, como los números EPC (electronic product code), en sistemas de inventario, ventas, compras, marketing y bases de datos similares distribuidos por toda una empresa.

Los elementos del middleware incluyen los siguientes:

  • Gestión de lectores y dispositivos: El middleware RFID permite a los usuarios configurar, supervisar, desplegar y emitir comandos directamente a los lectores a través de una interfaz común.
  • Gestión de datos: A medida que el middleware RFID captura datos EPC u otros datos de los lectores, puede filtrarlos de forma inteligente y dirigirlos a los destinos adecuados.
  • Integración de aplicaciones: Las soluciones de middleware RFID proporcionan las funciones de mensajería, enrutamiento y conectividad necesarias para integrar los datos RFID en los sistemas existentes de gestión de la cadena de suministro (SCM), planificación de recursos empresariales (ERP), gestión de almacenes (WMS) o gestión de relaciones con el cliente (CRM).
  • Integración de socios: El middleware puede proporcionar soluciones colaborativas como la integración de negocio a negocio (B2B) entre socios comerciales.

Los elementos básicos proporcionan la fuente de datos o el nodo local para generar datos. Una serie de ellos están conectados a una red local que puede conectarse a una red más grande o incluso a una red global mediante el uso de middleware. Una red RFID es una arquitectura peer-to-peer capaz de agregar datos altamente procesables a una ubicación central.

Imagínate esto: El uso de una sola etiqueta, no más grande que una caja de cerillas, se multiplica millones de veces dentro de una cadena de suministro global, lo que crea una red punto a punto que comparte datos en tiempo real a través de un número ilimitado de fronteras. La imagen del chip de un solo milímetro se expande rápidamente para incluir un almacén, una compañía, una industria y un mundo de información en tiempo real que cambia rápidamente y se actualiza automáticamente. De ese pequeño chip florece el poder de saber dónde está cada objeto en todo momento en una red global. Bastante guay, ¿eh?

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