rfid детектор зачем нужен

Взгляд изнутри: RFID в современном мире. Часть 1: RFID в быту

Больше RFID-меток богу RFID-меток!

С момента публикации статьи про RFID-метки прошло уже без малого 7 лет. За эти годы путешествий и пребывания в различных странах, в карманах поднакопилось огромное множество RFID меток и смарт-карт: защищённые карты (например, пермиты или банковские карты), ски-пассы, проездные на общественный транспорт, без которых в каких-нибудь Нидерландах ну совсем никак уже, то ещё что-то.

Как обычно, повествование будет разбито на тематические части, которые по мере сил, возможностей и доступа к оборудованию буду выкладывать.

Предисловие

Итак, стоит, наверное, напомнить, что вскрытие меток для меня явилось продолжением хобби работы с электронной микроскопией и распила чипа от nVidia в далёком уже 2012 году. В той статье вскользь была рассмотрена теория функционирования RFID-меток, а также были вскрыты и разобраны несколько наиболее распространённых и доступных на тот момент меток.

К этой статье, пожалуй, мало что можно добавить на сегодняшний день: всё те же 3(4) самых распространённых стандарта LF (120-150 kHz), HF (13.65 MHz – подавляющее большинство меток работает в этом диапазоне), UHF (фактически тут два частотных диапазона 433 и 866 MHz), за которыми тянется ещё парочка менее известных; те же принципы работы – индуцирование радиоволнами питания чипа и обработка входящего сигнала с выдачей информации обратно в приёмник.

В общем и целом, RFID-метка выглядит примерно так: подложка, антенна и сам чип.

Метка Tag-it от Texas Instruments

Однако, серьёзно поменялся «ландшафт» применения этих меток в быту.

Если в 2012ом году NFC (Near-Field Communication) был диковиной штукой в смартфоне, которым не понятно, как и где можно было воспользоваться. А такие гиганты, как, например, Sony, активно продвигали NFC и RFID, как способ подключать устройства (колонка от первой Sony Xperia, которая подключается магическим образом от касания телефона – Вау! Шок контент!) и изменять состояния (например, пришли домой, провели по метке, телефон включил звук, подключился к WiFi и т.д.), что по моим ощущениям не пользовалось особой популярностью.

То в 2019ом только ленивый не пользуется wireless картами (всё тот же NFC по большому счёту), телефонами с виртуальными картами (сестра при смене телефона настоятельно требовала NFC в оном) и прочими «упрощателями» жизни на базе этой технологии. RFID стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни: одноразовые проездные в автобус, карточки для прохода в многие офисные и не только здания, мини-кошельки внутри организаций (как, например, CamiPro в EPFL) «и прочая, и прочая, и прочая».

Но обо всём по порядку…

Именно эти крохотные кусочки кремния сделали наш мир таким, каким мы его знаем сегодня

Пару слов о вскрытии меток

Напомню, чтобы добраться до самого чипа необходимо провести депроцессинг изделия с помощью некоторых химических реагентов. Например, убрать оболочку (обычно, это карта или круглая метка из пластика, внутри которой находится антенна), аккуратно отсоединить чип от антенны, отмыть сам чип от клея/изолятора, иногда удалить части антенны, намертво припаянные к контактным площадкам, и только потом увидеть чип и его компоновку.

Депроцессинг – сложное чувство

За последние годы были невероятно улучшены материалы, которые используются для крепления чипов. С одной стороны, это повысило надёжность крепления чипа и снизило количество брака; с другой стороны, простым кипячением в ацетоне или концентрированной серной кислоте, чтобы растворить или сжечь органику, теперь отмыть чип не получится. Приходится изощряться, подбирать смесь кислот, чтобы ненужные слои убрать, но при этом не повредить пламенный мотор металлизацию чипа.

Сложности депроцессинга: когда клей с чипа не отмывается ни при каких условиях… Здесь и далее ЛМ – лазерная микроскопия, ОМ – оптическая микроскопия

Или так.

Иногда, конечно, везёт чуть больше и чип даже с изоляционным слоем получается относительно чистым, что не сильно сказывается на качестве картинки:

NB: обращение с концентрированными кислотами и растворителями должно проводиться в хорошо проветриваемом помещении, а лучше на улице! Не пытайтесь повторить это дома, на кухне!

Часть практическая

Как я уже заметил в самом начале статьи, в каждой части будут представлены отдельные виды или несколько меток: транспортные (общественные транспорт и ски-пассы), защищённые (в основном смарт-карты), «повседневные» и так далее.

Начнём сегодня с самых простых меток, которые можно встретить практически везде. Назовём их «повседневные метки», потому что встретить их можно практически везде: от номера на марафоне до конференции и доставки товаров.

Метки, рассмотренные в данной статье выделены синим пунктиром

Дальнодействующие метки UHF

Многие читатели Хабра занимаются и любят спорт. Последние несколько лет появилась ярко выраженная тенденция участвовать в различных забегах, полумарафонах и даже марафонах. Ради медальки иногда и 10 км не грех пробежать.

Обычно перед стартом мероприятия выдаётся номер участника с небольшими поролоновыми вставками по бокам, за которыми – о ужас – скрывается пресловутая RFID-метка Параноикам определённо нужно быть настороже при участии в такого рода мероприятиях! На самом деле нет. Так как в подобных соревнованиях используется масс-старт, то требуется засечь время каждого участника от момента пересечения стартовой линии до финиша. Пробегая через специальную рамку в виде стартовых и финишных ворот, каждый участник запускает и, соответственно, останавливает невидимый секундомер.

Выглядят метки примерно следующим образом:

Как показала практика, даже в Швейцарии есть, как минимум, две метки, которые используются в подобного рода массовых мероприятиях. Отличаются они как антеннами (условно, узкая и широкая), так и устройством чипа. Правда, в обоих случаях это самый обычный чип, без защиты, без каких-либо наворотов и, по всей видимости, с небольшой памятью. А, как показала практика, ещё и от оного производителя – IMPINJ.

Мне трудно судить, записывается ли что-либо на чип, скорее всего он просто служит для идентификации. Если Вы знаете больше – пишите в комментариях!

Чип от IMPINJ и широкая антенна

Эта метка уже попадала на распилы к умельцам. Подробнее о метке Monza R6 от американского производителя IMPINJ можно почитать тут (pdf).

ЛМ (слева) и ОМ (справа) изображения в 50-кратном увеличении.
HD-картинку скачать можно тут

Другой трекинг времени выглядит несколько сложнее, чем чип Monza R6, при этом на чипе отсутствует какая-либо маркировка, поэтому сложно их сравнить.

Чип «НЛО» от «неизвестного» производителя

Как выяснилось в ходе танцев с бубном вокруг данного чипа: производитель тот же — IMPINJ, а кодовое имя чипа — Monza 4. Подробнее можно ознакомится тут (pdf)

ЛМ (слева) и ОМ (справа) изображения в 50-кратном увеличении.
HD-картинку скачать можно тут

Метки ближнего поля в транспортировке и логистике

Пойдём дальше, RFID-метки успешно применяются в транспортировке и логистике для автоматизированного/полуавтоматизированного учёта товаров.

Так, например, когда я заказал очки RayBan, то внутри коробки была установлена подобная RFID-метка. Чип промаркирован, как SL3S1204V1D от 2014 года и произведён компанией NXP.

Одна из сложностей работы с современными RFID – отмыть чип от клея и изоляции…

Информацию по метке можно прочитать тут (pdf). Класс/стандарт метки – EPC Gen2 RFID. Кстати, в конце документа забавно наблюдать за change log’ом, который демонстрирует отчасти процесс вывода метки на рынок. Среди применений значится инвентаризация (inventory management) в ретейле и моде. Поэтому, когда в следующий раз будете покупать относительно дорогую вещи (200$+), присмотритесь, может быть, тоже найдёте похожую метку.

ЛМ (слева) и ОМ (справа) изображения в 50-кратном увеличении.
HD решил не делать…

Другой пример – ещё одна коробка (правда, уже не помню, откуда она у меня оказалась), на которую с внутренней стороны была наклеена такая «товарная» метка.

К сожалению, документации именно на данный чип я не нашёл, однако на сайте NXP есть pdf на чип-близнец SL3S1203_1213. Чип изготовлен в рамках стандарта EPC G2iL(+) и по всей видимости имеет защиту от вторжения (tamper alarm). Работает она примитивно просто разрыв перемычки OUT-VDD приводит срабатыванию флага и метка становится не рабочей.

Есть что добавить? Пишите в комментариях!

ЛМ (слева) и ОМ (справа) изображения в 50-кратном увеличении.
HD-картинку скачать можно тут

Конференции и выставки

Характерный случай применения RFID для быстрой идентификации человека – различные бейджи на конференциях, выставках и прочих мероприятиях. В этом случае, участнику не обязательно оставлять свою визитку или обмениваться контактами традиционным способом, достаточно лишь поднести бейдж к ридеру и вся контактная информация уже перекочевала к контр-агенту. И это помимо традиционной регистрации и входа на выставку.

Внутри метки, которая мне досталась после отраслевой выставки IMAС, была круглая антенна с чипом от NXP MF0UL1VOC, иначе говоря новые поколением MIFARE. Подробную информацию можно найти тут (pdf).

Один из характерных примеров использования смарт-бейджей на выставке IMAС

ЛМ (слева) и ОМ (справа) изображения в 50-кратном увеличении.
HD-картинку скачать можно тут

Кстати, для любителей посмотреть не только хардварную, но и софтварную часть метки – ниже буду представлены скриншоты из программы NFC-Reader, где так же можно увидеть тип и класс метки, объём памяти, шифрование и прочее.

Неожиданно защищённый чип

Вместо заключения

На этом мы ещё не закончили с «повседневными» метками, во второй части нас ждёт удивительный мир китайских RFID и даже с китайскими чипами. Stay tuned!

Не забудьте подписаться на блог: Вам не сложно – мне приятно!

И да, о замеченных в тексте недочётах просьба писать в ЛС.

Источник

RFID-считыватель: что это такое

RFID-считыватель － это сканер, который посредством технологии радиочастотной идентификации распознает, записывает, считывает или передает сведения, записанные на чип, в специальное ПО.

Технология радиочастотной идентификации (RFID) － электромагнитное радиочастотное излучение, которое используют для записи, обработки и считывания информации, записанной на специальное устройство: RFID-метку, которое также называют тег, чип или транспондер.

Работу технологии обеспечивает RFID-система, в составе которой RFID-чип и портативный или стационарный RFID-считыватель, а что это такое, как, и в каких сферах применяют разные виды считывателей, рассмотрим далее.

Какие бывают системы считывания RFID

Работа системы основана на взаимодействии метки и считывающего устройства. Радиочастотный транспондер хранит информацию о товаре, документе или объекте. Для считывания записанных сведений используют ридер, который распознает данные, считывает их и передает в учетную программу.

Характеристики и применение системы считывания RFID зависит от особенностей оборудования, которое входит в ее состав (транспондеров и ридера).

Так, по способу идентификации данных на разных расстояниях RFID-системы бывают:

По особенностям применяемых в системе меток, RFID-комплекс может быть активным или пассивным.

Для пассивных комплексов характерны чипы, не имеющие автономного источника питания. Максимальная дальность распознавания таких меток － 2 метра. Чипы в таких системах имеют компактные размеры, хранят информацию по всем возможным видам маркировки, в том числе штрихкоды. Такие комплексы совместно с детекторами в виде рамок широко применяют в ритейле, например, в супермаркетах в качестве защиты от краж.

Активная RFID-система включает чипы, оснащенные собственным источником питания. Метки более крупные по размеру, имеют высокую точность передачи данных и дальность считывания (до нескольких сотен метров). Такие чипы способны генерировать более мощный радиосигнал, так как имеют автономный от ридера источник питания.

Также по характеристикам применяемых чипов классифицируют системы по типам памяти и по рабочему диапазону.

1. Задай вопрос нашему специалисту в конце статьи.
2. Получи подробную консультацию и полное описание нюансов!
3. Или найди уже готовый ответ в комментариях наших читателей.

Считывание RFID-меток: где применяют и для чего нужно

Идентификация и хранение информации на чипе необходимы для связывания объекта с его данными в цифровой системе. Так же, как и штрихкод, который содержит основные данные о товаре, тег служит для хранения сведений о физическом объекте (товар, изделие, документ и т. д.).

Радиочастотную идентификацию применяют в сферах, где нужна высокая скорость одновременного распознавания товаров или объектов (от одного до нескольких позиций одновременно) и усиленная безопасность.

Считывание RFID-меток применяют в следующих областях:

RFID-считыватель дальнего действия

Как упоминалось ранее, комплексы радиочастотной идентификации классифицируются по диапазону действия излучения. RFID-считыватель дальнего действия применяют в местах, с большими расстояниями, где нужна оперативная фиксация и одновременное сканирование десятков меток. Такие системы отличаются от комплексов среднего и ближнего радиуса действия более мощным сигналом между тегом и сканером.

К устройствам большого радиуса действия относятся портальные и стационарные считывающие сканеры, которые устанавливаются на проходах, на потолках, могут быть вмонтированы в стены, в замки. Их также закрепляют на складском оборудовании, конвейерах.

Ридеры этого типа применяют в логистике, на автостоянках, на складах, в крупных точках продаж и на платных парковках для фиксации передвижения и распознавания маркированных объектов: транспортных средств, паллет, контейнеров, или товаров.

Такие устройства оснащены интерфейсами для передачи данных на контролирующий ПК, посредством протоколов USB, Ethernet, RS-232, UART, I2C и т.д.

Корпус ридера имеет металлическое покрытие для защиты от попадания влаги и пыли.

Источник

RFID считыватель — виды, функции, области применения

RFID-считыватель — оборудование для регистрации радиочастотных меток (тегов, транспондеров). Обеспечивает возможность идентификации и прослеживания объектов, животных и людей. Поддерживает чтение и запись данных с радиометки и на нее.

В статье расскажем, какими бывают RFID-считыватели и как они работают. Также подробно рассмотрим сферы применения и подскажем, как выбрать подходящее устройство.

Классификация RFID-сканеров

Основная классификация RFID-считывателей проводится по рабочим частотам. Различают такие диапазоны:

Важно знать! UHF-метки EPC Class 1 Gen 2, функционирующие согласно стандарту ISO 18 000, получили наибольшее распространение. Они используются в торговле, логистике, складском хранении и на производстве. Это единственные транспондеры, поддерживающие LLRP (low level reader protocol), — протокол взаимодействия между RFID-устройствами путем обмена низкоуровневым сообщениями, способными изменять их статус.

RFID-сканеры также классифицируются:

Конструктивные особенности и режимы работы мы подробно рассмотрим в следующем разделе.

Виды RFID-считывателей

Все устройства, считывающие радиочастотные метки, можно четко разделить по типам конструкции и, как следствие, рабочим режимам, которые напрямую от нее зависят. Среди них:

Ручные мобильные считыватели RFID-меток

Так часто называют терминалы сбора данных, оборудованные модулями RFID-считывателей. Они выполняют чтение и запись (зависит от модели) данных с радиометки и на нее. Подходят для решения торговых и складских задач. Выпускаются в корпусах, защищенных от пыли и влаги:

Морозостойкие RFID-устройства (например, с подогревом экрана и сканирующего элемента) могут использоваться в холодильниках и морозильниках. Некоторые мини-компьютеры с RFID-приемниками выпускаются в противоударных корпусах. Они не теряют функциональности при падениях с высоты 1,8–3 м (зависит от модели). Дополнительные аксессуары — резиновые бамперы и текстильные защитные чехлы — повышают выносливость ТСД со средней ударопрочностью. Лимит высоты удается поднять в среднем с 1,2–1,5 м до 1,5–1,8 м.

Ручные мобильные компьютеры, оборудованные RFID-модулями, функционируют на базе процессоров, практически не уступающих десктопным, — двух-, четырех- и восьмиядерных, с частотой 1,2–2,5 ГГц. Они оснащаются двумя чипами памяти: оперативной — объемом до 6 ГБ и энергонезависимой (flash) — до 64 ГБ (зависит от модели). Работают под управлением операционных систем Android, Windows CE, ориентированных на корпоративное применение, и (реже) Windows Embedded Handheld, «заточенной» под промышленные нужды. RFID-модуль в составе ТСД выполняет считывание радиометок, как правило, на меньших расстояниях, чем стационарный. Радиус связи с радиометкой составляет 1–6 м. Исключение — терминалы сбора данных со встроенными RFID-считывателями дальнего действия, способными работать с транспондерами на дистанции до 15 м. Терминалы сбора данных, оборудованные RFID-модулями, питаются от съемных АКБ. Время автономной эксплуатации мини-компьютера — в среднем от 8 ч (смена) до 24 ч и зависит от мощности аккумулятора — 4 000–8 000 мАч.

Важно! Многие корпоративные и промышленные терминалы сбора данных на Android оборудованы NFC-приемниками, которые выполняют функции RFID-сканеров. Они «умеют» распознавать радиометки, работающие в HF-диапазоне, — на частоте 13,56 МГц. Не стоит путать их с мобильными компьютерами со встроенными или внешними RFID-ридерами (насадками), считывающими UHF-транспондеры.

Ручные считыватели радиометок

Проводные или беспроводные (получающие питание от АКБ) миниатюрные внешние устройства. Ручные RFID-считывателя по структурной схеме напоминают обычные сканеры штрихкодов, но в отличие от них работают только с транспондерами. Могут снабжаться сразу несколькими антеннами различных частотных диапазонов, например, UHF и HF. Дальность считывания — от 10 см до нескольких м (в зависимости от типа тега). Используются для инвентаризации чипированных ТМЦ и учета драгоценностей, шин и меховых изделий, промаркированных КИЗ (контрольно-идентификационными знаками).

RFID-планшеты

Подвид промышленных, сверхзащищенных и ударопрочных ручных мобильных компьютеров со встроенными RFID-считывателями. Это универсальные устройства с функцией регистрации радиометок в диапазоне UHF. Исполнение корпуса позволяет использовать их в агрессивной среде — под дождем, снегопадом, в запыленных и грязных помещениях. Планшеты с RFID-считывателями ориентированы на применение на производстве и способны выполнять множество дополнительных операций:

Насадки для смартфонов и ТСД

Узкоспециализированные портативные внешние модули, выполняющие функцию регистрации радиометок в UHF-диапазоне. К смартфонам, как правило, подключаются через аудиоразъем, к ТСД — по Bluetooth. Конструкция большинства моделей предусматривает возможность крепления на корпусах совместимых мобильных устройств. RFID-насадки разработаны в целях повышения уровня складской автоматизации. Невзирая на небольшие размеры, оборудуются встроенными UHF-антеннами. Дальность считывания RFID-меток — до 6 м. На качестве работы могут сказываться как условия окружающей среды (ветер, дождь, туман), так и уровень помех и шумов, исходящих от радиоустройств, находящихся поблизости.

Важно! Именно насадка превращает терминал сбора данных или смартфон на базе Android с поддержкой NFC в RFID-считыватель ультравысокочастотных меток.

Стационарные RFID-считыватели

Высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее максимальные скорость и дальность (300 м и более) регистрации тегов. Функционирует на базе процессора, фиксирующего даже слабые ответные сигналы транспондеров в условиях сильных радиочастотных помех. Может подключаться к источникам питания по Ethernet-кабелю. Соединяется с ПК, POS-системами и ПАК (программно-аппаратными комплексами) через проводные интерфейсы USB, RS-232, RS-485, Wiegand.

Стационарные считыватели РФИД-меток оборудуются разъемами для установки антенн через внешние коммутаторы. Количество портов (2–8) зависит от модели. Обмен данными обеспечивает только одна из нескольких антенн. Переключения между ними выполняются «автоматом». Порядок работы и мощность для каждого выхода можно отрегулировать с помощью настроек.

Стационарное оборудование для считывания RFID-меток может выпускаться как в обычных, так и в пылевлагозащищенных и ударопрочных корпусах и поставляться в герметичных контейнерах. Выбор конструкции следует обосновывать условиями среды, в которых планируется применять РФИД-считыватель. Большинство стационарных моделей оборудовано спецразъемом с 4–8 цифровыми линиями управления периферийной техникой и различными событиями — открытием и закрытием ворот, дверей и шлагбаумов; приемом и обработкой световых сигналов и другими.

Интеграция с ПК, серверами и ПАК обеспечивается специализированным софтом, выпускаемым производителями РФИД-оборудования. Фирменное ПО включает:

Примечание. Большинство стационарных UHF RFID-ридеров поддерживает USB-соединение и функционирует по низкоуровневому (LLRP — low level reader protocol) протоколу обмена данными согласно стандарту ISO/IEC 24791-5.

Настольные стационарные USB-считыватели RFID-меток

Миниатюрные модели, предназначенные для регистрации одиночных тегов или небольшого количества транспондеров на сравнительно коротких дистанциях — от 2 до 15 м. Выпускаются в корпусах со встроенными антеннами. К управляющему и внешнему оборудованию подключаются через интерфейс USB. Монтируются на местах работы с книгами и документацией в архивах и библиотеках, меховой продукцией в ателье, украшениями в ювелирных мастерских.

RFID-ворота

Порталы, выполняющие антикражную функцию. Основное предназначение — минимизация эпизодов воровства в магазинах, библиотеках, музеях, производственных цехах и на складах. Помимо этого, RFID-ворота обеспечивают возможность идентификации транспортных средств, сотрудников и клиентов компании, гостей выставок и развлекательных мероприятий, посетителей различных учреждений, например, медицинских. Приемопередатчики, покрывающие сигналами проходные или проездные зоны регистрации RFID-меток, встраиваются в корпуса порталов.

Ворота оборудованы промышленными RFID-считывателями со встроенными или внешними коммутаторами, поддерживающими подключение 2–32 антенн. Радиус покрытия сигналом, исходящим от RFID-ворот, — около 3 м. При выборе транспондеров учитывайте дальность их действия, свойства объекта и материал поверхности, на которую их нужно нанести, радиочастотную мощность антенны считывателя.

Наиболее распространены портальные RFID-системы, включающие:

Транспондеры размещаются по бокам движущихся объектов (например, вилочных погрузчиков). Чтобы увеличить дальность регистрации радиометок со строго горизонтальной ориентацией, RFID-ворота оборудуют антеннами с линейной поляризацией. На выходе из торгового зала магазина или на складе, по которому товары перемещаются в невысоких палетах, устанавливают порталы до 160 см в высоту.

На конструкции RFID-ворот, которые размещаются в производственных помещениях, антенны закрепляются с помощью специальных кронштейнов. Модуль, считывающий радиометки, размещается рядом — в защитном боксе. На скорость движения чипированных объектов через контрольную зону влияет количество тегов, которое оборудование способно считать за один раз, и требования к точности их идентификации. Медленная транспортировка лучше, чем остановки, способные спровоцировать эффект интерференции (провал электромагнитного поля). При наложении волн, отраженных от окружающих объектов, друг на друга их амплитуды уменьшаются (или увеличиваются) и RFID-тег не считывается. Большую рабочую мощность обеспечивает бокс, защищающий регистрационную зону стенками-экранами с максимально возможного количества сторон, включая верхнюю. В качестве материала используется фольгированный утеплитель.

Потолочные RFID-сканеры

Устанавливаются за подвесными потолками на широких проходах/проездах и на объектах, представляющих культурную или историческую ценность. Позволяют не вмешиваться в интерьер или конструкцию здания/помещения. Работают так же, как и портальные RFID-считыватели. При небольших потоках движения чипированных объектов или посетителей с RFID-браслетами или бейджами через регистрационную зону, антенны тоже размещаются сверху (под потолком).

Как правило, используются «накладки» с круговой поляризацией. Они обеспечивают считывание радиометок в любой ориентации. Компоненты с линейной поляризацией встречаются реже, но выигрывают по дальности действия. Их недостаток — требование к ориентации транспондеров: постоянная, строго горизонтальная. Стандартные одноэлементные патч-антенны обеспечивают коэффициент усиления сигнала в пределах 8 дБ при направленности излучения около 60° (имеются в виду углы наблюдения).

RFID-тоннели

Специализированное оборудование, предназначенное для регистрации большого количества радиометок (несколько сотен), сконцентрированных в зоне объемом до 1 кубометра. Форм-фактор конструкции — бокс, оборудованный антеннами и защитными экранами, которые предотвращают регистрацию радиометок, находящихся снаружи тоннеля. Внутрь помещаются чипированные объекты, содержащие жидкости и металлы, например, упаковки с парфюмерией или ювелирными украшениями. Дальность действия RFID-тоннеля составляет до 20–25 см от антенны, как правило, петлевой ближнепольной — в этом случае она эффективней патч-версии.

Источник