Como funciona o RFID - Identificação por rádio freqúência (ART1088)

As soluções wireless para segurança, controle, comunicação de dados vêm ocupando um espaço cada vez maior na eletrônica de nossos dias. A afirmação que fazemos sempre de que o mundo está se tornando "wireless", a cada dia se torna mais evidente. O que mostraremos aos leitores neste artigo é justamente uma dessas soluções: a identificação por rádio freqüência ou RFID (Radio Frequency Identification). Veja neste artigo como esta tecnologia funciona e como você pode adotá-la como uma solução especifica para o produto que você está desenvolvendo. Este artigo foi elaborado com base em material fornecido pela Texas Instruments e Globalid. (2004)

 

A identificação por rádio freqüência (RFID) surgiu em 1960 com a finalidade de resolver os problemas de acompanhamento e acesso em sistemas que não permitiam o contacto direto e em ambientes hostis onde o código de barra não podia ser aplicado.

A idéia básica da tecnologia de identificação por rádio freqüência consiste em se utilizar um microchip ligado a uma antena, operando tanto em baixas como altas freqüências. Esse microchip consiste num transponder que não necessita de fonte de alimentação, pois o sinal que o excita vem diretamente de um circuito de leitura/gravação que o excita, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1
Figura 1

 

Ao ser excitado, o circuito é alimentado enviando ou recebendo dados que estejam gravados. Trata-se portanto de um Transponder, ou seja, um circuito que transpõe informações ao receber um comando para essa finalidade.

O exemplo mais comum deste tipo de aplicação pode ser visto nas chaves de automóvel com transponder. No chip existe uma codificação gravada que libera o circuito de partida.

Quando a chave é introduzida no contacto, o circuito de excitação que controla o sistema de partida, envia o sinal de excitação para o transponder. O transponder responde então enviando o código que libera o sistema de partida e somente assim o veículo pode ser colocado em funcionamento, conforme mostra a figura 2.

 


 

O exemplo que demos, entretanto, é apenas um dentre a enorme quantidade de aplicações possíveis para a tecnologia.

As dimensões ultra reduzidas do chip, a não necessidade de fontes de alimentação e a operação em distâncias que chegam a algumas dezenas de centímetros, a não necessidade de conexões físicas ou ópticas para o sistema de leitura o que permite que os sinais atravessem obstáculos pequenos, abre portas para aplicações fantásticas dessa tecnologia, muitas das quais já em uso de forma eficiente tais como:

 

* Identificação de gado com a utilização de brincos contendo os transponders (tag) ou mesmo implantação.

* Chaves de segurança para veículos

* Identificação de CDs

* Identificação de botijões de gás

* Identificação de árvores em plantações

* Controle de acessos

* Controle de produtos e bagagens

* Cartões de embarque e passaportes

* Documentos

 

Na figura 3 mostramos os formatos típicos em que os micro-chips e suas antenas podem ser encapsulados para as aplicações citadas.

 


 

 

Os diâmetros típicos em que os tags podem ser encontrados no Brasil são de 20 mm e 30 mm. Também existem os tags em forma de pinos, em invólucros para implantação e o fabricante pode criar um invólucro especial de acordo com a aplicação como, por exemplo, na forma de cartões, botões, etiquetas, etc.

Na figura 4 mostramos alguns tipos diferentes de TAGs com o nail tag que é usado em identificação de árvores.

 


 

 

Por Dentro do Circuito

Na figura 5 temos um tag (transponder) típico de RFID onde destacamos as reduzidas dimensões do chip.

 

Figura 5
Figura 5

 

Dependendo do modelo do chip, a transferência de dados pode ser feita em velocidades diferentes. A capacidade de armazenamento do chip depende da aplicação e poderá estar entre 256 bits e 2 kbits.

Existem duas possibilidades para o armazenamento de dados no chip:

Chip somente de leitura, sendo este numerado na fábrica, e com uma capacidade de memória que depende da aplicação. Chip que permite leitura e gravações com capacidade de memória que depende da aplicação.

 

Leitura e Gravação

A leitura e a gravação do tag é feita por um equipamento especial, havendo disponível diversos modelos que dependem da aplicação.

Assim, podemos ter as leitura/gravadoras on line que contata o tag através de sinais recebidos/emitidos por uma antena e os envia via RS232 ou RS485 a um equipamento de processamento, conforme a aplicação. Na figura 6 mostramos como isso é feito.

 

Figura 6
Figura 6

 

Outro tipo de leitura/gravadora é a do tipo on line/off line, que pode ser transportada facilmente já que possui o micro controlador que registra as informações ou grava as informações desejadas em qualquer parte. Esse equipamento também possui recursos para transferir os dados coletados a um sistema de processamento via RS232 ou RS485, conforme mostra a figura 7.

 

Figura 7
Figura 7

 

O alcance do sistema para leitura e gravação depende basicamente do tamanho da antena. Assim, na figura 8 temos um exemplo de comportamento do tag para o caso de diversos tipos de antenas num tag de 30 mm.

 

Figura 8
Figura 8

 

Para um tag de 50 mm podem ser conseguidas distâncias maiores e as empresas trabalham no sentido de se obter distâncias de leitura e gravação cada vez maiores.

 

Quem Fabrica

Os chips para os tags são fabricados por empresas como a Philips. Atmel, Motorola, etc. Normalmente, essas empresas licenciam outras empresas que constroem o tag, como a Globalid no Brasil. Essas empresas criam então as soluções específicas para os clientes.

A texas Instruments, fornece a plataforma ISO14443 de multi-freqüência, mostrada na figura 9.

 

Figura 9
Figura 9

 

O sistema Texas de identificação por RF, consta do módulo de leitura S4100 multifunção mostrado na foto, e opera com total segurança numa plataforma sem contactos.