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Was sind RFID-Chips?
RFID-Tags, oder Funkfrequenz-Identifikations-Tags, sind eine Art von Technologie, die zur automatischen Identifikation und Verfolgung von Objekten verwendet wird. Sie bestehen aus einem kleinen elektronischen Gerät, das einen Chip und eine Antenne enthält. Im Gegensatz zu Barcodes benötigen RFID-Tags keine Sichtlinie, um gelesen zu werden, was eine effizientere Datenerfassung ermöglicht.
RFID-Chips bestehen aus einer integrierten Schaltung (IC), die an eine Antenne mit in der Regel einer kleinen Drahtspule sowie einer Schutzverpackung (wie einer Plastikkarte) angeschlossen ist, wie es die Anwendungsanforderungen erfordern. Die Tags werden manchmal auch als 'Transponder' bezeichnet. Manchmal werden RFID-Tags als Inlays bezeichnet, obwohl technisch gesehen ein Inlay ein auf einem Substrat montiertes Tag ist, das bereit ist, in ein intelligentes Etikett umgewandelt zu werden.
RFID-Chips können in vielen Formen und Größen vorliegen. Einige können so klein wie ein Reiskorn sein. Daten werden im IC gespeichert und über die Antenne an einen Leser übertragen. RFID-Chips werden entweder ohne Batterie oder mit einer eigenen Batterie betrieben. Auch können Tags als schreibgeschützt (gespeicherte Daten können gelesen, aber nicht verändert werden), zum Lesen/Schreiben (gespeicherte Daten können verändert oder überschrieben werden) oder als Kombination verwendet werden, wobei einige Daten dauerhaft gespeichert sind, während ein Teil des Speichers für spätere Codierungen und Aktualisierungen zugänglich bleibt.
Eine Tag-Stromquelle kann passiv, halbpassiv oder aktiv sein, sie sind für den Betrieb auf bestimmten Frequenzen oder Frequenzbereichen ausgelegt und werden in vielen Formfaktoren wie Etiketten, Armbändern, Knöpfen oder in Gegenständen eingebettet geliefert.
Wie funktionieren RFID-Tags?
RFID-Tags beinhalten elektronisch gespeicherte Information, die als Kennzeichnung für die Identifikation von Objekten fungiert. Tags identifizieren, kategorisieren und verfolgen spezifische Assets. Sie beinhalten mehr Information und Datenkapazität als Barcodes. Im Gegensatz zu Barcodes werden in einem RFID-System viele Tags gleichzeitig gelesen und Daten von einem Tag gelesen und auf einen Tag geschrieben. Sie können RFID-Chips auf verschiedene Weise nach Energiequelle, Frequenz und Formfaktor kategorisieren. Um funktionieren zu können, benötigen alle Tags Strom, um den Chip zu aktivieren und Daten zu senden und zu empfangen. Die Art und Weise, wie das Tag seine Energie erhält, bestimmt, ob es passiv, halbpassiv oder aktiv ist.
Der Großteil der passiven Tags verwendet EEPROM-Speicher. Einige werden auf Silizium-Ebene laserprogrammiert. Viele aktive Tags verwenden batteriegestütztes SRAM. Passive Tags (ohne Batterie) verfügen in der Regel über einen nichtflüchtigen Speicher mit einer Größe von 64 Bits bis 1 Kilobyte.
Aktive Chips, wie sie in militärischen Chips verwendet werden, verfügen über Speicher von bis zu 128 Kilobyte.
Die typische Betriebstemperatur für ein RFID-Inlay (Tag), das in den meisten intelligenten Etiketten zu finden ist, liegt zwischen -25 ºC und 70 ºC. Die Lagertemperatur liegt in der Regel zwischen -40 ºC und 85 ºC. Diese Werte können je nach Hersteller und den Komponenten des Tags variieren. Es gibt industrielle Tags auf dem Markt, die Temperaturen von bis zu 250º C standhalten, was beispielsweise den Anforderungen an die Hitzebestrahlung von medizinischen Produkten entsprechen könnte.
Welche Arten von RFID-Chips gibt es?
Universal
Etiketten, die RFID-Chips mit optimaler Lesereichweite für die meisten Anwendungen enthalten; sie sind in der Regel kleiner und erhältlich in Papier- und Synthetikmaterialien für den Einsatz auf nichtmetallischen Oberflächen, Kunststoffen oder Wellpappe.
Erweiterte Anwendungen
Etiketten mit Einlagen, die eine höhere Leseleistung bieten, wenn sie auf oder in der Nähe von schwierigen Materialien platziert werden oder in einem Winkel gelesen werden müssen und eine größere Reichweite erforderlich ist. Sie sind in der Regel größer und stehen in Papier- und Synthetikmaterialien für den Einsatz auf nichtmetallischen Oberflächen, Kunststoffen oder Wellpappe zur Verfügung.
Speziallösungen
Etiketten mit speziellen Designs und führenden Einlagen, die längere Lesebereiche auf Metall oder für anspruchsvolle Anwendungen ermöglichen.
Flag: Ein Etikettendesign, das von der Oberfläche eines Assets abstandsbewegelt ist, entweder indem es das Inlay davon entfernt oder zusammenarbeitet, um eine zuverlässige Lesbarkeit zu gewährleisten.
On-Metal: Die Kennzeichnung verfügt über eine Schaumstoffschicht zwischen Inlay und Klebstoff, um die Störung durch Metall zu reduzieren und eine zuverlässige Lesbarkeit zu gewährleisten.
Eingebettete Tags: ein zwischen zwei Tag-Materialien eingefügtes Inlay für Anwendungen, bei denen kein Klebstoff erforderlich ist
Wofür werden RFID-Tags verwendet?
RFID-Chips werden verwendet, um jegliche Vermögenswerte zu identifizieren und zu verfolgen. Sie tragen zur Effizienzsteigerung bei, da sie eine große Anzahl von Tags gleichzeitig erfassen können, auch wenn diese sich in einer Kiste befinden oder nicht sichtbar sind.
RFID-Kennzeichnung bietet Transparenz bei der Produktbewegung, strafft die Distribution, verbessert die Bedarfsprognose und erhöht die Reaktionsfähigkeit der Fertigung. Einige der größten Vorteile von RFID wurden durch Implementierungen auf Artikelebene in Bekleidungsgeschäften nachgewiesen. Die Artikelkennzeichnung, bei der kleine, nicht beschriebene RFID-Tags typischerweise in bestehende Kleideranhänger eingebettet werden, hilft Einzelhändlern bei der Lösung ihrer Herausforderungen, einschließlich Fehlbeständen, Bestandsgenauigkeit und hilft den Kunden, schnell und einfach die gewünschte Größe, den gewünschten Stil und die gewünschte Farbe zu finden.
Sowohl allgemeine als auch erweiterte Tags können auch in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, wie beispielsweise im Transport- und Logistikbereich bei der Verteilung, dem Versand und Empfang, im Lagerbetrieb, einschließlich Kisten-, Paletten- und Cross-Docking-Anwendungen. In der Fertigung umfassen die Anwendungen laufende Arbeiten, Produktkennzeichnung, Produkt-ID/Seriennummern, Sicherheit und Produktlebenszyklus-Kennzeichnung. Im Gesundheitswesen können sie für Patienten-ID, Proben, Labor- und Apothekenkennzeichnung, Dokumenten- und Patientenaktenverwaltung verwendet werden.
Spezielle Etiketten sind für den Einsatz in anspruchsvolleren Anwendungen konzipiert. Im Transport- und Logistikbereich werden sie für das Flottenmanagement und zur Verfolgung von Metall- und flüssigkeitsgefüllten Containern verwendet. In der Fertigung können sie für die Bestandsverfolgung von Werkzeugen, Vorrichtungen, Metallteilen, wiederverwendbaren Containern und Chemikalientrommeln verwendet werden. Im Einzelhandel, zur Identifikation von Schmuck, Sonnenbrillen und anderen kleinen, zarten Gegenständen. IT-Bestandsverfolgung von mobilen Computern, Drucker, Antennen und Infrastrukturkomponenten. Schließlich können sie im Gesundheitswesen zur Nachverfolgung von Rollstühlen, Betten, Sauerstoffbehältern, Infusionspumpen und medizinischen Diagnosegeräten verwendet werden.
Wie liest man RFID-Tags?
Ein RFID-Lesegerät ist eine Schlüsselkomponente einer RFID-Lösung. Die Leser aktivieren einen Tag innerhalb dessen Reichweite und erfassen dann die Datendaten. Lesegeräte haben auch die Möglichkeit, ein RFID-Tag zu schreiben oder zu kodieren. Während ein Leser zahlreiche Tags gleichzeitig verarbeiten kann, kann er jeden einzelnen Tag erkennen und alle gesammelten Daten priorisieren. Die Leser verwenden Algorithmen und filtern die Tag-Daten, um alle eingehenden Daten zu lesen, und können auch bestimmte Tags basierend auf einer bestimmten Logik und ihrer Bedeutung für einen bestimmten Prozess isolieren. Zum Beispiel kann ein Leser alle Markierungen in einem bestimmten Bereich verarbeiten, aber er hat die Möglichkeit, sich auf eine bestimmte Markierung zu konzentrieren, um das Auffinden oder Lokalisieren dieses speziellen Artikels effizienter zu gestalten.
Es gibt verschiedene Arten von RFID-Lesegeräten, einschließlich stationärer und passiver UHF-Geräte, die in einer Vielzahl von Formen, Größen und Preisklassen erhältlich sind. Die Kenntnis der Umgebung und Anwendung hilft, die Auswahl einzugrenzen. Zum Beispiel kann ein kleiner Lagerraum in einem Einzelhandelsgeschäft einen ortsfesten Lesegerät am Eingangs- bzw. Ausgangstor verwenden, um Produkte zu erfassen, die in den Lagerraum ein- bzw. ausgebracht werden, während ein Versand- oder Empfangsterminal einen ortsfesten Industrie-Lesegerät in einer Torantriebeinbauvorrichtung verwenden würde, um Paletten zu erfassen, die auf einen LKW geladen oder von diesem entladen werden. Ein großer Verkaufsraum kann einen an der Decke befestigten stationären Leser verwenden, um die Verkaufsfläche abzudecken. Fest installierte Lesegeräte integrieren ebenfalls Antennen als Teil der Lösung. Es ist die Antenne, die die Leistung aussendet und die Daten vom Kennzeichnungselement zurück erfasst, um sie an den Leser zurückzuleiten.
Tragbare Lesegeräte werden typischerweise eingesetzt, wenn es notwendig ist, das Gut vor Ort zu lesen. Sie erfüllen die gleiche Funktion wie ortsfeste Lesegeräte, bieten jedoch Flexibilität am Arbeitsplatz. Tragbare Lesegeräte richten sich von Natur aus an die tatsächlichen Ressourcen, sie funktionieren in einem breiteren Umgebungsbereich und stellen eine kostengünstige Lösung für das RFID-Lesen dar.
Handheldgeräte bieten sowohl RFID- als auch Barcode-Lesekapazitäten und können sowohl für die Ausführung aktueller Standardanwendungen als auch für spezifische RFID-Funktionen genutzt werden. Tragbare Geräte, wie stationäre Lesegeräte, sind ebenfalls in verschiedenen Formfaktoren erhältlich, sowohl integriert in ein mobiles Endgerät als auch in der Variante als Schlitten, der mit einem Computer nach Wahl eines Kunden verbunden werden kann.
Was ist der Unterschied zwischen aktiven und passiven Tags?
Aktive RFID-Chips benötigen einen eigenen Energielieferanten (in der Regel eine Batterie) und einen Sender, um ein Signal an den RFID-Lesegerät zu senden. Sie können mehr Daten speichern, haben eine längere Lesereichweite und sind eine ausgezeichnete Wahl für hochgenaue Lösungen, die eine Echtzeitverfolgung erfordern. Sie sind aufgrund des Bedarfs an einer Batterie größer und in der Regel teurer. Die Empfänger erfassen Einhunderttausend-Übertragungen von aktiven Tags.
Passives RFID verfügt über keine Stromquelle und verwendet eine Antenne und einen integrierten Schaltkreis (IC). Der Leser sendet Funkwellen aus, die den integrierten Schaltkreis mit Strom versorgen, wenn er sich innerhalb des Lesebereichs befindet. Diese Markierungen dienen in der Regel der grundlegenden Identifikationsinformation, können jedoch klein sein, eine lange Lebensdauer (über 20 Jahre) haben und kostengünstig sein.
Wie funktionieren passive RFID-Tags
Passive RFID-Chips beinhalten einen integrierten Schaltkreis (IC) mit geringer Leistung, der an eine Antenne angeschlossen und mit Schutzmaterial (Etikettenmedien) umgeben ist, wie es die Anwendung erfordert. Die kompaktesten RFID-Geräte verwenden einen IC von nur einem halben Quadratmillimeter, etwa so groß wie ein winziges Samenkorn. Der integrierte Schaltkreis verfügt über einen internen Speicher, in dem Daten gespeichert werden. Der IC überträgt/empfängt diese Information dann über die Antenne an einen externen Lesegerät.
Passive Tags erhalten ihre gesamte Energie von dem externen Tag-Reader, wodurch das Tag „aufwacht“ und Daten überträgt. Insbesondere können die Tags schreibgeschützt sein (gespeicherte Daten können gelesen, aber nicht geändert werden), schreib-/lesbar (gespeicherte Daten können verändert oder überschrieben werden) oder eine Kombination, bei der einige Daten dauerhaft gespeichert sind, während andere Speicher für spätere Codierung und Aktualisierungen zugänglich bleiben. Die große Anzahl passiver RFID-Chips, die in Lieferkettenanwendungen (wie z.B. Anlagenverwaltung, Bestandskontrolle, Zugangskontrolle und Artikelverfolgung auf Artikelebene) verwendet werden, entspricht dem von EPCglobal entwickelten UHF Gen 2-Standard. Passive Tags verwenden die Electronic Product Code®-Technologie, die es Benutzern ermöglicht, mehrere Artikel in Entfernungen genau zu identifizieren, die mit früheren Generationen von RFID-Tags nicht möglich waren. Für weitere Information zum Gen 2-Standard besuchen Sie bitte www.gs1.org/epcglobal.
Ein passiver RFID-Chip ist in der Lage, in einem Bereich von fünf bis dreißig Metern eine eindeutige Seriennummer als Antwort auf eine Abfrage eines Lesegeräts zu übermitteln. RFID-Lesegeräte verbinden sich über Netzwerke mit Computersystemen, die die RFID-Daten einer internen Datenbank zuordnen. Die Seriennummer fungiert als Verweis auf die Information über das Produkt. UHF Gen 2-Chips richten sich an Anwendungen, die kostengünstige, weitreichende und begrenzte oder keine Sicherheitsvorkehrungen erfordern. Andere RFID-Technologien wie die MIFARE®-Gruppe von geschützten Technologien, die auf dem ISO/IEC 14443 Typ A 13,56 MHz kontaktlosen Smartcard-Standard basieren, bieten eine starke Verschlüsselung, höhere Stückkosten und sehr kurze (Zoll) Lesereichweiten. MIFARE findet Verwendung in Zahlungskarten- und Ticketinganwendungen, bei denen sichere Datentransaktionen erforderlich sind. Das elektronische Passprogramm der US-Regierung nutzt sowohl ISO/IEC 1444 als auch 7816, das auch eine Form der Public Key Infrastructure (PKI) verwendet, die es ermöglicht, die Daten durch digitale Signaturen vor Manipulation zu schützen.
