Sơ lược về cấu trúc của thẻ nhãn RFID
Thẻ RFID, cùng với hệ thống đầu đọc thẻ RFID, ăng-ten và các thiết bị ngoại vi, tạo thành một hệ thống RFID. Như các bạn đã biết, thẻ RFID truyền sóng điện từ ghép nối quy nạp và tán xạ ngược để giao tiếp với đầu đọc thẻ. Nhưng những thẻ RFID này được tạo ra như thế nào? Hãy thảo luận về các thành phần của thẻ bao gồm chip RFID và cấu tạo của nó.
Cấu tạo của thẻ RFID
Thẻ RFID được cấu tạo như thế nào? Thẻ nhãn RFID được làm từ ba thành phần khác nhau: chip RFID, là mạch tích hợp (IC), ăng-ten và lớp vỏ của nó. Một nhà sản xuất thẻ thường không sản xuất tất cả ba thành phần. IC thường được thiết kế và chế tạo bởi nhà sản xuất chất bán dẫn, trong khi ăng-ten thường được thiết kế và chế tạo bởi nhà sản xuất thẻ. Thẻ có sẵn ở nhiều kích thước, kiểu dáng và hình thức khác nhau và chúng có thể được tùy chỉnh cho một ứng dụng cụ thể. Trừ khi bạn cần một số lượng thẻ rất lớn, bạn nên cố gắng sử dụng các loại thẻ có sẵn vì thẻ tùy chỉnh có thể rất tốn kém.
CHIP RFID (IC)
IC, còn được gọi là mạch điện tử, vi mạch hoặc chip, được thiết kế và sản xuất bởi một nhà sản xuất chất bán dẫn.
IC có một đơn vị logic sẽ đưa ra quyết định và cung cấp bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu. Trên thực tế, vi mạch là một bộ vi xử lý nhỏ, và những bộ vi xử lý mới nhất có từ 40 đến 50 nghìn bóng bán dẫn, nhiều hơn so với máy tính IBM ban đầu. IC cần nguồn để hoạt động. Nguồn này có thể đến từ pin trên thẻ (trong thẻ RFID Active) hoặc có thể thu được từ năng lượng vô tuyến được phát ra bởi ăng-ten của đầu đọc thẻ RFID (trong thẻ RFID Passive). Một phần của vi mạch được sử dụng để kiểm soát nguồn điện.
Logic xử lý thực hiện giao thức truyền thông. Nó cũng được sử dụng để xử lý các tín hiệu và mã hóa / giải mã các bit kỹ thuật số trong quá trình giao tiếp giữa đầu đọc thẻ và thẻ. Bộ nhớ trên vi mạch có thể được chia thành các khối khác nhau, được gọi là các ngân hàng bộ nhớ. Một khối có thể là loại chỉ đọc, loại chỉ ghi một lần hoặc loại ghi nhiều lần. Thẻ sử dụng bộ nhớ có thể xóa bằng điện, có thể lập trình, chỉ đọc (EEPROM). Loại bộ nhớ này không yêu cầu nguồn điện liên tục để lưu trữ dữ liệu. Do đó, dữ liệu được lưu trữ trên thẻ được lưu giữ trong một thời gian dài (vài năm), ngay cả khi thẻ không có nguồn trong khoảng thời gian này. Loại dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ phụ thuộc vào giao thức được sử dụng. IC có thể lưu trữ ID thẻ, mã định danh đối tượng, mật khẩu và mã phát hiện lỗi như mã dự phòng theo chu kỳ (CRC). IC được tạo ra trên một tấm wafer bán dẫn lớn. Một tấm wafer có thể chứa 40.000 IC. Sản xuất vi mạch đòi hỏi trang thiết bị phòng sạch hiện đại. Các loại IC hoàn thiện được kiểm tra chặt chẽ để đảm bảo chức năng. Với những tiến bộ trong công nghệ bán dẫn, các vi mạch ngày càng trở nên nhỏ hơn – nhỏ như hạt cát. IC càng nhỏ thì chi phí và công suất cần thiết để vận hành nó càng ít. Việc làm cho các IC thẻ hiệu quả hơn trong việc sử dụng năng lượng và cần ít năng lượng hơn để hoạt động làm tăng phạm vi đọc của các thẻ thụ động. IC càng nhỏ thì chi phí và công suất cần thiết để vận hành nó càng ít.
Các vi mạch trên mỗi tấm wafer cần được cắt và tách rời, sau đó được gắn vào một ăng-ten thẻ. Khi kích thước của vi mạch giảm xuống, cần có thiết bị chính xác hơn để kết nối nó với ăng-ten, điều này có thể làm tăng chi phí lắp ráp thẻ.
TAG ANTENNA
Ăng-ten là phần lớn nhất của thẻ và được kết nối với IC thẻ. Ăng-ten nhận tín hiệu từ đầu đọc và tùy thuộc vào loại thẻ, nó truyền hoặc phản xạ lại tín hiệu đã nhận. Đối với các thẻ RFID Active, nó truyền tín hiệu, và đối với các thẻ RFID Semi Passive và Passive, nó phản hồi lại các tín hiệu. Đối với thẻ Passive, ăng-ten cũng thu năng lượng từ sóng vô tuyến và cung cấp cho vi mạch.
Hình dạng của một ăng-ten được xác định bởi tần số mà thẻ hoạt động. Mặc dù các thẻ có thể sử dụng cùng một vi mạch, nhưng các loại ăng ten khác nhau trong thiết kế ăng-ten cho phép các thẻ có các thuộc tính và cách sử dụng hoàn toàn khác nhau. Ăng-ten có thể có hình dạng là một cuộn xoắn ốc, một lưỡng cực đơn, lưỡng cực kép (một cực vuông góc với nhau) hoặc một lưỡng cực gấp khúc. Trong các loại cơ bản này có nhiều biến thể về hình dạng ăng ten, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và khả năng của nhà thiết kế. Ăng-ten được thiết kế cho một tần số hoạt động cụ thể và sau đó được điều chỉnh theo đặc tính của vật liệu được gắn thẻ. Tần số được chỉ định xác định chiều dài ăng-ten, nhưng chiều dài ăng-ten thực tế thường được giảm xuống bằng cách sử dụng thiết kế ăng-ten một cách sáng tạo.
Ăng-ten thường được làm bằng các dải kim loại mỏng bằng đồng, nhôm hoặc bạc. Các dải kim loại này được đặt ở trên đế với tốc độ cao, sử dụng một trong ba phương pháp khác nhau: ăn mòn đồng, dập lá và in. In là quy trình nhanh nhất và ít tốn kém nhất trong cả ba quy trình, nhưng các ăng-ten được tạo ra bằng phương pháp này kém hiệu quả hơn so với các ăng-ten được tạo ra bằng hai phương pháp kia. Bởi vì nhiều thẻ sẽ được bao gồm trong nhãn và chuyên môn của nhà sản xuất nhãn là in ấn, một ăng-ten in màn hình sử dụng mực dẫn điện có chứa đồng, niken hoặc carbon sẽ làm cho quá trình tạo thẻ ít tốn kém hơn và sẽ tích hợp nó với quá trình tạo nhãn.
CHẤT NỀN
Chất nền giữ tất cả các thành phần trên thẻ lại với nhau. Ăng-ten thẻ được đặt hoặc in trên thẻ, và sau đó vi mạch được gắn vào ăng-ten này. Nền thường được làm từ vật liệu dẻo như nhựa mỏng, nhưng nó cũng có thể được làm từ vật liệu cứng. Hầu hết các thẻ thụ động sử dụng chất nền được làm từ vật liệu dẻo có độ dày từ 100 đến 200 nm. Vật liệu nền phải có khả năng chịu được các điều kiện môi trường khác nhau mà thẻ có thể đi qua trong vòng đời của nó. Một số vật liệu được sử dụng cho chất nền như là polyme, PVC, Polyethylenetherephtalat (PET), phenol, polyeste, styren và thậm chí cả giấy. Vật liệu nền phải giúp tiêu tán sự tích tụ, bề mặt in nhẵn để bố trí ăng-ten, độ bền và độ ổn định trong các điều kiện hoạt động khác nhau, và bảo vệ cơ học cho ăng-ten, chip và các kết nối của chúng. Một số điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến bề mặt là nhiệt, độ ẩm, độ rung, hóa chất, ánh sáng mặt trời, mài mòn, va đập và ăn mòn. 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 xem xét trong quá trình điều chỉnh ăng ten thích hợp.
Một mặt của thẻ RFID thường được phủ một lớp vật liệu kết dính để giúp cho việc gắn thẻ RFID vào một vật thể. Vật liệu kết dính phải có khả năng chịu được các điều kiện môi trường thích hợp. Đôi khi, một lớp phủ bảo vệ được làm từ các vật liệu như PVC, nhựa epoxy hoặc giấy kết dính được thêm vào để bảo vệ thẻ khỏi các tác động của môi trường.
LỚP VỎ NGOÀI
INLAYS
Thẻ thường bắt đầu dưới dạng inlay, về cơ bản là một thẻ hoàn chỉnh sẵn sàng được tích hợp vào nhãn dán hoặc được đóng gói vào thành thẻ nhựa cứng. Inlay bao gồm một vi mạch, một ăng-ten, được gắn vào chất nền. Thông thường, lớp nền không có chất kết dính. Các thẻ được cung cấp trên một cuộn liên tục và được các nhà sản xuất nhãn dán tích hợp vào cùng với thẻ RFID Inlay
LABEL
Label hay con gọi là nhãn thông minh, là nhãn giấy hoặc nhựa bao gồm một lớp phủ RFID. Nhãn thông minh có chất kết dính và thường được sử dụng bằng cách bóc và dán, kết hợp với máy in RFID / bộ mã hóa RFID để tạo một ứng dụng RFID đơn giản. Chúng có nhiều kích cỡ khác nhau, phổ biến nhất là 4 x 6 inch, 2 x 4 inch hoặc 1 x 2 inch nhưng bạn cũng có thể nhận được các nhãn có kích thước và hình dạng khác.
TAG
Các lớp phủ RFID đôi khi được gói gọn bên trong một vỏ nhựa cứng. Vỏ được làm bằng vật liệu mờ RF như PET, Polypropylene (PP), Polyacetate (POM), Polycarbonate (PC), Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), Polyamide 66P (A66) và Elastomère (EPDM). Các thẻ được đóng gói để bảo vệ chúng khỏi môi trường khắc nghiệt. Ví dụ: một thẻ gắn vào hộp nhựa có thể tái sử dụng (RPC) được sử dụng trong nhà máy chế biến thực phẩm sẽ gặp phải nhiệt độ, áp suất và hơi nước cao khi hộp đựng được làm vệ sinh. Các thẻ này được sử dụng để theo dõi tote, tàu sân bay và pallet trong hệ thống vòng kín và các tài sản cho mượn trong chuỗi cung ứng. Một số trường hợp có thể cung cấp một phương pháp gắn thẻ chắc chắn hơn, chẳng hạn như bắt vít hoặc tán đinh vào đối tượng.
