RFID là công nghệ nhận diện đối tượng bằng sóng vô tuyến mạnh mẽ, có thể cùng lúc nhận diện hàng loạt đối tượng với độ chính xác cao ở khoảng cách xa. Với tính năng nhận diện hiệu quả này, RFID đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, lĩnh vực như: quản lý và lưu trữ hàng hóa. Đặc biệt lĩnh vực thư viện được áp dụng rộng rãi hơn bao giờ hết. Khi mua sắm thiết bị như máy quét hoặc máy in mã vạch, bạn thường nghe thấy nhắc đến khả năng tương thích với RFID. Nhưng thực sự thì RFID là gì và nó hoạt động như thế nào?

Định nghĩa

RFID là gì? RFID là viết tắt của từ Radio Frequency Identification là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến. Khi đó cả hai thiết bị hoạt động thu phát sóng trong cùng tần số và tần số đó thường được sử dụng trong RFID là 125Khz hoặc 900Mhz .

Một thiết bị RFID được cấu tạo bởi 2 thành phần chính là thiết bị đọc và thiết bị phát mã có gắn chip. Trong đó thiết bị đọc được gắn anten thu phát sóng điện từ, còn thiết bị phát mã RFID được gắn với vật cần nhận dạng, mỗi thiết bị RFID có chứa một mã số nhất định sao cho không trùng lặp với nhau.

Nguyên lý hoạt động

Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) hoạt động dựa trên nguyên lý truyền tải dữ liệu qua sóng vô tuyến giữa các thiết bị. Nguyên lý hoạt động của nó bao gồm một chu trình hoạt động khá thông minh và tinh vi.

Bắt đầu với thiết bị đọc RFID, nó được thiết kế để phát ra sóng điện từ ở một tần số nhất định. Sóng này được phát ra liên tục trong một phạm vi xác định, tạo thành một vùng hoạt động cho thiết bị đọc. Khi một thiết bị phát mã RFID, hay còn gọi là RFID tag đi vào phạm vi hoạt động này, nó sẽ "cảm nhận" được sự hiện diện của sóng điện từ. Từ đó, RFID tag thu nhận năng lượng từ sóng điện từ và bắt đầu hoạt động.

RFID tag sau khi nhận năng lượng sóng điện từ, nó sẽ phản hồi lại cho thiết bị đọc bằng cách phát lại một tín hiệu. Tín hiệu này chứa thông tin mã số đặc trưng của tag, giống như một dạng định danh duy nhất cho mỗi tag. Lúc này, thiết bị đọc RFID sẽ nhận được tín hiệu phản hồi và xác định chính xác được RFID tag nào đang hoạt động trong phạm vi của mình.

Quá trình này diễn ra gần như ngay lập tức và liên tục, cho phép thiết bị đọc RFID nhanh chóng thu thập dữ liệu từ các tag trong vùng hoạt động. Sự tương tác này giữa thiết bị đọc và tag không chỉ giúp xác định vị trí của tag mà còn cung cấp thông tin định danh và các dữ liệu liên quan khác được lưu trữ trên chip của tag.

Hệ thống RFID

Thẻ RFID

Thẻ RFID (RFID Tag hay còn được gọi là transponder) là một thẻ gắn chip + Anten. Nó có thể thay thế hoàn toàn các thẻ mã vạch dán trên sản phẩm tại các siêu thị hoặc mã vạch dán trên sách tại các thư viện. Bạn không cần mất thời gian đưa thiết bị vào sát mã vạch để quét, RFID cho phép thông tin có thể được truyền qua những khoảng cách nhỏ mà không cần sự tác động hoặc tiếp xúc vật lý nào.

Thẻ RFID hiện nay được sử dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: Quản lý nhân sự, quản lý hàng hóa ra/vào siêu thị, nhà kho, hoặc trong lĩnh vực thư viện giúp quản lý lượng tài liệu ra vào và giúp tự động hóa quá trình mượn – trả tại thư viện. Ngoài ra, công nghệ RFID có thể giúp theo dõi động vật, quản lý xe cộ qua trạm thu phí và làm thẻ hộ chiếu.

Thiết bị đọc thẻ RFID

Thiết bị đọc thẻ RFID (hay còn gọi là đầu đọc – reader) để đọc những thông tin từ các thẻ. Đối với đầu đọc thẻ bạn có thể đặt cố định hoặc lưu động tùy theo mục đích và nhu cầu sử dụng.

Đầu đọc RFID là bộ não của hệ thống RFID và cần thiết cho bất kỳ hệ thống nào hoạt động. Đầu đọc, còn được gọi là bộ dò tín hiệu, là thiết bị truyền và nhận sóng vô tuyến để giao tiếp với các thẻ RFID. Đầu đọc RFID thường được chia thành hai loại riêng biệt – Đầu đọc RFID cố định và Đầu đọc RFID di động . Đầu đọc cố định ở một vị trí và thường được gắn trên tường, trên bàn, vào cổng hoặc các vị trí cố định khác.

Một tập hợp con phổ biến của trình đọc cố định là trình đọc tích hợp. Đầu đọc RFID tích hợp là đầu đọc có ăng-ten tích hợp thường bao gồm một cổng ăng-ten bổ sung để kết nối với ăng-ten bên ngoài tùy chọn. Đầu đọc tích hợp thường có tính thẩm mỹ cao và được thiết kế để sử dụng cho các ứng dụng trong nhà mà không cần lưu lượng lớn các mục được gắn thẻ.

Đầu đọc di động là thiết bị cầm tay cho phép linh hoạt khi đọc thẻ RFID trong khi vẫn có thể giao tiếp với máy tính chủ hoặc thiết bị thông minh. Có hai loại đầu đọc RFID Di động chính – đầu đọc có máy tính tích hợp, được gọi là Thiết bị Điện toán Di động và đầu đọc sử dụng kết nối Bluetooth hoặc Kết nối phụ với thiết bị thông minh hoặc máy tính bảng, được gọi là Sleds.

Đầu đọc RFID cố định thường có các cổng ăng-ten bên ngoài có thể kết nối ở mọi nơi từ một ăng-ten bổ sung đến tối đa 8 ăng-ten khác nhau. Với việc bổ sung bộ ghép kênh, một số đầu đọc có thể kết nối với tối đa 32 ăng-ten RFID. Số lượng ăng-ten được kết nối với một đầu đọc phụ thuộc vào vùng phủ sóng cần thiết cho ứng dụng RFID. Một số ứng dụng máy tính để bàn, chẳng hạn như kiểm tra vào và ra tệp, chỉ cần một vùng phủ sóng nhỏ, do đó, một ăng-ten hoạt động tốt. Các ứng dụng khác có vùng phủ sóng lớn hơn, chẳng hạn như vạch đích trong ứng dụng tính thời gian cuộc đua thường yêu cầu nhiều ăng-ten để tạo vùng phủ sóng cần thiết.

Antenna

Anten RFID là thành phần cần thiết trong hệ thống RFID vì chúng chuyển đổi tín hiệu của đầu đọc RFID thành sóng RF mà các thẻ RFID có thể nhận được. Nếu không có một số loại ăng-ten RFID, dù được tích hợp hay độc lập, thì đầu đọc RFID không thể gửi và nhận tín hiệu đúng cách đến các thẻ RFID.

Không giống như đầu đọc RFID, ăng-ten RFID là thiết bị câm nhận năng lượng trực tiếp từ đầu đọc. Khi năng lượng của đầu đọc được truyền đến ăng-ten, ăng-ten sẽ tạo ra trường RF và sau đó, tín hiệu RF được truyền đến các thẻ trong vùng lân cận. Hiệu quả của ăng-ten trong việc tạo sóng theo một hướng cụ thể được gọi là độ lợi của ăng-ten . Nói một cách đơn giản, mức tăng càng cao thì trường RF của ăng-ten sẽ càng mạnh và có phạm vi tiếp cận xa hơn.

Ăng-ten RFID phát ra sóng RFID dọc theo mặt phẳng ngang hoặc dọc, được mô tả là cực tính của ăng-ten. Nếu trường RF là một mặt phẳng nằm ngang, thì nó được mô tả là tuyến tính theo chiều ngang và nguyên tắc tương tự cũng áp dụng cho ăng-ten RFID tạo ra một mặt phẳng thẳng đứng.

Phân cực của ăng-ten có thể có tác động đáng kể đến phạm vi đọc của hệ thống. Chìa khóa để tối đa hóa phạm vi đọc là đảm bảo cực của ăng-ten thẳng hàng với cực của thẻ RFID. Ví dụ: nếu những thứ này không khớp với nhau, chẳng hạn như ăng-ten phân cực tuyến tính dọc và thẻ có ăng-ten phân cực tuyến tính nằm ngang, phạm vi đọc sẽ bị giảm nghiêm trọng.

Một ăng-ten phân cực tròn truyền sóng liên tục xoay giữa các mặt phẳng ngang và dọc để tăng tính linh hoạt cho ứng dụng bằng cách cho phép đọc các thẻ RFID theo nhiều hướng. Tuy nhiên, do năng lượng được phân chia giữa hai mặt phẳng, phạm vi đọc của ăng-ten phân cực tròn ngắn hơn so với ăng-ten tuyến tính có mức tăng tương tự.

Kết luận

Ứng dụng tiêu biểu và thiết thực nhất là chống mất trộm trong shop thời trang hay siêu thị hàng hóa. Khi đó các chip RFID tag sẽ được gắn với các mã số hàng hóa. Thiết bị RFID reader và antenna được gắn với bên ngoài cửa kiểm soát. Khi đó đồ vật, hàng hóa chưa được tháo chip ra ngoài cửa kiểm soát thì thiết bị Reader dễ dàng nhận thấy và phát ra cảnh báo. Ngoài ra còn một ứng dụng khác là sản xuất khóa chống trộm xe máy. Việc ứng dụng công nghệ RFID vào khóa chống trộm sẽ làm cho tên trộm phải bỏ cuộc. Công nghệ RFID đã thể hiện sự đa dạng trong ứng dụng và hiệu quả trong thực tiễn. Từ bảo vệ an ninh tại cửa hàng đến bảo mật cho phương tiện cá nhân, RFID đã mở ra những khả năng mới trong việc quản lý và bảo vệ tài sản cho con người.

‍