¿Cómo funciona un Sistema RFID UHF?

El funcionamiento de un sistema RFID es sencillo de entender. Los sistemas RFID UHF Gen2 está compuesto por: lectores, antenas, impresoras y tags o etiquetas RFID.

El lector emite ondas de radio de unas frecuencias concretas a través de las antenas RFID. Las ondas dan energía a los tags para que estos puedan comunicarse y devolver la información que contienen. El lector recibe la información del tag y procesa los datos para darles un sentido.

El rango de lectura RFID UHF típico es de 0-12 metros.  En este artículo veremos una explicación de cada uno de los elementos que influyen a la hora de implementar un proyecto RFID.

Antenas RFID

Las Antenas RFID son las encargadas de emitir y recibir las ondas que nos permiten detectar los chips RFID. Las antenas crean diferentes campos de onda y cubren diferentes distancias según las características de cada una para poder cubrir todas las necesidades del mercado actual. 

Tipo de Antena RFID 

Las antenas de un sistema RFID UHF las podemos agrupar según la polarización. La polarización de una antena se refiere a la orientación del campo eléctrico de la onda electromagnética que emite o recibe la antena. Es una característica importante en la transmisión y recepción de señales de radiofrecuencia y tiene un impacto directo en la eficiencia y calidad de la comunicación entre las antenas y otros dispositivos, como las etiquetas RFID.

Antenas de polarización circular

En una antena de polarización circular, la señal de radio se propaga en un patrón en espiral, lo que permite a la antena recibir señales de etiquetas RFID en diferentes orientaciones con una mayor eficiencia en comparación con las antenas de polarización lineal. Esto es particularmente útil en aplicaciones donde las etiquetas pueden estar en múltiples ángulos o posiciones, como en entornos de logística, seguimiento de activos, gestión de inventarios y control de acceso.

Las antenas de polarización circular ofrecen varias ventajas en comparación con las antenas de polarización lineal:

1. Mayor tolerancia a la orientación de las etiquetas: La capacidad de leer etiquetas en diferentes ángulos y posiciones reduce los problemas de lectura y aumenta la eficiencia del sistema RFID.

2. Mejor desempeño en entornos con interferencias: La polarización circular puede ayudar a minimizar los efectos de las reflexiones y las interferencias de las señales, lo que resulta en un mejor rendimiento en entornos difíciles.

3. Mayor alcance de lectura: Debido a su capacidad para captar señales en múltiples orientaciones, las antenas de polarización circular pueden ofrecer un alcance de lectura más amplio en comparación con las antenas de polarización lineal.

Antenas de polarización lineal

Las antenas RFID de polarización lineal son otro tipo de antenas utilizadas en sistemas RFID. La principal diferencia entre las antenas de polarización lineal y las de polarización circular es la forma en que se propagan las ondas de radio.

En una antena de polarización lineal, la señal de radio se propaga en un solo plano, ya sea vertical u horizontal. Esto significa que las antenas de polarización lineal y las etiquetas RFID deben estar alineadas en la misma orientación para lograr una comunicación eficiente.

Las antenas de polarización lineal pueden ser adecuadas para ciertas aplicaciones donde las etiquetas RFID tienen una orientación predecible y constante. Sin embargo, en comparación con las antenas de polarización circular, las antenas de polarización lineal pueden ser menos tolerantes a las variaciones en la orientación de las etiquetas. Esto puede resultar en un menor alcance de lectura y una menor eficiencia en situaciones donde las etiquetas están en diferentes ángulos y posiciones.

A pesar de estas limitaciones, las antenas de polarización lineal ofrecen algunas ventajas:

1. Coste y consumo de energía: Las antenas de polarización lineal suelen ser más económicas y consumen menos energía que las antenas de polarización circular.

2. Mejor rendimiento en ciertas aplicaciones: En aplicaciones donde la orientación de las etiquetas es constante y predecible, las antenas de polarización lineal pueden ofrecer un rendimiento igual o incluso superior al de las antenas de polarización circular.

Al seleccionar el tipo de antena adecuado para una aplicación RFID, es crucial considerar las condiciones del entorno, la orientación de las etiquetas y las necesidades específicas del sistema. Las antenas de polarización lineal pueden ser la opción correcta en ciertos casos, mientras que las antenas de polarización circular podrían ser más adecuadas en otros escenarios.

Antenas de campo cercano (NF)

Las antenas RFID de campo cercano se diseñan para comunicarse con etiquetas RFID a distancias cortas, típicamente de unos pocos centímetros a un metro, dependiendo de la frecuencia y la configuración del sistema. Estas antenas generan un campo magnético que induce una corriente en la etiqueta RFID, permitiendo la transferencia de datos entre la antena y la etiqueta.

Algunas características de las antenas RFID de campo cercano incluyen:

1. Comunicación a corta distancia: Debido a la naturaleza de la inducción magnética, las antenas de campo cercano tienen un alcance limitado, lo que puede ser beneficioso en aplicaciones donde se requiere un control preciso de la lectura y escritura de las etiquetas.

2. Menor susceptibilidad a interferencias: Las antenas de campo cercano son menos susceptibles a interferencias de radiofrecuencia y a la absorción de señales por parte de materiales conductores, en comparación con las antenas de campo lejano.

3. Aplicaciones específicas: Las antenas de campo cercano son adecuadas para aplicaciones que requieren comunicación a corta distancia, como control de acceso, seguimiento de activos en entornos industriales, sistemas de pago sin contacto y transferencia de datos entre dispositivos electrónicos.

Angulo de obertura y ganancia de las antenas

Al seleccionar una antena RFID, es crucial tener en cuenta el ángulo de apertura y la ganancia en función de las necesidades y condiciones específicas de la aplicación. Esto incluye factores como el área de cobertura requerida, el alcance de lectura, la precisión y las condiciones ambientales.

Angulo de obertura

El ángulo de apertura, también conocido como haz de apertura o ancho de haz, se refiere al área de cobertura de la antena RFID. Es el ángulo dentro del cual la intensidad de la señal es mayor o igual a la mitad de su intensidad máxima. El ángulo de apertura influye en el área de lectura y escritura de las etiquetas RFID.

Un ángulo de apertura más amplio proporciona una mayor área de cobertura, lo que permite leer y escribir etiquetas en un área más extensa. Sin embargo, un ángulo de apertura más amplio también puede generar una mayor posibilidad de interferencia y reducir la precisión en la lectura de las etiquetas. Por otro lado, un ángulo de apertura más estrecho proporciona una mayor precisión, pero reduce el área de cobertura.

Ganancia

La ganancia de una antena RFID se refiere a su capacidad para enfocar la energía de radiofrecuencia en una dirección particular, aumentando la intensidad de la señal en esa dirección. La ganancia se mide en decibelios isotrópicos (dBi) y es un indicador del rendimiento de la antena en comparación con una antena isotrópica teórica, que emite energía de radiofrecuencia en todas las direcciones por igual.

Una antena con una mayor ganancia tendrá un alcance de lectura más largo y una señal más fuerte en la dirección de enfoque. Sin embargo, una antena de alta ganancia también puede ser más susceptible a interferencias y reflexiones de señal, lo que puede afectar la calidad de la comunicación con las etiquetas RFID. Por otro lado, una antena de menor ganancia tendrá un alcance de lectura más corto pero puede ofrecer un rendimiento más estable en entornos con mayor interferencia.

Numero de Antenas

El número de antenas RFID que se utilizan en un sistema RFID depende de la aplicación específica y de factores como el área de cobertura, la densidad de etiquetas, el entorno y la configuración del sistema. Para determinar el número óptimo de antenas para una aplicación específica, te recomendamos que contactes con nosotros y un experto en RFID podrá ayudarte, realizar pruebas y ajustes en el sitio para garantizar un rendimiento adecuado.

Lectores RFID

Hay múltiples tipos de lectores; RFID fijos, lectores rfid portátiles, lectores rfid para el Smartphone y lectores USB. Para leer una alta densidad de tags o se requiere una precisión del 100% en la detección, los mejores lectores RFID fijos son: Impinj R420, ThingMagic M6e, Zebra FX9500.  Y si hablamos de lectores portátiles Zebra MC9190, Impinj AB700 Zebra RFD8500.

Algunos de los factores que debemos tener en cuenta a la hora de elegirlosson:

• Area de lectura: El área de lectura de los lectores RFID se refiere al espacio en el que un lector puede detectar y comunicarse con las etiquetas RFID de manera efectiva. El tamaño y la forma del área de lectura pueden variar dependiendo de varios factores, como la frecuencia de operación, la potencia de salida del lector, la ganancia y el ángulo de apertura de la antena, la polarización de la antena, el tipo de etiquetas y las condiciones ambientales.
• Ratio de lectura: La potencia de emisión y capacidad de lectura se verá influenciado por el número de tags a detectar en un tiempo concreto. Las aplicaciones más complejas son aquellas donde hay mucha densidad de tags, líquidos o productos metálicos. La potencia de lectura máxima viene marcada por la regulación permitida en cada país o zona según el tipo de frecuencia (ETSI, FCC).
• El tipo de lector rfid: Los lectores RFID se clasifican en fijos y portátiles. Los lectores fijos se instalan en ubicaciones específicas, como puertas, estanterías o líneas de producción, y son ideales para aplicaciones de control de acceso, seguimiento de inventario y automatización industrial. Los lectores portátiles, como los dispositivos de mano o integrados en vehículos, ofrecen movilidad y flexibilidad, permitiendo a los usuarios leer etiquetas RFID en diferentes ubicaciones y realizar tareas como recuento de inventario, localización de activos o verificación de productos.

Etiquetas y Tags RFID

Los factores esenciales son: tamaño, orientación, ángulo de lectura, área donde va ubicado y el tipo de chip.

• Tamaño: el tamaño influye por una razón muy sencilla, cuanta más antena tenga el tag RFID mejor será la sensibilidad y la detección. Que la respuesta del tag sea siempre la misma o muy similar cada vez que lo detectamos nos permite desarrollar aplicaciones fiables y robustas. Las antenas son normalmente de aluminio o cobre.
• Orientación y ángulo de lectura: Si tenemos antenas circulares no tiene que preocuparnos. La orientación del tag es preocupante cuando tratamos de detectarlos con antenas lineales, entonces debemos probar si la mejor posición del tag es vertical o horizontal cuando hablamos de tags de un dipolo como el ShortDipole. Existen antenas omni direcciónales con dos dipolos, como el FROG 3D y WEB, que nos permiten detectar los tags sea cual sea su orientación. El rango de lectura de estos normalmente es inferior por la composición de la antena.
  El ángulo de lectura influye, cuando tratamos de detectar un tag desde el lateral, la antena capta poca energía y como consecuencia su rango de emisión es menor.
• Circuito Integrado (IC): Son los chips internos del tag RFID, los mas comunes son Impinj Monza, NXP, Alien Higgs. Hay IC con mas o menos memoria, desde 96 bits a 512 bits. Disponen de memorias adicionales, sistema de alarma EAS, posibilidad de poner contraseñas, etc. Hay IC que combinan ambas tecnologías RFID/NFC en el mismo chip. Cuando se requiere más memoria podemos ponerla en una base de datos externa y asociarla un ID que identificara el chip.
• Área de ubicación: es muy importante tener en cuenta donde ira el tag aplicado para que la solución rfid tenga éxito y cumpla con los rangos de lectura necesarios. Hay que tener en cuenta que el metal rebota las ondas RF y que el agua las absorbe. Hay soluciones para etiquetas metálicas que permiten situar los tags sobre el metal y detectarlos correctamente. El material y adhesivo a utilizar hay que tenerlo cuando necesitamos etiquetas para el exterior, altas temperaturas, productos farmacéuticos o alimentarios y otras aplicaciones especiales.
• Precio etiqueta RFID: El precio de una etiqueta RFID puede ser muy variable según las necesidades específicas de tamaño, chip, material, volume... lo más fácil es ponerte en contacto con nuestro equipo y que ellos te puedan informar.

Codificación e impresión RFID

La codificación e impresión RFID se refiere al proceso de crear y personalizar etiquetas RFID mediante la escritura de información en el chip de la etiqueta y la impresión de datos legibles por personas. Este proceso es fundamental para garantizar que las etiquetas RFID contengan la información correcta y sean fácilmente identificables en aplicaciones de seguimiento e identificación. Podemos grabar tags con lectores USB, lectores fijos o lectores portátiles. ¿pero dónde grabamos la información? Normalmente cuando leemos los tags se leen los EPC o los TID. Los TID no son modificables y están compuestos por un numero único que viene de fábrica. El espacio EPC del tag es el que se graba, modifica y con el que normalmente interactuamos. Los tags disponen de una memoria interna (Memoria de usuario) donde podemos guardar información adicional.

En Dipole estamos a tu disposición para ayudarte a encontrar la solución que necesitas. Puedes consultar nuestros productos y contactarnos en la web de Dipole  o llamarnos al 936756273.