HỆ THỐNG RFID HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?

1. Hệ thống RFID là gì?

Trong một hệ thống RFID cơ bản, đầu tiên, các thẻ sẽ được tuần tự gắn vào tất cả các danh mục cần theo dõi. Các thẻ RFID này được thiết kế bằng một bảng vi mạch nhỏ xíu, đôi khi còn được gọi là một mạch tích hợp (IC) và được kết nối với một ăng-ten. Ứng dụng của hệ thống RFID trên hàng loạt các loại  thẻ trong đời sống như: như thẻ bảo vệ, thẻ nhân viên, nhãn mác, thẻ kiểm soát hàng hóa, tài sản công nghiệp… Bảng vi mạch này có chứa bộ nhớ để lưu mã của sản phẩm điện tử (EPC) và các biến thông tin khác để người sử dụng RFID có thể đọc, theo dõi bất cứ khi nào và bất cứ nơi đâu.

Đầu đọc RFID là một thiết bị  kết nối qua mạng ( cố định hoặc di động) với một ăng-ten, qua đó chúng vừa truyền tải điện năng, vừa truyền tải dữ liệu và các lệnh đến các thẻ gắn trong đầu đọc. Đầu đọc RFID hoạt động như một điểm truy cập cho tất cả các các thẻ nhớ, từ đó, các dữ liệu từ các thẻ nhớ này cung cấp sẽ được sử dụng để phục vụ cho công việc có chủ đích.

2. Thẻ RFID:

Một thẻ RFID cơ bản bao gồm một mạch tích hợp (còn có tên gọi là IC hay chip) gắn liền với một ăng-ten được in, khắc hay dán trên một bề mặt thường là có chất liệu là giấy hay polyethylene Therephtalate (PET). Khi các chip và ăng –ten được dát lại với nhau thì đó là lúc ăng ten và chip được kích hoạt. Sau đó chúng được kẹp giữa một nhãn in và mối ghép được củng cố bằng một lớp nhựa hoặc keo chuyên dụng hoặc được khảm vào một khung bảo vệ bền hơn.

3. Chip trong thẻ RFID:

Chip của thẻ  RFID hay mạch tích hợp (IC) sẽ cung cấp những đặc trưng, bộ nhớ, và các tính năng mở rộng chức năng cho thẻ. Các chip được lập trình sẽ được đọc bằng thẻ nhận dạng chuyên biệt (TID), một dãy mã số duy nhất mà nhà sản xuất thiết lập trong bộ nhớ chip. Bộ nhớ ghi  chép dữ liệu để lưu trữ, theo dõi duy nhất 1 loại mặt hàng tương ứng với dãy mã số trong bộ chip, chúng còn được gọi là mã sản phẩm điện tử hoặc EPC.

4. Mã sản phẩm điện tử (EPC): 

Mã sản phẩm điện tử (EPC) được lưu trữ trong bộ nhớ chip của thẻ được ghi vào thẻ bằng một máy in RFID và có hình dạng của một chuỗi 96-bit của dữ liệu. 8 bit đầu tiên là một tiêu đề trong đó xác định các phiên bản của giao thức. 28 bit tiếp theo xác định các tổ chức quản lý dữ liệu cho thẻ nhớ; 24 bit tiếp theo là một hệ dữ liệu ghi nhớ các đặc trưng của đối tượng, xác định các loại sản phẩm; 36 bit cuối cùng dành để ghi nhớ mã số đặc biệt của thẻ. Tổng số mã sản phẩm điện tử có thể được sử dụng như một chìa khóa mà chúng ta có thể dùng nó để xác định duy nhất một loại sản phẩm, đối tượng cụ thể trong toàn bộ sơ sở dữ liệu toàn cầu.!

5. Ăng-ten trong thẻ RFID:

Ăng- ten trong thẻ RFID thu thập năng lượng và chuyển nó vào chip để khởi động chúng hoạt động. Nói chung, diện tích ăng-ten của thẻ nhớ càng lớn, thì năng lượng nó thu thập và truyền tải về chip càng lớn, và phạm vi nhận dạng của đầu đọc trên thẻ càng tăng. 

Không có ăng – ten hoàn hảo cho tất cả các ứng dụng. Mỗi ứng dụng lại có một mặc định ăng-ten riêng. Một số thẻ nhớ có thể được tối ưu hóa cho một dải  tần số  đặc biệt riêng, trong khi một số khác thì lại có thể điều chỉnh, thay đổi dải tần số trong trường hợp phải hoạt động trong môi trường có chất liệu mà thông tin vô tuyến không thể hoạt động để truyền đi được, ví dụ như một số chất lỏng và kim loại… Ăng-ten trong thẻ nhớ RFID có thể được làm từ nhiều loại chất liệu; bên cạnh đó, chúng có thể in, khắc, ấn, hoặc đóng dấu bằng một loại mực có khả năng dẫn điện, hay thậm chí là kết tủa từ  hơi hóa chất, lắng đọng lại trên mặt nhãn cần nhận diện. 

Thẻ mà chỉ có một ăng-ten duy nhất thì lại không phải là đáng tin cậy như với các thẻ có nhiều ăng-ten. Tại sao? Bởi vì với một ăng- ten duy nhất, sự xác lập của thẻ RFID có thể dẫn đến “vùng chết”, hoặc các khu vực trên thẻ mà các tín hiệụ nhận dạng không thể hoạt động do ăng- ten không tích đủ năng lượng điện cần thiết trên chip và tương tác với đầu đọc. Một thẻ RFID với ăng-ten kép  thì lại có khả năng có thể loại bỏ các “vùng chết” và tăng khả năng nhận dnagj của mình. Tuy nhiên để làm được như thế thì chúng đòi hỏi phải có một chip chuyên ngành.

6. Đầu đọc RFID:

Một đầu đọc RFID, còn được gọi là  bộ hỏi, là một thiết bị dùng để kết nối, tương tác giữa các dữ liệu trong thẻ với các phần mềm dữ liệu của doanh nghiệp. Người sử dụng có thể tương tác với thẻ RFID trong các lĩnh vực mà mình muốn kiểm soát thông qua các thao tác: Kiểm kê liên tục đơn giản, lọc tìm đối tượng tương ứng với mã số thẻ nhất định, viết hoặc mã hóa để chọn thẻ,..vv

Đầu đọc RFID  sử dụng một ăng-ten gắn liền với thu thập dữ liệu từ các thẻ. Sau đó thì chuyển dữ liệu đến một máy tính để xử lý. Cũng như các thẻ RFID, đầu đọc RFID cũng có nhiều kích cỡ và phân ra nhiều loại đầu đọc khác nhau. Một đầu đọc RFID có thể được gắn vào một vị trí cố định trong một cửa hàng hoặc nhà máy, hoặc được tích hợp vào một thiết bị di động như  máy quét cầm tay, máy quét di động,..vv Ngoài ra, đầu đọc RFID cũng có thể được nhúng vào trong các thiết bị điện tử, linh kiện và thậm chí là cả trong dung môi.

7. Ăng-ten trong thẻ RFID:

Bộ hỏi RFID  và  ăng-ten đầu đọc làm việc cùng nhau để đọc thẻ. Ăng –ten của đầu đọc chuyển đổi dòng điện thành sóng điện từ mà sau đó được chiếu vào điểm mà chúng có thể được nhận diện bởi  ăng-ten thẻ, rồi lại tiếp tục chuyển đổi trở lại thành dòng điện. Cũng giống như ăng-ten thẻ RFID, có nhiều loại ăng-ten đầu đọc khác nhau. Vì thế, cần lựa chọn ăng-ten đầu đọc cho phù hợp với ứng dụng và môi trường sử dụng.  

Hai loại ăng-ten trong đầu đọc thông thường nhất là ăng-ten dạng thẳng (ăng-ten tuyến tính) và ăng-ten dạng tròn phân cực. Ăng-ten dạng thẳng phát xạ những tia tuyến tính có phạm vi lan tỏa rộng và tần sóng cao, nhằm mục đích để tín hiệu nhận dạng của chúng có thể xâm nhập xuyên qua các loại chất liệu khác nhau để đọc được thẻ RFID. Ăng-ten tuyến tính rất nhạy cảm với các thẻ định hướng. Tùy thuộc vào góc định vị của thẻ, kết cấu thẻ, vị trí ăng-ten tuyến tính trên thẻ RFID mà đầu đọc có thể mất một khoảng thời gian khó khăn mới nhận dạng được thẻ. Ngược lại, với loại ăng-ten tròn phân cực thì độ nhạy cảm để định hướng vị trí thẻ lại ít hơn, nhưng lại không có khả năng cung cấp năng lượng điện cao như ăng-ten tuyến tính.

Việc lựa chọn loại ăng-ten phù hợp cũng tùy thuộc vào phạm vi khoảng cách giữa đầu đọc RFID và các thẻ mà nó cần nhận dạng. Phạm vi khoảng cách này được gọi là phạm vi đọc. Ăng-ten đầu đọc RFID hoạt động ở tầm ngắn hay tầm xa. Trong trường hợp phạm vi đọc là tầm ngắn thì phạm vi để đầu đọc có thể quét được thẻ phải thấp hơn 30cm. Và ăng-ten đầu đọc sử dụng cơ chế ghép từ tính để tăng cường khả năng tương tác nhanh, chính xác và hiệu quả hơn giữa thẻ và đầu đọc RFID. Dĩ nhiên, đối với phạm vi đọc là tầm ngắn này thì khả năng quét thẻ sẽ không bị ảnh hưởng hay bị cản trở bởi  các vật liệu khác như chất điện môi, nước và kim loại.. xuất hiện xen giữa trong phạm vi này.

Còn đối với trường hợp phạm vi đọc có tầm xa, tức khoảng cách giữa đầu đọc và thẻ lớn hơn 30cm và thậm chí còn có thể lên tới hàng chục mét, thì ăng-ten đầu đọc sẽ vẫn sử dụng cơ chế tiếp nối sóng từ và các chất điện môi xen ngang có thể làm suy yếu sự tương tác nhận dạng giữa đầu đọc và các thẻ RFID với nhau.

8. Quản lý đầu đọc và phần mềm hỗ trợ ứng dụng:

Bộ phận quản lý  đầu đọc và phần mềm hỗ trợ ứng dụng, được coi như một bộ phận trung gian, giúp kết nối đầu đọc RFID với các ứng dụng cần tương tác. Các phần sụn ( thuật ngữ trong lĩnh vực toán-tin) sẽ gửi lệnh điều khiển đến đầu đọc RFID và tiếp tục nhận dữ liệu mà đầu đọc thẻ tải về.

9. Triển khai một hệ thống RFID:

Để có thể triển khai, thiết lập một hệ thống RFID đòi hỏi cần có sự tham gia của rất nhiều và đa chủng loại các bộ phận khác nhau, như: chip (mạch tích hợp), ăng-ten thẻ, đầu đọc, ăng-ten đầu đọc, bộ quản lý đầu đọc, phần mềm ứng dụng… Khi các bộ phận này được tổ hợp, kết nối với nhau;  số sản phẩm được sáng tạo ra, ứng dụng từ chúng là vô hạn.

 Có thể tống kết chung rằng, hệ thống RFID được ứng dụng để giúp cải thiện đáng kể chất lượng, thậm chí quyết định cả hình thức hoạt động của hàng loạt hoạt động: kinh doanh, hàng tồn kho, sản xuất,  dịch vụ chăm sóc khách hàng… của doanh nghiệp.