Thẻ giá điện tử hoạt động như thế nào

Thẻ điện tử là công nghệ nhận dạng tự động không tiếp xúc sử dụng tín hiệu tần số vô tuyến để xác định đối tượng mục tiêu và thu thập dữ liệu liên quan.

Công việc nhận dạng không cần sự can thiệp của con người. Là phiên bản không dây của mã vạch, công nghệ RFID có khả năng chống nước, chống từ tính và chịu nhiệt độ cao, tuổi thọ cao, khoảng cách đọc lớn, dữ liệu trên nhãn có thể được mã hóa, dung lượng dữ liệu lưu trữ lớn hơn, thông tin lưu trữ có thể được thay đổi tự do và các ưu điểm khác. Phương pháp mã hóa, phương pháp lưu trữ và đọc-ghi của thẻ điện tử khác với thẻ truyền thống (như mã vạch) hoặc thẻ thủ công. Việc lưu trữ mã thẻ điện tử được lưu trữ ở định dạng chỉ đọc hoặc đọc-ghi trên mạch tích hợp; đặc biệt là phương pháp đọc-ghi, Thẻ điện tử được thực hiện bằng truyền điện tử không dây. Các đặc điểm kỹ thuật nổi bật của Thẻ điện tử RFID là: nó có thể xác định một đối tượng duy nhất rất cụ thể, thay vì chỉ một loại đối tượng như mã vạch; nó có thể đọc nhiều đối tượng cùng một lúc và mã vạch chỉ có thể đọc được từng đối tượng một; lưu trữ; Lượng thông tin rất lớn; sử dụng tần số vô tuyến, dữ liệu có thể được đọc qua các vật liệu bên ngoài và mã vạch phải dựa vào tia laser hoặc tia hồng ngoại để đọc thông tin trên bề mặt của môi trường vật liệu.

(1) Thẻ. Nó được tạo thành từ các thành phần ghép nối và chip. Mỗi thẻ có một mã điện tử duy nhất. Thẻ điện tử dung lượng cao có không gian lưu trữ có thể ghi được của người dùng và được gắn vào một đối tượng để xác định đối tượng mục tiêu.

(2) Đầu đọc. Một thiết bị cầm tay hoặc cố định đọc (và đôi khi ghi vào) thông tin thẻ.

(3) Ăng-ten. Truyền tín hiệu tần số vô tuyến giữa thẻ và đầu đọc. Nguyên lý hoạt động cơ bản của công nghệ RFID không phức tạp. Sau khi thẻ đi vào từ trường do đầu đọc phát ra, nó nhận tín hiệu tần số vô tuyến từ đầu đọc và sử dụng năng lượng thu được từ dòng điện cảm ứng để gửi thông tin sản phẩm (Thẻ thụ động, thẻ thụ động hoặc thẻ thụ động) được lưu trữ trong chip hoặc chủ động gửi tín hiệu tần số nhất định (Thẻ hoạt động, thẻ hoạt động hoặc thẻ hoạt động); sau khi đầu đọc đọc và giải mã thông tin, thông tin được gửi đến trung tâm xử lý thông tin của hệ thống để xử lý dữ liệu có liên quan.

Thẻ điện tử có thể được chia thành ba loại: loại xử lý mạch tích hợp, loại ghi lại có dây tại chỗ và loại ghi lại không dây tại chỗ theo các phương pháp tiêm thông tin được lưu trữ bên trong khác nhau; theo phương tiện kỹ thuật để đọc dữ liệu thẻ điện tử, chúng có thể được chia thành ba loại: Có ba loại loại truyền phát, loại nhân tần số và loại điều chế phản xạ; theo các phương pháp cung cấp năng lượng khác nhau (nguồn điện pin), công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến có thể được chia thành ba loại: chủ động, thụ động và bán chủ động. Phương pháp phân loại phổ biến chung của RFID là, theo tần số làm việc khác nhau (đơn vị: Hz), nó được chia thành 4 loại tần số thấp (LF), tần số cao (HF), tần số cực cao (UHF) và băng tần vi sóng (MW).

(1) Hệ thống tần số thấp/cao thường có tần số làm việc <30MHz. Tần số làm việc điển hình là 125kHz, 225kHz, 13.56MHz (tần số làm việc của thẻ IC không tiếp xúc của thẻ tần số vô tuyến), v.v. Hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến dựa trên các điểm tần số này thường có các tiêu chuẩn quốc tế tương ứng. Các đặc điểm cơ bản của chúng là: chi phí thẻ điện tử thấp hơn, lượng dữ liệu được lưu trữ trong thẻ ít hơn và khoảng cách đọc ngắn (điều kiện thụ động, khoảng cách đọc điển hình là 10cm), hình dạng của thẻ điện tử đa dạng (hình thẻ, hình vòng, hình nút, hình bút), và tính định hướng của ăng ten đọc không mạnh.

(2) Hệ thống UHF/vi sóng thường có tần số làm việc> 400MHz và các dải tần số làm việc điển hình là 915MHz, 2450MHz, 5800MHz, v.v. Hệ thống cũng có nhiều tiêu chuẩn quốc tế để hỗ trợ các dải tần số này. Các đặc điểm cơ bản là: chi phí cao thẻ điện tử và đầu đọc, lượng dữ liệu lớn được lưu trữ trong thẻ, khoảng cách đọc xa (lên đến vài mét đến mười mét) và khả năng thích ứng với các đối tượng. Hiệu suất chuyển động tốc độ cao tốt, hình dạng nói chung là hình thẻ, ăng-ten đọc và ăng-ten thẻ điện tử có tính định hướng mạnh.

(3) Có một cục pin bên trong thẻ điện tử chủ động, thường có khoảng cách đọc dài. Nhược điểm là pin có tuổi thọ hạn chế (3-10 năm); không có pin trong thẻ điện tử thụ động. Sau khi nhận được tín hiệu vi sóng từ đầu đọc (thiết bị thăm dò), nó chuyển đổi một phần năng lượng vi sóng thành dòng điện một chiều để tự hoạt động. Nói chung, có thể đạt được không cần bảo trì. So với hệ thống chủ động, hệ thống thụ động có một hạn chế nhỏ về khoảng cách đọc và tốc độ thích ứng với chuyển động của vật thể.

(4) Thông tin trong thẻ điện tử tích hợp rắn thường được đưa vào chế độ xử lý ROM trong quá trình sản xuất mạch tích hợp và thông tin được lưu trữ là không thay đổi; thẻ điện tử ghi lại có dây trường thường ghi thông tin được lưu trữ trong thẻ điện tử vào đó Trong khu vực lưu trữ E2 bên trong, cần có một lập trình viên hoặc người ghi chuyên dụng để ghi lại và phải được cấp nguồn trong quá trình ghi lại; thẻ điện tử ghi lại không dây tại chỗ thường phù hợp với thẻ điện tử chủ động, có hướng dẫn ghi lại cụ thể và thông tin đã lưu của thẻ điện tử cũng nằm trong khu vực lưu trữ E2. Nhìn chung, thời gian cần thiết để ghi lại dữ liệu thẻ điện tử dài hơn nhiều so với thời gian cần thiết để đọc dữ liệu thẻ điện tử. Nhìn chung, thời gian cần thiết để ghi lại là theo thứ tự giây và thời gian đọc là theo thứ tự mili giây.

(5) Hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến loại phát sóng. Thẻ điện tử phải hoạt động theo cách chủ động và phát thông tin nhận dạng đã lưu trữ của nó theo thời gian thực. Đầu đọc tương đương với một máy thu chỉ nhận mà không gửi. Nhược điểm của hệ thống này là: do thẻ điện tử phải liên tục truyền thông tin ra bên ngoài nên lãng phí điện năng và gây ô nhiễm điện từ cho môi trường, tính bảo mật và bí mật của hệ thống kém. Khó có thể hiện thực hóa hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến kép. Nhìn chung, đầu đọc phát ra tín hiệu truy vấn tần số vô tuyến và tần số sóng mang tín hiệu do thẻ điện tử trả về là bội số của tần số vô tuyến do đầu đọc gửi đi. Chế độ làm việc này giúp đầu đọc thuận tiện trong việc nhận và xử lý tín hiệu phản hồi. Tuy nhiên, đối với thẻ điện tử thụ động, khi thẻ điện tử chuyển đổi năng lượng tần số vô tuyến đã nhận của đầu đọc thành tần số sóng mang phản hồi tần số kép, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của nó thấp. Việc cải thiện hiệu suất chuyển đổi đòi hỏi kỹ năng vi sóng cao hơn, nghĩa là chi phí thẻ điện tử cao hơn. Đồng thời, hoạt động của hệ thống loại này phải chiếm hai điểm tần số làm việc và nói chung rất khó để xin được giấy phép ứng dụng sản phẩm của Ủy ban quản lý tần số vô tuyến điện.

(6) Việc thực hiện hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến điều chế phản xạ chủ yếu là để giải quyết vấn đề gửi và nhận ở cùng một tần số. Khi hệ thống đang hoạt động, đầu đọc phát ra tín hiệu truy vấn vi sóng (năng lượng) và thẻ điện tử (thụ động) chỉnh lưu một phần tín hiệu năng lượng truy vấn vi sóng đã nhận thành dòng điện một chiều để mạch trong thẻ điện tử hoạt động và phần còn lại của tín hiệu năng lượng vi sóng được lưu trữ trong thẻ điện tử. Thông tin dữ liệu được điều chế (ASK) và phản xạ trở lại đầu đọc. Sau khi đầu đọc nhận được tín hiệu điều chế biên độ phản xạ, nó giải mã thông tin dữ liệu nhận dạng được lưu trữ trong thẻ điện tử. Trong quá trình hoạt động của hệ thống, đầu đọc phát ra tín hiệu vi sóng và đồng thời nhận được tín hiệu điều chế biên độ phản xạ. Cường độ của tín hiệu phản xạ yếu hơn nhiều so với tín hiệu truyền đi. Do đó, khó khăn trong việc triển khai kỹ thuật nằm ở việc thu đồng tần số.

Ghép nối thẻ điện tử là sử dụng các phương pháp khác nhau để truyền các tín hiệu khác nhau.

Khoảng cách làm việc giữa thẻ tần số vô tuyến và đầu đọc trong hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến là một vấn đề quan trọng trong ứng dụng của hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến. Thông thường, khoảng cách làm việc này được định nghĩa là khoảng cách giữa thẻ tần số vô tuyến và đầu đọc để trao đổi dữ liệu đáng tin cậy. Phạm vi của hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến là một chỉ số toàn diện, có liên quan chặt chẽ đến tình hình khớp nối của thẻ tần số vô tuyến và đầu đọc. Theo khoảng cách của hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến, sự ghép nối giữa ăng-ten thẻ tần số vô tuyến và ăng-ten đầu đọc có thể được chia thành ba loại.

(1) Hệ thống ghép chặt. Khoảng cách hoạt động điển hình của hệ thống nằm trong khoảng từ 0 đến 1cm. Trong các ứng dụng thực tế, thường cần phải lắp thẻ tần số vô tuyến vào đầu đọc hoặc đặt nó trên bề mặt ăng-ten đầu đọc. Hệ thống ghép chặt sử dụng ghép cảm ứng (mạch từ kín) giữa thẻ tần số vô tuyến và vùng trường gần phản ứng của ăng-ten đầu đọc để tạo thành kênh tần số vô tuyến truyền thông tin không gian không tiếp xúc. Tần số làm việc của hệ thống ghép chặt thường bị giới hạn ở bất kỳ tần số nào dưới 30MHz. Vì rò rỉ điện từ của phương pháp ghép chặt nhỏ và năng lượng thu được từ ghép lớn nên phù hợp với các hệ thống ứng dụng (như khóa cửa điện tử) yêu cầu độ an toàn cao và không có yêu cầu về khoảng cách hoạt động.

(2) Hệ thống ghép nối từ xa. Khoảng cách hoạt động điển hình của hệ thống ghép nối từ xa có thể đạt tới lm. Hệ thống ghép nối từ xa có thể được chia thành hai loại: hệ thống ghép nối gần (khoảng cách hoạt động điển hình là 15cm) và hệ thống ghép nối thưa (khoảng cách hoạt động điển hình là lm). Tần số hoạt động điển hình của hệ thống ghép nối từ xa là 13.56MHz và cũng có một số tần số khác, chẳng hạn như 6.75MHz, 27.125MHz, v.v. Sự khác biệt chính giữa hệ thống ghép nối từ xa và hệ thống ghép nối chặt chẽ là công suất của ghép nối cảm ứng là khác nhau, điều này làm cho khoảng cách ghép nối khác nhau. Hệ thống ghép nối từ xa vẫn là hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến giá rẻ chủ đạo.

(3) Hệ thống đường dài. Khoảng cách hoạt động điển hình của hệ thống đường dài là 1～10m và các hệ thống riêng lẻ có khoảng cách hoạt động dài hơn. Tất cả các hệ thống đường dài đều sử dụng sự ghép nối điện từ (phát xạ và phản xạ sóng điện từ) giữa thẻ tần số vô tuyến và ăng-ten đầu đọc để bức xạ vùng trường xa để tạo thành kênh tần số vô tuyến truyền thông tin không gian không tiếp xúc. Tần số hoạt động điển hình của hệ thống đường dài là 915MHz, 2.45GHz, 5.8GHz, ngoài ra còn có một số tần số khác, chẳng hạn như 433MHz, v.v. Thẻ tần số vô tuyến của hệ thống đường dài được chia thành thẻ tần số vô tuyến thụ động (không có pin) và thẻ tần số vô tuyến bán thụ động (có pin) tùy theo việc chúng có chứa pin hay không. Nhìn chung, phạm vi của thẻ tần số vô tuyến có chứa pin dài hơn phạm vi của thẻ tần số vô tuyến không có pin. Pin trong thẻ tần số vô tuyến bán thụ động không cung cấp năng lượng cho việc truyền dữ liệu giữa thẻ tần số vô tuyến và đầu đọc mà chỉ cung cấp năng lượng cho chip thẻ tần số vô tuyến để phục vụ cho việc đọc và lưu trữ dữ liệu. Hệ thống tầm xa thường áp dụng chế độ làm việc điều chế phản xạ để thực hiện việc truyền dữ liệu từ thẻ tần số vô tuyến đến đầu đọc/ghi. Hệ thống tầm xa thường có tính định hướng điển hình và chi phí của thẻ tần số vô tuyến và đầu đọc vẫn ở mức tương đối cao. Về mặt kỹ thuật, một hệ thống tầm xa đáp ứng các đặc điểm sau là hệ thống RFID lý tưởng: Thẻ RFID thụ động và có thể đọc và ghi không dây; Thẻ RFID và đầu đọc hỗ trợ đọc và ghi nhiều thẻ; phù hợp để nhận dạng các vật thể chuyển động tốc độ cao (Tốc độ di chuyển của vật thể lớn hơn 80kin/h); tầm xa (khoảng cách đọc và ghi lớn hơn 5-10m); chi phí thấp (có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng một lần).