МИКРОЧИПЫ ДЛЯ RFID МЕТОК

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается микрочипы, использованные в RFID метках. Технические характеристики и принцип их работы. Какие виды микрочипов используется в RFID метках в сферах логистики, скаладах, здровохранение, транспорте и спорте. Будет проведён анализный пример самых распостранённых микрочипов  в увеличенном виде. Какие характеристики учитывается при производстве микрочипов для RFID меток, использованная память для хранения информации, протокол стандартов для приёма передачи и какая зашита была использована для дальнейшего использование микрочипов.

ABSTRACT

The article discusses microchips used in RFID tags. Technical characteristics and principle of their operation. What types of microchips are used in RFID tags in the fields of logistics, climbing, healthcare, transport and sports. There will be an analysis of the most common microchips in enlarged form. What characteristics are taken into account in the production of microchips for RFID tags, the memory used to store information, the standard protocol for receiving transmissions and what kind of protection was used for the further use of microchips.

Ключевые слова: RFID метка, микрочип, протокол передачи данных, радиоволны, LF, HF, UHF, Integrated Circuit, ALIEN Higgs, Impinj Monza, UCODE.

Keyword: RFID tag, microchip, data transfer protocol, radio waves, LF, HF, UHF, Integrated Circuit, ALIEN Higgs, Impinj Monza, UCODE.

Введение. На рынке доступны два типа RFID-чипов (меток) - активные и пассивные. Разница между ними в том, что активные имеют свои источники питания, а пассивные чипы получают энергию от электромагнитного поля считывателя. Чипы состоят из уникальных интегральных схем, которые можно распознать по радиоволнам от считывающего устройства. После включения чип RFID будет передавать данные обратно считывателю. Считыватель может передавать радиоволны на антенну метки на расстоянии до 100 м. Чипы RFID используют определенные стандарты, которые делают их совместимыми друг с другом. Таким образом, одно устройство будет считывать любые соответствующие стандарту метки поблизости, независимо от того, какая компания его изготовила. В настоящее время на рынке доступны два разных типа RFID-чипов:

• Кремниевый чип. Это микрочип, который заключен в тонкий слой эпоксидной смолы и затем вставлен в небольшую пластиковую или стеклянную бирку. 
• Печатная плата. Этот чип по своей конструкции не содержит электрических частей. Вместо этого он состоит из протравленной медной антенны в сочетании с прилегающей компьютерной микросхемой. 

В некоторых случаях чипы RFID могут быть реализованы в виде кремния или печатной платы в зависимости от их предполагаемого использования. Как и чипы RFID, существуют различные типы считывателей RFID. Например, принтер этикеток может печатать новые этикетки только для уже идентифицированных товаров. При производстве RFID меток используются различные типы чипов, которые обладают разными характеристиками и функциональностью. Некоторые из наиболее распространенных видов чипов для RFID-меток включают в себя: 1) Low Frequency (LF) чипы: Эти чипы обычно работают на частоте от 30 кГц до 300 кГц и могут иметь небольшую дальность чтения. Они часто используются в системах идентификации животных, контроле доступа и других приложениях, которые не требуют дальней дистанции чтения. 2) High Frequency (HF) чипы: Чипы HF работают на частоте около 13,56 МГц и предлагают средний диапазон передачи данных. Они широко применяются в таких областях, как идентификация документов, контактные­ и бесконтактные платежные системы, управление доступом. 3) Ultra-High Frequency (UHF) чипы: Чипы UHF работают в диапазоне 860-960 МГц и обеспечивают высокую дальность чтения, что делает их идеальным выбором для применений, таких как логистика, управление запасами, контроль доступа. 4) Near-Field Communication (NFC) чипы: NFC-чипы поддерживают как чтение, так и запись информации и предназначены для использования в устройствах ближнего поля связи, таких как смартфоны, платежные карты, и другие устройства. RFID чип (IC) известный как IC сокращение от (Integrated Circuit), обычно разрабатывается и производится производителями полупроводников. Это небольшой микропроцессор, который имеет логический блок, который принимает решения и предоставляет память для хранения данных. Интегральным схемам для работы требуется питание. Эта мощность может поступать от батареи на метке (в активной метке) или от радио энергии, излучаемой антенной запросчика (в пассивной метке). Часть интегральной схемы используется для управления источником питания. Интегральные схемы могут объединять большое количество микротранзисторов в небольшой чип. В 2006 году площадь кристалла составляла от нескольких квадратных миллиметров до 350 мм², при этом на XNUMX мм² приходилось до миллиона транзисторов. В последние годы, с развитием полупроводниковой технологии, доступны интегральные схемы меньшего размера, так что каждый чип может содержать больше схем. Количество транзисторов в интегральных схемах удваивается каждые 1.5 года. Это увеличивает производительность на единицу площади, снижает затраты и увеличивает функциональность. Тег IC более эффективен в использовании энергии и требует меньше энергии для работы, что увеличивает диапазон считывания пассивной метки.

Таблица 1.

Классификация чипов RFID

Будем рассматривать микрочипов в классификации UHF (Сверхвысокой частоте), так как их использование во всех отраслях. Как производстве, в спорте, логистике и в медицине. Максимальная дальность считывания 10 метров - Специальная антенна и микросхемы - 15 метров и более Сверхвысокая частота (UHF) - это электромагнитное излучение. В частности, его частота составляет от 300 МГц до 3 ГГц (3,000 МГц). Из-за короткой длины волны UHF имеет сильную направленность и небольшую площадь. В ниже указанных таблицах приведено технические характеристики самые распатроненные и много используешься микрочипы для производства UHF меток.

Таблица 2.

ALIEN Higgs

ALIEN Higgs - это семейство микрочипов для RFID меток, разработанных компанией Alien Technology. Чипы Higgs известны своей высокой производительностью и возможностью работы в различных радиочастотных диапазонах. Они широко используются в различных отраслях, таких как логистика, транспорт, розничная торговля, здравоохранение и другие. Чипы Higgs обладают различными характеристиками, такими как высокая скорость чтения и записи, большая емкость памяти для хранения данных, что делает их идеальным выбором для разных применений RFID технологий.

Рисунок 1. Схема

Кроме того, они обладают устойчивостью к помехам и шумам, что повышает надежность чтения в различных средах и условиях. Чипы ALIEN Higgs оптимизированы для работы с RFID метками, и они предлагают широкий набор функций и возможностей, делая их популярным выбором для различных бизнес-приложений, требующих высокой производительности и надежности считывания и записи данных.

Таблица 3.

Impinj MONZA

Рисунок 2. Схема

Impinj Monza - это еще одно популярное семейство микрочипов для RFID меток, разработанных компанией Impinj. Чипы Monza широко применяются в различных промышленных и бизнес-приложениях, благодаря своей высокой производительности и надежности. Чипы Monza известны своей инновационной технологией, такой как Auto Tune, которая позволяет меткам автоматически настраивать свои радиочастотные параметры для оптимальной производительности в различных окружениях. Кроме того, они обладают высокой скоростью чтения и записи, эффективной управляемой памятью и высокой степенью защиты данных. Чипы Impinj Monza предлагают различные версии с различными возможностями, что позволяет выбирать подходящую модель в зависимости от конкретных потребностей приложения. Они также хорошо интегрируются с другими технологиями и системами в области управления запасами, логистики, розничной торговли и других применений RFID. В общем, Impinj Monza представляют собой надежное и мощное семейство микрочипов, которые позволяют создавать высокопроизводительные и многофункциональные RFID метки для различных бизнес-приложений.

Таблица 4.

UCODE NXP

UCODE - это семейство микрочипов для пассивных UHF RFID-меток, разработанных компанией NXP Semiconductors. Эти чипы предназначены для использования в различных промышленных, логистических, розничных и других бизнес-приложениях, требующих высокой производительности и надежности. UCODE предоставляет расширенные функции и возможности для интеграции в RFID-системы. UCODE обладает улучшенной чувствительностью и считыванием в различных условиях окружающей среды, а также предлагает эффективное управление памятью и высокие скорости считывания/записи. UCODE также известны своей эффективностью в области энергопотребления, что делает их хорошим выбором для систем с низким энергопотреблением. Помимо этого, UCODE предоставляет дополнительные функции безопасности, что делает их подходящими для приложений, требующих повышенной защиты данных. Семейство микрочипов UCODE представляет собой мощные и универсальные чипы, предназначенные для различных типов применений в RFID-технологиях.

Заклчение. Эти микрочипы очень эффективно используется при производстве RFID меток. Так как они очень надежные и удобные для использование во всех сферы деятельности. Они очень удобные при любой среды природы. Работаспособность при минусовой и плюсовой температуры (-40⁰ C до +85⁰C). Информацию (32 битную) можно записовать со скоростью 5 мс  до 100 000 циклов на 50 лет. и позволяет программировать 1200 тегов минуту.

Список литературы:

1. Аскероватамилла А., Ганбарова С.И. Применение технологии радиочастотной идентификации (rfid) в современной системе образования//Colloquium-journal. –2023. –№3(162). URL:https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-tehnologiya- adiochastotnoy-identifikatsii-rfid-v-sovremennoy-sisteme-obrazovaniya.
2. Боброва Е.И. Программное и техническое обеспечение проекта «Библиотека нового поколения творческого вуза» в Кемеровском государственном институте культуры // Библиосфера. – 2022. – № 3 – С. 49–56. https://doi.org/10.20913/1815-3186-2022-3-49-56
3. Брагин Д. С., Поспелова И. В., Черепанова И. В., Серебрякова В. Н Радиочастотные технологии локального позиционирования в здравоохранении // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. –  2020. – №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/radiochastotnye-tehnologii-lokalnogo-pozitsionirovaniya-v-zdravoohranenii.
4. Карякин А. Т., Жантуева А. В. Особенности использования в складской логистике RFID-технологий // Московский экономический журнал. – 2021. – №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-ispolzovaniya-v-skladskoy-logistike-rfid-tehnologiy.
5. Потапова К.А. Идентификация данных с помощью RFID-Меток // Вестник науки. – 2023. – №10 (67). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/identifikatsiya-dannyh-s-pomoschyu-rfid-metok.
6. Хамзаев Д.И., Абдурахмонов С.М., Хамзаев И.Х. О процессе маркировки мешков готовой продукции на предприятие АО “Farg’onaazot” // Universum: технические науки. – 2023. – №7–1 (112). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/o-protsesse-markirovki-meshkov-gotovoy-produktsii-na-predpriyatie-ao-farg-onaazot.
7. Хамзаев Д.И., Абдурахмонов С.М., Хамзаев И.Х. О современных системах учета и маркировки продукции // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. – 2023. – 12 (117). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16467.
8. Хамзаев Д.И., Хамзаев И.Х. Сравнительный анализ между RFID и NFC технологий // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. – 2024. –2 (118). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16805.
9.  Хамзаев Д.И., Хамзаев И.Х. структура и технические характеристики rfid метки // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. – 2024. –1 (118). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16699.
10. Хамзаев Д.И., Хамзаев И.Х. Сравнительный анализ между RFID и NFC технологий // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. – 2024. –2 (118). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16805.
11. Хамзаев Д.И., Хамзаев И.Х. Структура и технические характеристики rfid метки // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. – 2024. –2 (119). URL:https://7universum.com/ru/tech/archive/item/16805.