ป้ายราคาอิเล็กทรอนิกส์ทำงานอย่างไร

แท็กอิเล็กทรอนิกส์เป็นเทคโนโลยีระบุตัวตนอัตโนมัติแบบไม่สัมผัส ซึ่งใช้สัญญาณคลื่นความถี่วิทยุในการระบุวัตถุเป้าหมายและรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

กระบวนการระบุตัวตนไม่จำเป็นต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์ เทคโนโลยี RFID เป็นบาร์โค้ดแบบไร้สาย มีข้อดีหลายประการ เช่น กันน้ำ กันสนามแม่เหล็ก ทนต่ออุณหภูมิสูง อายุการใช้งานยาวนาน อ่านได้ไกล สามารถเข้ารหัสข้อมูลบนฉลากได้ มีความจุในการจัดเก็บข้อมูลสูง และสามารถเปลี่ยนแปลงข้อมูลที่จัดเก็บได้อย่างอิสระ วิธีการเข้ารหัส การจัดเก็บ และวิธีการอ่าน-เขียนของ RFID นั้น... แท็กอิเล็กทรอนิกส์ แท็กอิเล็กทรอนิกส์แตกต่างจากแท็กแบบดั้งเดิม (เช่น บาร์โค้ด) หรือแท็กแบบใช้มือ การจัดเก็บรหัสแท็กอิเล็กทรอนิกส์จะอยู่ในรูปแบบอ่านอย่างเดียวหรืออ่านและเขียนได้บนวงจรรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการอ่านและเขียน แท็กอิเล็กทรอนิกส์จะทำงานได้ด้วยการส่งสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์แบบไร้สาย คุณลักษณะทางเทคนิคที่โดดเด่นของแท็กอิเล็กทรอนิกส์นั้นแตกต่างออกไป แท็กอิเล็กทรอนิกส์ RFID ข้อดีของการอ่านข้อมูลผ่านคลื่นวิทยุ ได้แก่: สามารถระบุวัตถุชิ้นเดียวได้อย่างเฉพาะเจาะจง ต่างจากบาร์โค้ดที่ระบุได้เพียงวัตถุประเภทเดียว; สามารถอ่านข้อมูลหลายชิ้นพร้อมกันได้ ในขณะที่บาร์โค้ดอ่านได้ทีละชิ้นเท่านั้น; สามารถจัดเก็บข้อมูลได้ในปริมาณมาก; และใช้คลื่นวิทยุในการอ่านข้อมูลผ่านวัสดุภายนอก ในขณะที่บาร์โค้ดต้องใช้เลเซอร์หรืออินฟราเรดในการอ่านข้อมูลบนพื้นผิวของวัสดุ

(1) แท็ก ประกอบด้วยองค์ประกอบการเชื่อมต่อและชิป แต่ละแท็กมีรหัสอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะ แท็กอิเล็กทรอนิกส์ความจุสูงมีพื้นที่จัดเก็บที่ผู้ใช้สามารถเขียนได้ และติดอยู่กับวัตถุเพื่อระบุวัตถุเป้าหมาย

(2) เครื่องอ่าน อุปกรณ์พกพาหรืออุปกรณ์ติดตั้งอยู่กับที่ที่อ่าน (และบางครั้งก็เขียน) ข้อมูลแท็ก

(3) เสาอากาศ ทำหน้าที่ส่งสัญญาณความถี่วิทยุระหว่างแท็กและเครื่องอ่าน หลักการทำงานพื้นฐานของเทคโนโลยี RFID นั้นไม่ซับซ้อน หลังจากที่แท็กเข้าสู่สนามแม่เหล็กที่ปล่อยออกมาจากเครื่องอ่านแล้ว แท็กจะรับสัญญาณความถี่วิทยุจากเครื่องอ่าน และใช้พลังงานที่ได้จากกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเพื่อส่งข้อมูลผลิตภัณฑ์ (PassiveTag หรือ passive tag) ที่เก็บไว้ในชิป หรือส่งสัญญาณความถี่ที่กำหนด (ActiveTag หรือ active tag) อย่างกระตือรือร้น หลังจากที่เครื่องอ่านอ่านและถอดรหัสข้อมูลแล้ว ข้อมูลจะถูกส่งไปยังศูนย์ประมวลผลข้อมูลของระบบเพื่อประมวลผลข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

แท็กอิเล็กทรอนิกส์สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ ประเภทวงจรรวม ประเภทการเขียนข้อมูลใหม่แบบใช้สาย ณ สถานที่ และประเภทการเขียนข้อมูลใหม่แบบไร้สาย ณ สถานที่ ตามวิธีการป้อนข้อมูลที่จัดเก็บภายในที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ตามวิธีการทางเทคนิคในการอ่านข้อมูลจากแท็กอิเล็กทรอนิกส์ ยังสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ ประเภทการส่งสัญญาณแบบกระจาย ประเภทการคูณความถี่ และประเภทการมอดูเลชั่นแบบสะท้อน และตามวิธีการจ่ายพลังงานที่แตกต่างกัน (เช่น พลังงานจากแบตเตอรี่) เทคโนโลยีระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RFID) สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ แบบแอคทีฟ แบบพาสซีฟ และแบบเซมิแอคทีฟ โดยทั่วไปแล้ว วิธีการจำแนกประเภทของ RFID ที่นิยมใช้กันคือ การแบ่งตามความถี่ในการทำงาน (หน่วย: เฮิร์ตซ์) ออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่ ความถี่ต่ำ (LF) ความถี่สูง (HF) ความถี่สูงมาก (UHF) และความถี่ไมโครเวฟ (MW)

(1) ระบบความถี่ต่ำ/สูงโดยทั่วไปมีความถี่ในการทำงาน <30MHz ความถี่ในการทำงานทั่วไป ได้แก่ 125kHz, 225kHz, 13.56MHz (ความถี่ในการทำงานของบัตร IC แบบไม่สัมผัส - บัตรความถี่วิทยุ) เป็นต้น ระบบระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้ความถี่เหล่านี้โดยทั่วไปจะมีมาตรฐานสากลที่สอดคล้องกัน คุณลักษณะพื้นฐานของระบบเหล่านี้คือ ต้นทุนของแท็กอิเล็กทรอนิกส์ต่ำกว่า ปริมาณข้อมูลที่จัดเก็บในแท็กน้อยกว่า และระยะการอ่านสั้น (ในสภาวะพาสซีฟ ระยะการอ่านทั่วไปคือ 10 ซม.) รูปทรงของแท็กอิเล็กทรอนิกส์มีความหลากหลาย (รูปทรงบัตร รูปทรงแหวน รูปทรงกระดุม รูปทรงปากกา) และทิศทางของเสาอากาศอ่านไม่แรงมาก

(2) ระบบ UHF/ไมโครเวฟโดยทั่วไปมีความถี่ในการทำงาน > 400MHz และแถบความถี่ในการทำงานทั่วไปคือ 915MHz, 2450MHz, 5800MHz เป็นต้น ระบบนี้ยังมีมาตรฐานสากลมากมายเพื่อรองรับแถบความถี่เหล่านี้ คุณสมบัติพื้นฐานคือ: ต้นทุนสูง แท็กอิเล็กทรอนิกส์ และเครื่องอ่าน สามารถจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากในแท็ก มีระยะการอ่านไกล (สูงสุดหลายเมตรถึงสิบเมตร) และปรับตัวเข้ากับวัตถุได้ดี มีประสิทธิภาพในการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง รูปร่างโดยทั่วไปเป็นรูปทรงการ์ด และเสาอากาศอ่านและเสาอากาศแท็กอิเล็กทรอนิกส์มีทิศทางที่ชัดเจน

(3) แท็กอิเล็กทรอนิกส์แบบแอคทีฟมีแบตเตอรี่อยู่ภายใน ซึ่งโดยทั่วไปจะมีระยะการอ่านที่ไกล ข้อเสียคือแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานจำกัด (3-10 ปี) ส่วนแท็กอิเล็กทรอนิกส์แบบพาสซีฟไม่มีแบตเตอรี่ หลังจากรับสัญญาณไมโครเวฟจากเครื่องอ่าน (อุปกรณ์โพรบ) แล้ว จะแปลงพลังงานไมโครเวฟบางส่วนเป็นกระแสตรงเพื่อใช้ในการทำงาน โดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษา เมื่อเทียบกับระบบแอคทีฟ ระบบพาสซีฟมีข้อจำกัดเล็กน้อยในเรื่องระยะการอ่านและความเร็วในการปรับตัวให้เข้ากับการเคลื่อนที่ของวัตถุ

(4) โดยทั่วไป ข้อมูลในแท็กอิเล็กทรอนิกส์แบบโซลิดสเตทที่รวมเข้าด้วยกันจะถูกฉีดเข้าไปในโหมดกระบวนการ ROM ระหว่างการผลิตวงจรรวม และข้อมูลที่จัดเก็บไว้จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ แท็กอิเล็กทรอนิกส์แบบเขียนซ้ำได้ที่ใช้สายภาคสนามโดยทั่วไปจะเขียนข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในแท็กอิเล็กทรอนิกส์ลงในพื้นที่จัดเก็บ E2 ภายใน ต้องใช้โปรแกรมเมอร์หรือตัวเขียนเฉพาะสำหรับการเขียนซ้ำ และต้องมีการจ่ายไฟในระหว่างกระบวนการเขียนซ้ำ แท็กอิเล็กทรอนิกส์แบบเขียนซ้ำได้แบบไร้สายในสถานที่โดยทั่วไปเหมาะสำหรับแท็กอิเล็กทรอนิกส์แบบแอคทีฟที่มีคำสั่งการเขียนซ้ำเฉพาะ และข้อมูลที่บันทึกไว้ของแท็กอิเล็กทรอนิกส์ก็อยู่ในพื้นที่จัดเก็บ E2 เช่นกัน โดยทั่วไป เวลาที่ใช้ในการเขียนข้อมูลแท็กอิเล็กทรอนิกส์ซ้ำจะนานกว่าเวลาที่ใช้ในการอ่านข้อมูลแท็กอิเล็กทรอนิกส์มาก โดยทั่วไป เวลาที่ใช้ในการเขียนซ้ำจะอยู่ในระดับวินาที และเวลาในการอ่านจะอยู่ในระดับมิลลิวินาที

(5) ระบบระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุแบบกระจายสัญญาณ แท็กอิเล็กทรอนิกส์ต้องทำงานแบบแอคทีฟและกระจายข้อมูลระบุตัวตนที่จัดเก็บไว้แบบเรียลไทม์ เครื่องอ่านเทียบเท่ากับเครื่องรับที่รับแต่ไม่ส่ง ข้อเสียของระบบนี้คือ เนื่องจากแท็กอิเล็กทรอนิกส์ต้องส่งข้อมูลออกไปภายนอกอย่างต่อเนื่อง จึงสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าและก่อให้เกิดมลภาวะทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่อสิ่งแวดล้อม และความปลอดภัยและความลับของระบบก็ต่ำ การใช้งานระบบระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุแบบสองความถี่จึงทำได้ยาก โดยทั่วไป เครื่องอ่านจะส่งสัญญาณสอบถามคลื่นความถี่วิทยุออกไป และความถี่พาหะของสัญญาณที่ส่งกลับมาจากแท็กอิเล็กทรอนิกส์จะเป็นตัวคูณของความถี่วิทยุที่ส่งมาจากเครื่องอ่าน โหมดการทำงานนี้ช่วยให้เครื่องอ่านสะดวกในการรับและประมวลผลสัญญาณสะท้อน อย่างไรก็ตาม สำหรับแท็กอิเล็กทรอนิกส์แบบพาสซีฟ เมื่อแท็กอิเล็กทรอนิกส์แปลงพลังงานคลื่นความถี่วิทยุที่ได้รับจากเครื่องอ่านเป็นความถี่พาหะสะท้อนแบบสองความถี่ ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานจะต่ำ การปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงต้องใช้ทักษะไมโครเวฟที่สูงขึ้น ซึ่งหมายถึงต้นทุนของแท็กอิเล็กทรอนิกส์ที่สูงขึ้น ในขณะเดียวกัน การทำงานของระบบประเภทนี้ต้องใช้ความถี่ในการทำงานสองจุด และโดยทั่วไปแล้วการขอใบอนุญาตการใช้งานผลิตภัณฑ์จากคณะกรรมการกำกับดูแลคลื่นความถี่วิทยุนั้นเป็นเรื่องยาก

(6) การนำระบบระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุแบบการมอดูเลชั่นแบบสะท้อนกลับมาใช้นั้นมีจุดประสงค์หลักเพื่อแก้ปัญหาการส่งและรับสัญญาณที่ความถี่เดียวกัน เมื่อระบบทำงาน เครื่องอ่านจะส่งสัญญาณสอบถามไมโครเวฟ (พลังงาน) ออกไป และแท็กอิเล็กทรอนิกส์ (แบบพาสซีฟ) จะแปลงส่วนหนึ่งของสัญญาณพลังงานไมโครเวฟที่ได้รับให้เป็นกระแสตรงเพื่อให้วงจรในแท็กอิเล็กทรอนิกส์ทำงาน และอีกส่วนหนึ่งของสัญญาณพลังงานไมโครเวฟจะถูกเก็บไว้ในแท็กอิเล็กทรอนิกส์ในรูปแบบการมอดูเลชั่น (ASK) และสะท้อนกลับไปยังเครื่องอ่าน หลังจากที่เครื่องอ่านรับสัญญาณการมอดูเลชั่นแอมพลิจูดที่สะท้อนกลับมาแล้ว เครื่องอ่านจะถอดรหัสข้อมูลระบุตัวตนที่เก็บไว้ในแท็กอิเล็กทรอนิกส์ ในระหว่างกระบวนการทำงานของระบบ เครื่องอ่านจะส่งสัญญาณไมโครเวฟและรับสัญญาณการมอดูเลชั่นแอมพลิจูดที่สะท้อนกลับมาในเวลาเดียวกัน ความแรงของสัญญาณสะท้อนกลับจะอ่อนกว่าสัญญาณที่ส่งออกไปมาก ดังนั้น ความยากลำบากในการนำไปใช้ทางเทคนิคจึงอยู่ที่การรับสัญญาณที่ความถี่เดียวกัน

การเชื่อมต่อแท็กอิเล็กทรอนิกส์คือการใช้วิธีการที่แตกต่างกันเพื่อส่งสัญญาณที่แตกต่างกัน

ระยะการทำงานระหว่างแท็กความถี่วิทยุและเครื่องอ่านในระบบระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (RFID) เป็นประเด็นสำคัญในการใช้งานระบบดังกล่าว โดยปกติแล้ว ระยะการทำงานนี้หมายถึงระยะห่างระหว่างแท็กความถี่วิทยุและเครื่องอ่านเพื่อให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลได้อย่างน่าเชื่อถือ ระยะของระบบระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุเป็นดัชนีที่ครอบคลุม ซึ่งมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสถานการณ์การจับคู่ระหว่างแท็กความถี่วิทยุและเครื่องอ่าน ตามระยะทางของระบบระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุ การจับคู่ระหว่างเสาอากาศของแท็กความถี่วิทยุและเสาอากาศของเครื่องอ่านสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภท

(1) ระบบแบบเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิด ระยะการทำงานโดยทั่วไปของระบบนี้อยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 ซม. ในการใช้งานจริง มักจะต้องเสียบแท็กความถี่วิทยุเข้าไปในเครื่องอ่านหรือวางไว้บนพื้นผิวของเสาอากาศเครื่องอ่าน ระบบแบบเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดใช้การเหนี่ยวนำ (วงจรแม่เหล็กปิด) ระหว่างแท็กความถี่วิทยุและพื้นที่สนามใกล้เคียงของเสาอากาศเครื่องอ่านเพื่อสร้างช่องสัญญาณความถี่วิทยุสำหรับการส่งข้อมูลแบบไร้สัมผัส ความถี่ในการทำงานของระบบแบบเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดโดยทั่วไปจะจำกัดอยู่ที่ความถี่ใดๆ ที่ต่ำกว่า 30 MHz เนื่องจากการรั่วไหลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของวิธีการเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดมีน้อยและพลังงานที่ได้รับจากการเชื่อมต่อมีมาก จึงเหมาะสำหรับระบบใช้งาน (เช่น ล็อกประตูอิเล็กทรอนิกส์) ที่ต้องการความปลอดภัยสูงและไม่มีข้อกำหนดเกี่ยวกับระยะการทำงาน

(2) ระบบการเชื่อมต่อระยะไกล ระยะการทำงานทั่วไปของระบบการเชื่อมต่อระยะไกลสามารถเข้าถึงได้ถึง 1 เมตร ระบบการเชื่อมต่อระยะไกลสามารถแบ่งย่อยได้เป็นสองประเภท ได้แก่ ระบบแบบใกล้ (ระยะการทำงานทั่วไปคือ 15 ซม.) และระบบแบบห่าง (ระยะการทำงานทั่วไปคือ 1 เมตร) ความถี่ในการทำงานทั่วไปของระบบการเชื่อมต่อระยะไกลคือ 13.56 MHz และยังมีความถี่อื่นๆ อีก เช่น 6.75 MHz, 27.125 MHz เป็นต้น ความแตกต่างหลักระหว่างระบบการเชื่อมต่อระยะไกลและระบบการเชื่อมต่อแบบใกล้คือ กำลังของการเหนี่ยวนำที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้ระยะการเชื่อมต่อแตกต่างกัน ระบบการเชื่อมต่อระยะไกลยังคงเป็นระบบหลักของระบบระบุตัวตนด้วยคลื่นความถี่วิทยุราคาประหยัด

(3) ระบบระยะไกล ระยะการทำงานโดยทั่วไปของระบบระยะไกลคือ 1～10 เมตร และแต่ละระบบอาจมีระยะการทำงานที่ไกลกว่านั้น ระบบระยะไกลทั้งหมดใช้การเชื่อมต่อทางแม่เหล็กไฟฟ้า (การปล่อยและการสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ระหว่างแท็กความถี่วิทยุและเสาอากาศเครื่องอ่านเพื่อแผ่รังสีไปยังพื้นที่ระยะไกลเพื่อสร้างช่องสัญญาณความถี่วิทยุสำหรับการส่งข้อมูลเชิงพื้นที่แบบไร้สัมผัส ความถี่ในการทำงานโดยทั่วไปของระบบระยะไกลคือ 915MHz, 2.45GHz, 5.8GHz นอกจากนี้ยังมีความถี่อื่นๆ เช่น 433MHz เป็นต้น แท็กความถี่วิทยุของระบบระยะไกลแบ่งออกเป็นแท็กความถี่วิทยุแบบพาสซีฟ (ไม่มีแบตเตอรี่) และแท็กความถี่วิทยุแบบกึ่งพาสซีฟ (มีแบตเตอรี่) ตามว่ามีแบตเตอรี่หรือไม่ โดยทั่วไปแล้ว ระยะการทำงานของแท็กความถี่วิทยุที่มีแบตเตอรี่จะยาวกว่าแท็กความถี่วิทยุที่ไม่มีแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ในแท็ก RFID แบบกึ่งพาสซีฟไม่ได้ให้พลังงานสำหรับการส่งข้อมูลระหว่างแท็ก RFID กับเครื่องอ่าน แต่ให้พลังงานเฉพาะกับชิปของแท็ก RFID เพื่อใช้ในการอ่านและจัดเก็บข้อมูลเท่านั้น ระบบระยะไกลโดยทั่วไปจะใช้โหมดการทำงานแบบการสะท้อนกลับเพื่อส่งข้อมูลจากแท็ก RFID ไปยังเครื่องอ่าน/เขียน ระบบระยะไกลโดยทั่วไปมีทิศทางเฉพาะ และต้นทุนของแท็ก RFID และเครื่องอ่านยังคงอยู่ในระดับที่ค่อนข้างสูง จากมุมมองทางเทคนิค ระบบระยะไกลที่ตรงตามคุณลักษณะต่อไปนี้ถือเป็นระบบ RFID ในอุดมคติ: แท็ก RFID เป็นแบบพาสซีฟและสามารถอ่านและเขียนได้แบบไร้สาย; แท็ก RFID และเครื่องอ่านรองรับการอ่านและเขียนหลายแท็กพร้อมกัน; เหมาะสำหรับการระบุวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง (ความเร็วในการเคลื่อนที่ของวัตถุมากกว่า 80 กิโลเมตร/ชั่วโมง); ระยะทางไกล (ระยะการอ่านและเขียนมากกว่า 5-10 เมตร); ต้นทุนต่ำ (ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการการใช้งานครั้งเดียวได้)