RFID Tags là gì – Cấu tạo thẻ RFID – Các loại thẻ RFID

Thẻ RFID là thành phần cơ bản của bất kỳ hệ thống RFID nào. Vậy công nghệ này được cấu tạo như thế nào, hoạt động ra sao, và làm sao để ứng dụng hiệu quả RFID Tags cho doanh nghiệp của bạn?

RFID Tags là gì

RFID Tags hay Thẻ RFID là một loại hệ thống theo dõi sử dụng tần số vô tuyến để tìm kiếm, xác định, theo dõi và giao tiếp với các vật phẩm và con người. Về cơ bản, thẻ RFID là nhãn thông minh có thể lưu trữ một loạt thông tin từ số sê-ri, đến mô tả ngắn và thậm chí cả các trang dữ liệu. Một số thẻ RFID bao gồm các tính năng bảo mật mật mã để xác minh và xác thực ở mức độ cao. Thẻ RFID thường được xác định bằng tần số vô tuyến của chúng: tần số thấp (LF), tần số cao (HF) và tần số siêu cao (UHF).

Nhờ khả năng đọc xuyên qua nhiều điều kiện và vật liệu đặc biệt như bê tông, băng đá, tuyết,… RFID được ưa chuộng sử dụng trong các môi trường thách thức mà mã vạch hay các công nghệ khác không thể phát huy hiệu quả.

Cấu tạo thẻ RFID

Thông thường, thẻ RFID bao gồm ba bộ phận căn bản nhất là chip, ăng ten và chất nền.

Chip RFID: Chip là bảng mạch tích hợp có chứa bộ nhớ và một bộ vi xử lý. Đối với thẻ RFID thụ động, Nó được thiết kế như nguồn năng lượng có thể nhận năng lượng radio từ ăng ten của hệ thống RFID. Mặt khác, với thẻ RFID chủ động, nguồn năng lượng này được lấy từ pin của thẻ.

Ăng ten: Là bộ phận được kết nối với chip và chiếm phần lớn trong nhãn RFID. Ăng ten được làm từ vật dẫn điện và tùy vào từng loại thẻ RFID mà có chức năng nhận dữ liệu, phản xạ hoặc truyền lại tín hiệu radio. Đối với thẻ RFID thụ động, tín hiệu sẽ được phản xạ lại. Ngoài ra, ăng ten cũng thực hiện thu năng lượng từ sóng radio để cung cấp cho Chip. Còn với thẻ RFID chủ động, tín hiệu sẽ được ăng ten truyền lại về hệ thống.

Chất nền: thường là một tấm polymer hoặc tấm nhựa có khả năng chịu được tác động của môi trường. Chất nền có nhiệm vụ gắn các bộ phận của thẻ RFID với nhau cũng như bảo vệ thẻ RFID trong suốt thời gian hoạt động.

Ngoài ra, chúng ta có thể bắt gặp một số thẻ RFID được trang bị một lớp vỏ bảo vệ để đảm bảo hoạt động thẻ trong các môi trường khắc nghiệt. Bên cạnh đó, một số loại thẻ RFID đặc biệt có thể có thêm những bộ phận chuyên biệt, như thẻ RFID chủ động ngoài ba bộ phận trên, sẽ còn có thêm pin năng lượng, bộ phát tín hiệu và cả cảm ứng.

Các loại RFID Tags

Nhìn chung, ta có thể phân loại RFID Tags theo tần số hoặc theo phương thức giao tiếp với đầu đọc.

I. Phân loại RFID Tags theo tần số

I.1. RFID tần số thấp (LF)

Đây là loại hệ thống hoạt động ở mức tần sóng từ 30KHz đến 300KHz. Thông thường, RFID tần số thấp hoạt động ở mức sóng 125KHz và cung cấp phạm vi đọc là 10 cm. Mặc dù không được đánh giá cao về tốc độ đọc, nhưng loại hệ thống này có ưu điểm là ít bị nhiễu sóng hơn khi có sự can thiệp của các chất kim loại rắn và lỏng. Do đó, RFID LF được ứng dụng phổ biến trong kiểm soát và theo dõi sự phát triển của vật nuôi trong ngành chăn nuôi.

I.2. RFID tần số cao (HF)

RFID HF có mức tần số dao động từ 3MHz đến 30MHz. Hệ thống này cung cấp phạm vi đọc từ 10cm đến 1m và hoạt động ở mức dóng 13,56 MHz. Với đặc tính về độ nhạy trung bình và tính can thiệp dễ dàng bởi các yếu tố bên ngoài, hệ thống RFID tần số cao được ứng dụng rộng rãi trong thanh toán và truyền dữ liệu.

I.3. RFID tần số siêu cao (UHF)

Là loại có bước sóng nhạy cảm nhất, hệ thống RFID tần số siêu cao (UHF) có mức tần số hoạt động từ 300MHz đến 3GHz. Để có thể hoạt động được, RFID UHF phải đáp ứng được các tiêu chuẩn UHF Gen 2 cho RFID có mức băng tần là 860 – 960MHz. Hệ thống này có phạm vi đọc tới 12m, có chi phí sản xuất thấp hơn nhưng cho tốc độ đường truyền vượt trội hơn hẳn so với RFID tần số thấp và tần số cao. UHF vì thế mà được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như quản lý và kiểm tra hàng hóa, cấu hình thiết bị truyền thông vô tuyến.

II. Phân loại RFID Tags theo phương thức giao tiếp với đầu đọc

II.1. Thẻ RFID chủ động (Active RFID tag)

Cấu tạo hệ thống RFID chủ động (Active RFID system)

• Đầu đọc (Reader) hay bộ dò RFID (Interrogator)
• Ăng ten RFID (Antenna)
• Thẻ RFID chủ động (Active RFID tag)

Cấu tạo thẻ RFID chủ động (Active RFID tag)

• Ăng ten bên trong của thẻ
• Vi mạch (Microchip) hoặc mạch tích hợp (IC – Integrated Circuit)
• Thẻ RFID thụ động sở hữu nguồn năng lượng riêng (bằng pin) bên trong cho phép thẻ có phạm vi đọc cực dài cũng như bộ nhớ lớn. Thông thường, pin của thẻ có tuổi thọ từ 3 – 5 năm.

Đầu đọc thẻ RFID trên thị trường hiện nay cũng được chia thành nhiều loại. Đọc thêm bài viết về đầu đọc thẻ RFID để hình dung được cách phân loại và tiêu chí lựa chọn phù hợp

Phân loại và nguyên lý hoạt động thẻ RFID chủ động

Về cơ bản, thẻ RFID được phân thành 2 loại: Transpoder và Beacon

• Transponder: Trong hệ thống sử dụng Transponder, đầu đọc sẽ gửi tín hiệu trước, và sau đó các Thẻ Transponder sẽ gửi tín hiệu trở lại với thông tin liên quan. Thẻ Transponder rất hiệu quả vì tiết kiệm pin khi thẻ nằm ngoài phạm vi của đầu đọc. Thẻ Transponder thường được ứng dụng trong hệ thống kiểm soát truy cập an toàn và hệ thống thanh toán trạm thu phí.
• Beacon: – Với hệ thống sử dụng Beacon, thẻ sẽ không đợi tín hiệu của đầu đọc. Thay vào đó, đúng với tên gọi, thẻ sẽ chủ động ‘báo hiệu’ hoặc gửi thông tin cụ thể của nó sau mỗi 3 – 5 giây. Beacon được ứng dụng phổ biến trong ngành dầu khí, ngành khai khoáng và theo dõi hàng hóa trong siêu thị hoặc chuỗi phân phối.

Được xử lý trong điều kiện môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ và độ ẩm khắc nghiệt, hầu hết các thẻ RFID đều được bọc trong một lớp vỏ chắc chắn. Do kích thước của pin, mạch điện và phần vỏ ngoài khá bền, thẻ RFID chủ động thường lớn hơn nhiều so với thẻ thụ động. Ngoài ra, một số thẻ có thể có các cảm biến trên bo mạch để theo dõi thông số môi trường như: độ ẩm, nhiệt độ…

Phạm vi đọc của thẻ RFID chủ động

Thẻ RFID chủ động có băng tần số siêu cao và có phạm vi đọc cách xa hàng trăm mét. Nhưng để tiết kiệm pin, chúng có thể được đặt mức công suất thấp hơn để đạt được phạm vi đọc khoảng 100 mét.

Ưu điểm thẻ RFID chủ động

• Phạm vi đọc cực kỳ dài
• Có thể tích hợp với các công nghệ khác (GPS, cảm biến, v.v.)
• Kết cấu chắc chắn và chịu được hao mòn thời tiết

II.2. Thẻ RFID thụ động (Passive RFID tag)

Cấu tạo hệ thống RFID thụ động (Passive RFID system)

• Đầu đọc (Reader) hay bộ dò RFID (Interrogator)
• Ăng ten RFID (Antenna)
• Thẻ RFID thụ động (Passive RFID tag)

Cấu tạo thẻ RFID thụ động (Passive RFID tag)

• Ăng ten bên trong của thẻ
• Vi mạch (Microchip) hoặc mạch tích hợp (IC – Integrated Circuit)
• Thẻ RFID thụ động không có nguồn điện bên trong.

Nguyên lý hoạt động thẻ RFID thụ động

Đúng như tên gọi, thẻ RFID thụ động sẽ chờ tín hiệu từ đầu đọc. Đầu đọc sẽ truyền năng lượng đến ăng-ten và chuyển nó thành sóng RF. Sóng RF này sẽ được đưa vào vùng đọc. Khi thẻ được đọc trong vùng đọc, ăng-ten bên trong của thẻ RFID sẽ lấy năng lượng từ sóng RF. Năng lượng di chuyển từ ăng-ten của thẻ đến vi mạch và cung cấp năng lượng cho chip, tạo ra tín hiệu trở lại hệ thống RF.

Hay nói cách khác, trong hệ thống RFID thụ động, đầu đọc và ăng ten là hai bộ phận sẽ tự động gửi tín hiệu vô tuyến đến các thẻ RFID. Từ đó, thẻ RFID sẽ được khởi động và phản hồi cho đầu đọc.

Phạm vi đọc của thẻ RFID thụ động

Loại thẻ này có khả năng hoạt động ở tần số thấp, tần số cao và cả tần số cực cao. Phạm vi đọc của hệ thống thụ động này khá giới hạn – không quá 10m.

Phân loại thẻ RFID thụ động

Trên thị trường, các thẻ RFID thụ động thường được chia thành 2 loại: Thẻ RFID inlays và thẻ RFID cứng

• Tem RFID Inlays còn được chia thành tem Inlays khô (Dry Inlays) và tem Inlays ướt (Wet Inlays). Trong đó, tem Inlays ướt sẽ có phủ thêm chất kết dính. Còn tem Inlays khô thì không có chất kết dính, do đó bạn sẽ cần sử dụng chất kết dính bên ngoài hoặc một chất khác để giúp bạn dính tem lên bề mặt.
• Thẻ RFID cứng: được làm bằng nhựa, kim loại, gốm và thậm chí là cao su. Có độ bền cao. Thẻ có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau và thường được thiết kế cho một chức năng, vật liệu hoặc ứng dụng nhất định.

Ưu điểm thẻ RFID thụ động

• Kích cỡ nhỏ
• Chi phí rẻ
• Thẻ mỏng hơn và linh hoạt hơn
• Có nhiều sự lựa chọn các loại thẻ RFID thụ động khác nhau
• Thẻ có thể tồn tại suốt đời mà không cần pin (tùy thuộc vào độ hao mòn)

II.3. Thẻ RFID bán chủ động (Battery-Assisted (BAP) Or Semi Passive RFID)

Thẻ RFID bán chủ động, về hình thức, trông giống thẻ RFID thụ động. Nhưng về nguyên lý hoạt động, lại giống thẻ RFID chủ động vì được tích hợp thêm nguồn điện (thường là pin) có trên chip để vận hành. Nhờ đó, thẻ có thể trực tiếp phản xạ tín hiệu thẳng tới đầu đọc RFID. Kết quả cuối cùng, đây là một dạng thẻ lai, cung cấp nhiều lợi ích của thẻ RFID chủ động, nhưng có mức giá gần với thẻ thụ động hơn.

Ưu điểm thẻ RFID bán chủ động

• Có thể hỗ trợ một số cảm biến và chức năng bộ nhớ
• Đọc khoảng cách trung bình – phạm vi dài hơn so với thẻ thụ động
• Chi phí thấp hơn các thẻ chủ động
• Giống như các thẻ chủ động, thẻ RFID bán chủ động bị giới hạn bởi thời lượng pin.

Ứng dụng RFID Tags

Thẻ RFID có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như truy xuất nguồn gốc hàng hóa, kiểm soát phương tiện, chăn nuôi hay thậm chí trong lĩnh vực y tế, như:

• Theo dõi hành lý tại sân bay
• Hệ thống thu phí điện tử
• Hệ thống chống trộm trong cửa hàng
• Theo dõi người tham dự
• Kiểm soát truy cập
• Truy xuất nguồn gốc hàng hóa
• Thư viện tự động
• Theo dõi danh sách bệnh nhân
• Quản lý giặt là