Phân tích cụ thể và chi tiết: Các thành phần của thẻ RFID
IoT được coi là làn sóng thứ ba của ngành công nghiệp thông tin sau máy tính và Internet. Trong quá trình hiện thực hóa nó cần có sự hợp tác của nhiều công nghệ cao, mới. RFID, là một trong mười công nghệ quan trọng hàng đầu trong thế kỷ 21, là nền tảng quan trọng của IoT. Kết hợp với Internet, truyền thông và các công nghệ khác, RFID có thể đạt được sự theo dõi và chia sẻ thông tin toàn cầu. Thẻ RFID là phần quan trọng và được biết đến nhiều nhất, đã đi sâu vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Ngày nay, thẻ RFID xuất hiện trong tầm nhìn của chúng ta dưới nhiều hình thức khác nhau, giúp cuộc sống của chúng ta trở nên thuận tiện và thông minh hơn. Chip RFID có thể được gắn vào hầu hết mọi nơi: quần áo, giày dép, xe cộ, thùng chứa và thậm chí cả thực vật, động vật và con người (dưới dạng cấy ghép). Vi mạch thậm chí còn được gắn vào côn trùng. Hôm nay, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về thẻ RFID và khám phá nó.
Các thành phần của thẻ RFID
Thẻ RFID là một trong những thành phần quan trọng của hệ thống RFID, chủ yếu bao gồm ba phần: chip, ăng-ten và chất nền. Con chip này chứa bộ điều khiển logic, bộ nhớ và bộ thu phát để giải mã, giải mã và kiểm tra lỗi. Ăng-ten được sử dụng để nhận tín hiệu RF từ đầu đọc hoặc truyền thông tin nhận dạng của nó. Chất nền là vật mang chip và ăng-ten, giữ chúng lại với nhau.
Ba phần này là không thể thiếu. Chúng xác định và ảnh hưởng đến hiệu suất và môi trường ứng dụng của thẻ RFID. Chip, thiết kế ăng-ten và chất nền khác nhau của các vật liệu khác nhau có thể được kết hợp thành các thẻ RFID với các đặc tính chức năng khác nhau để đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau.
Chip RFID (IC)
Chip RFID hay còn gọi là IC (viết tắt của Integrated Circuit) thường được thiết kế và sản xuất bởi các nhà sản xuất chất bán dẫn. Nó là một bộ vi xử lý nhỏ, có bộ logic đưa ra quyết định và cung cấp bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu.
Mạch tích hợp cần nguồn điện để hoạt động. Nguồn điện này có thể đến từ pin trên thẻ (trong thẻ hoạt động) hoặc năng lượng vô tuyến phát ra từ ăng-ten của máy dò tín hiệu (trong thẻ thụ động). Một phần của mạch tích hợp được sử dụng để điều khiển nguồn điện.
Các mạch tích hợp có thể tích hợp một số lượng lớn các bóng bán dẫn siêu nhỏ vào một con chip nhỏ. Năm 2006, diện tích chip dao động từ vài milimét vuông đến 350 mm vuông, với số lượng bóng bán dẫn lên tới một triệu bóng bán dẫn trên mỗi mm vuông.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển của công nghệ bán dẫn, các mạch tích hợp ngày càng có kích thước nhỏ hơn, để mỗi con chip có thể gói gọn được nhiều mạch hơn. Số lượng bóng bán dẫn trong mạch tích hợp tăng gấp đôi sau mỗi 1,5 năm. Điều này làm tăng công suất trên một đơn vị diện tích, giảm chi phí và tăng chức năng. IC thẻ hiệu quả hơn trong việc sử dụng năng lượng và cần ít năng lượng hơn để hoạt động, tăng phạm vi đọc của thẻ thụ động.
Phân loại chip RFID
Anten thẻ RFID
Ăng-ten thẻ RFID là một loại ăng-ten cảm ứng truyền thông được kết nối với mạch tích hợp thẻ, là một phần quan trọng của bộ phát đáp thẻ RFID. Ăng-ten nhận tín hiệu từ thiết bị dò tìm, sau đó truyền hoặc phản xạ tín hiệu nhận được tùy theo loại thẻ. Đối với các thẻ đang hoạt động, nó truyền tín hiệu; đối với thẻ bán thụ động hoặc thụ động, nó phản ánh tín hiệu. Đối với thẻ thụ động, ăng-ten cũng thu thập năng lượng từ sóng vô tuyến và cung cấp cho mạch tích hợp.
Hình dạng ăng-ten được xác định bởi tần số hoạt động của thẻ. Mặc dù thẻ có thể sử dụng cùng một IC nhưng những thay đổi về thiết kế ăng-ten cho phép thẻ có những đặc điểm và hành vi hoàn toàn khác nhau. Ăng-ten có thể có dạng cuộn xoắn ốc, lưỡng cực đơn, lưỡng cực kép (vuông góc với nhau) hoặc lưỡng cực gấp.
Trong số các loại cơ bản, có nhiều biến thể về hình dạng ăng-ten, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và khả năng của người thiết kế. Các tần số và vật liệu khác nhau cũng có thể ảnh hưởng đến thiết kế ăng-ten. Ví dụ: ăng-ten HF và ăng-ten UHF có thiết kế ăng-ten khác nhau do nguyên lý hoạt động khác nhau. Cũng có sự khác biệt trong việc chế tạo ăng-ten. Các thông số cơ bản và các chỉ số kỹ thuật của hai anten (như bảng sau):
Phân loại ăng-ten
Do sự khác biệt về vật liệu dây, cấu trúc vật liệu và quy trình sản xuất, ăng-ten thẻ RFID có thể được chia thành các loại sau: ăng-ten khắc, ăng-ten in, ăng-ten quấn, ăng-ten bổ sung, ăng-ten gốm, v.v.
1. Ăng-ten khắc (ăng-ten khắc bằng đồng và ăng-ten khắc nhôm)
Ăng-ten khắc là quy trình sản xuất chủ đạo của ăng-ten RFID, có thị phần cao nhất và công nghệ trưởng thành nhất. Có hai phương pháp: phương pháp khắc truyền thống và phương pháp khắc chính xác.
Sự khác biệt lớn nhất giữa hai loại này là ăng-ten khắc chính xác có đường nét mượt mà và dung sai độ rộng đường truyền nhỏ. Độ rộng đường tối thiểu của khắc nhôm có thể đạt tới 0,1mm và độ rộng đường tối thiểu của ăng-ten khắc bằng đồng có thể đạt tới 0,05mm, nhưng chi phí sẽ tương đối cao.
Từ vật liệu, nó có thể được chia thành ăng-ten PET, ăng-ten PI (polyimide), ăng-ten PCB, v.v., trong đó ăng-ten PI chủ yếu được sử dụng cho khả năng chịu nhiệt độ cao, kháng hóa chất và các môi trường đặc biệt khác, trong khi ăng-ten PCB phù hợp cho các thẻ chống kim loại.
2. Ăng-ten in (bao gồm cả ăng-ten in 3D)
Ăng-ten in phải sử dụng trực tiếp mực dẫn điện đặc biệt hoặc miếng dán bạc để in mạch ăng-ten trên đế. Quá trình trưởng thành hơn là in ống đồng hoặc in lụa. Nó có ưu điểm là không khắc, không gây ô nhiễm rõ ràng, quy trình công nghệ ngắn, giao hàng nhanh và chi phí thấp.
Tuy nhiên, do điện trở lớn của mực dẫn điện hoặc bột bạc và sự khác biệt lớn về hiệu suất của vật liệu dẫn điện, hiệu suất sẽ bị suy giảm theo thời gian. Và vẫn còn một số vấn đề về tính nhất quán và độ bền của ăng-ten UHF.
3. Ăng-ten quấn đồng
Ăng-ten quấn đồng, sử dụng phương pháp quấn cuộn dây, quấn cuộn dây vào dụng cụ quấn dây và cố định nó. Nó quấn một số vòng nhất định theo yêu cầu tần số khác nhau. Ăng-ten chủ yếu được sử dụng cho các thẻ tần số thấp (125-134 kHz) và tần số cao (13,56 MHz), nhưng hiếm khi được sử dụng cho UHF (ngoại trừ ăng-ten được ghép nối với các mô-đun vi mô UHF).
Ưu điểm lớn nhất là nó vẫn cho hiệu suất tốt trong trường hợp diện tích hoặc âm lượng ăng-ten nhỏ. Nhưng nhược điểm của nó là: hiệu quả sản xuất thấp, giá thành cao, độ dày sản phẩm cao, khả năng chịu uốn kém.
4. Ăng-ten gốm
Ăng-ten gốm sử dụng chất nền gốm (alumina) làm chất nền và bột bạc làm thân dây. Và mẫu ăng-ten được in trên đế, sau đó thiêu kết ở nhiệt độ cao để tạo thành mạch ăng-ten.
Ăng-ten gốm có tính năng hoạt động ổn định và khả năng thích ứng mạnh mẽ với môi trường. Nhưng giá thành quá cao và không dễ lắp đặt. Nó phù hợp cho thẻ chống kim loại UHF và thẻ chống tháo rời kính chắn gió ô tô.
5. Ăng-ten mảnh
Đặc điểm của ăng-ten mảnh là nhận ra tính duy nhất của thẻ RFID. Nó thường được làm thành nhãn và dán trên bề mặt phẳng và sạch như niêm phong, thủy tinh, nhựa, bao bì carton. Và khi bạn phát hiện ra, ăng-ten sẽ bị phá hủy và không thể tái chế được.
Chất nền thẻ RFID
Chất nền của thẻ RFID là vật mang giữ chip RFID và ăng-ten lại với nhau. Ăng-ten thẻ được đặt hoặc in trên đế và sau đó IC được gắn vào ăng-ten này. Chất nền thường được làm bằng vật liệu dẻo như PVC,PET, Giấy, nhưng cũng có thể được làm bằng vật liệu cứng như PCB.
Chất nền phải có khả năng chịu được nhiều điều kiện môi trường khác nhau, chẳng hạn như nhiệt độ cao, độ ẩm cao, ánh sáng mặt trời, ăn mòn hóa học, hao mòn, v.v. Và vật liệu nền phải có khả năng tiêu tán tích tụ tĩnh điện, bề mặt in mịn để bố trí ăng-ten, độ bền và độ ổn định trong các điều kiện hoạt động khác nhau cũng như khả năng bảo vệ cơ học của ăng-ten, chip và các kết nối của chúng.
Ngoài ra, vật liệu nền có thể ảnh hưởng đến tần số thiết kế của ăng-ten; do đó, ảnh hưởng của vật liệu nền phải được tính đến khi điều chỉnh ăng-ten đúng cách.
Hình dạng thẻ RFID
Có nhiều hình dạng của thẻ RFID, chúng không bị giới hạn bởi kích thước và hình dạng tiêu chuẩn, đồng thời thành phần của chúng cũng khác nhau. Do đó, các quy trình đóng gói như sản xuất ăng-ten, tạo hình va chạm, liên kết chip và kết nối cũng rất đa dạng.
1. Lớp phủ RFID
Lớp phủ RFID là dạng thẻ RFID đơn giản nhất. Bạn có thể coi nó là sản phẩm bán thành phẩm vì tất cả các thẻ RFID đều bắt đầu dưới dạng lớp phủ, nhưng thực tế, nó là nhãn RFID có đầy đủ tính năng. Lớp phủ được làm bằng IC, ăng-ten, được gắn vào đế.
2. Nhãn RFID
Loại keo : Đây là sản phẩm phổ biến nhất trong ứng dụng thực tế. Nhãn này có lớp keo dính và dễ dán vào đồ vật, thích hợp dán nhãn hành lý hàng không, nhãn pallet, v.v.
Loại thẻ : Nó được sử dụng rộng rãi trong quần áo và vật phẩm, được đặc trưng bởi kích thước nhỏ gọn và có thể tái chế.
3. Thẻ RFID
Loại nhiều lớp : Có hai loại: áp suất nóng chảy và áp suất bịt kín. Việc nấu chảy và ép được thực hiện bằng tấm khảm và tấm PVC trên và dưới bằng cách gia nhiệt và ép. Vật liệu PVC được kết hợp với lớp khảm, sau đó được đục lỗ và cắt theo kích thước quy định.
Loại dán : Vật liệu trên và dưới của Transponder được dán lại với nhau bằng giấy hoặc các vật liệu khác bằng keo lạnh, sau đó cắt khuôn thành các tấm thẻ có kích thước khác nhau.
4. Thẻ có hình dạng đặc biệt
Vòng đeo tay RFID : Vòng đeo tay RFID rất dễ đeo và có nhiều chất liệu khác nhau, chẳng hạn như dây đeo cổ tay silicon, dây đeo cổ tay dệt, dây đeo cổ tay bằng giấy, dây đeo cổ tay PVC, có thể sử dụng một lần (chẳng hạn như y tế) hoặc tái sử dụng. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các công viên giải trí, tắm biển, các sự kiện hoặc hoạt động quy mô lớn, v.v.
RFID Keyfob : Nó thường được làm bằng nhựa ABS và vật liệu nhỏ giọt keo, nhỏ và tinh tế. Keyfob RFID có nhiều hình dạng khác nhau, chẳng hạn như giọt nước, hình tròn, hình vuông, hình dạng động vật, v.v. Nó rất dễ mang theo và có thể treo trên móc khóa hoặc túi xách, được sử dụng rộng rãi để quản lý kiểm soát truy cập.
Thẻ động vật : Nhãn động vật khác với các nhãn khác. Để thuận tiện cho việc quản lý động vật, nhãn động vật thường ở dạng ống thủy tinh tiêm, thẻ tai, vòng đeo tay có khóa, ghim nhận dạng nhúng, v.v.
