Cos’è la tecnologia RFID
L’acronimo inglese RFID (Radio-Frequency IDentification) indica una tecnologia utilizzata per la prima volta, durante la Seconda guerra mondiale, per identificare gli aerei alleati.
Lo sviluppo dei transistor negli anni ‘50, i circuiti integrati negli anni ’60 e ’70 hanno permesso di miniaturizzare la tecnologia, riducendo le dimensioni e i costi della RFID e hanno incrementato le applicazioni commerciali a partire dagli anni ’90.
Questa tecnologia si avvale della radiofrequenza (RF), la propagazione nell’aria di onde elettro-magnetiche che consentono la rilevazione automatica, univoca, massiva e a distanza di oggetti, persone, animali, sia statici che in movimento, che sono stati dotati di un apposito Tag.
Ad oggi, sebbene la tecnologia RFID sia evoluta, lo standard in molti settori è ancora rappresentato dai codici a barre, principalmente perché ha costi inferiori.
Occorre però fare una considerazione: la tecnologia RFID non è la prossima evoluzione del codice a barre, ma è una tecnologia da considerare complementare ai codici a barre.
Un sistema RFID si compone di 4 elementi fondamentali:
- Tag, il dispositivo elettronico che contiene i dati identificativi, al pari di un’etichetta riportante il codice;
- Antenna per inviare e ricevere i dati contenuti all’interno del tag;
- Reader o lettore/scrittore RFID, dispositivo con funzione di leggere i dati contenuti nel tag e, se richiesto, di sovrascriverne dei nuovi.
- Sistema di gestione centrale: è il sistema informativo connesso in rete con i lettori che gestisce ed elabora i dati provenienti da ogni lettore e coordina le attività.
Il tag o trasponder o etichetta RFID
Elemento principale di un sistema RFID è il tag o trasponder.
È un componente elettronico, per lo più passivo, cioè privo di batteria, costituito da un circuito integrato di silicio (microchip), contornato da un’antenna in rame, a cui è collegato, e da cui riceve l’energia necessaria per operare quando è investito da un campo elettromagnetico.
Il chip è la parte ‘intelligente’ costituita da una memoria e da un codice univoco universale (UID) generato dal produttore del chip.
Il lettore RFID, dotato anch’esso di un’antenna, emette un campo elettromagnetico. Quando l’antenna del tag riceve il segnale, attraverso il principio di induzione lo trasforma in energia elettrica che va ad alimentare il suo microchip. Il chip una volta attivato e ‘interrogato’ trasmette al lettore, attraverso l’antenna, il proprio codice di identificazione.
L’etichetta RFID è composta, quindi, da un microchip che contiene i dati, un’antenna che permette la comunicazione con il lettore e un supporto fisico che li tiene insieme, in genere di materiale plastico e di svariate forme e misure.
Le onde radio, che portano energia al tag e ne trasferiscono il contenuto di informazione al sistema di lettura, passano facilmente attraverso la maggior parte dei materiali: legno, plastica, vernici ed i tag possono essere facilmente inglobati nel materiale che costituisce l’imballo dell’oggetto da tracciare ricevendone anche protezione.
I tag si raggruppano in tre grandi famiglie: Attivi, Passivi e Semi-Passivi.
TAG ATTIVI
Hanno una batteria all’interno che consente di trasmettere autonomamente i dati al lettore e coprono distanze molto più ampie rispetto ai tag passivi. Hanno una memoria di grandi dimensioni e spesso sono riscrivibili e possono contenere dei sensori per effettuare misurazioni come temperatura, calore, pressione.
TAG PASSIVI
Non possiedono una propria fonte di energia, ma la ricevono al passaggio del lettore: la radiofrequenza attiva il microchip interno al tag fornendo l’energia necessaria per operare. Questa energia in fase di lettura sarà riutilizzata per rispondere al lettore trasmettendogli un segnale con tutte le informazioni memorizzate al suo interno; in fase di scrittura, invece, permetterà di salvare i dati inviati dal lettore. Le distanze nel quale possono operare sono dell’ordine di alcuni metri o di alcuni centimetri a seconda della frequenza operativa.
TAG SEMI-PASSIVI
Possiedono una batteria usata solo per alimentare il chip oppure eventuali sensori ma non per alimentare un trasmettitore. In fase di trasmissione si comportano come i tag passivi.
In base al tipo di memoria i tag si distinguono in:
- Tag sola lettura: questi tag possono essere solo letti e non riscritti. Il codice contenuto è univoco e viene personalizzato durante la produzione. Una volta codificato il tag non può più essere modificato, perché la memoria di sola lettura è in genere bloccata per prevenire modifiche accidentali o non autorizzate.
Questi tag sono meno costosi dei tag di lettura/scrittura e non richiedono dispositivi di programmazione speciali.
- Tag lettura e scrittura: le informazioni contenute nel tag possono essere modificate dal lettore;
- Tag anticollisione: sono tag speciali che possono essere identificati, contemporaneamente dal lettore, contrariamente agli altri che devono entrare uno alla volta nel campo di azione del sistema di lettura.
I tag RFID possono essere classificati ulteriormente in base alla frequenza del segnale utilizzato per la comunicazione. Queste frequenze dipendono dalla natura dei tag e dalle applicazioni previste, inoltre vengono regolate dagli organismi internazionali e nazionali.
Banda LF Low Frequency
Bassa frequenza: 125 Khz o 135 Khz. È la prima storicamente ad essere stata utilizzata. Distanza di lettura molto limitata, quasi a contatto.
Banda HF High Frequency
Alta frequenza:13,56 Mhk. È oggi la banda considerata universale, visto la possibilità di utilizzo in tutto il mondo. La distanza di lettura è di 1,20m.
Banda UHF Ultra High Frequncy
Frequenza ultra alta: 868 MHz o 915MHz, normalizzata negli standard di riferimento EPC. L’utilizzo di questa frequenza può essere limitato dalle autorità dei singoli paesi in termini di potenza massima e bande di frequenza. La banda non è assegnata, infatti, in modo uniforme in USA, Europa e Asia. I tag di questo tipo possiedono una distanza di lettura maggiore rispetto agli altri.
Le antenne RFID
Le antenne RFID, incorporate nel lettore mobile o fisse, sono elemento indispensabile per ogni sistema RFID perché permettono la comunicazione bidirezionale: la loro funzione consiste, infatti, nel generare il campo di radiofrequenza che consente al Lettore di inviare e ricevere segnali dai Tag RFID.
Dopo un’analisi delle esigenze del cliente e una valutazione dell’ambiente di applicazione, va scelta l’antenna più adatta. In contesti logistici e produttivi, solitamente, le antenne vengono applicate a soffitti, pareti, ingressi, portali o anche nastri trasportatori. A seconda quindi dell’applicazione e del processo, vi sono antenne con differenti caratteristiche a seconda che sia richiesto un campo elettromagnetico stretto, oppure se il processo richiede uno spettro di lettura sviluppato in verticale, mentre per un’applicazione in ambienti esterni è necessario utilizzare antenne compatte, resistenti agli agenti atmosferici.
I sistemi di lettura più recenti e sofisticati si basano su campi magnetici generati dall’antenna a orientamento continuamente variabile, in modo da intercettare il tag col massimo dell’accoppiamento a elevate distanze (superiori al metro).
Per aumentare le distanze di lettura, inoltre, alcuni tag sono dotati di apposito sistema di amplificazione. Il tag, in questo caso, è di tipo attivo ossia, alimentato.
Il lettore /scrittore
Il lettore/scrittore RFID è un ricetrasmettitore controllato da un microprocessore che ha il compito di richiedere e ricevere i dati contenuti all’interno del tag.
Lettori/Scrittori di TAG possono essere di tipo palmare (per il rilievo sul campo), trasportabile (per l’installazione su muletti e carrelli) oppure fissi (per il controllo di varchi, di linee di produzione o di specifiche aree di attività) e possono leggere/scrivere su uno o più Tag contemporaneamente.
Antenna e lettori possono essere uniti in un unico dispositivo o essere due device distinti.
