O leitor RFID, as antenas, os cabos, os periféricos e o ambiente de instalação formam uma zona de interrogação, também conhecida como zona de leitura. O nível de complexidade dessa zona é influenciado por seus arredores, que podem incluir vários objetos com potencial para causar reflexos, absorção ou interferência de sinal. Esses fatores podem levar a leituras não intencionais, obstruir as leituras desejadas e diminuir a capacidade de processamento da zona.
Para que uma zona de interrogação/leitura funcione de forma eficaz, é fundamental escolher e configurar cuidadosamente o hardware e o software adequados. Isso garantirá que todos os desafios ou restrições impostos pelo ambiente ou pelos procedimentos comerciais sejam abordados e superados. Antes de configurar a zona de interrogação, é importante ter uma compreensão clara de seus vários componentes.
FUNCIONALIDADE DO LEITOR
No campo da identificação por radiofrequência (RFID), os dispositivos conhecidos como leitores, leitores ou transceptores têm a finalidade de ler e gravar dados de e para tags. Eles têm a responsabilidade de fornecer energia às tags em sistemas passivos e semipassivos, facilitando a troca de dados entre eles e as tags e convertendo sinais analógicos em digitais e vice-versa.
Descrição da funcionalidade do leitor
Além disso, os leitores têm a capacidade de operar junto com dispositivos externos, como pilhas de luzes ou buzinas de alerta, que oferecem informações sobre o status do sistema, bem como dispositivos de acionamento que determinam a ativação e a desativação dos leitores. Esses periféricos são normalmente conectados às portas de E/S dos leitores.
Na zona de interrogação, os leitores têm a capacidade de interagir e gerenciar os sensores que estão localizados nas proximidades. Eles são responsáveis pela comunicação por meio de redes para informar os sistemas de back-end sobre os ativos ou mercadorias que estão monitorando.
Os leitores podem ser classificados como inteligentes ou burros, com base em seus recursos. Os leitores inteligentes são equipados com computadores integrados que usam programas para filtrar, combinar e analisar dados, convertendo-os em eventos significativos para o sistema back-end. Por outro lado, os leitores burros simplesmente leem os dados das tags e os enviam ao sistema back-end sem nenhum processamento. Esses tipos de leitores dependem muito de um produto de middleware para executar tarefas de filtragem e agregação e converter os dados em um formato significativo para o sistema back-end. A maioria dos leitores modernos se enquadra na categoria de leitores inteligentes.
O controle sobre os leitores é geralmente facilitado por meio de uma interface gráfica do usuário (GUI). Essa GUI geralmente é acessível por meio de uma interface da Web no navegador de Internet comercial de um computador ou por meio de um programa aplicativo básico. A seguir, os recursos comuns encontrados em uma GUI:
– Capacidade de ler e gravar em tags
– Opções de configuração para definições de rede
– Controle sobre as configurações da antena
– Recursos de ajuste de potência
– Opções de configuração da porta de entrada/saída
– Capacidade de atualizar o firmware
Para melhorar o desempenho, adicionar novos recursos ou corrigir problemas com o sistema atual, o leitor pode passar por atualizações de firmware. Essas atualizações são normalmente obtidas no site do fabricante e podem ser aplicadas ao leitoresde várias maneiras. Os dois métodos mais comuns são o método Pull, que envolve o download do novo firmware por meio do protocolo de transferência de arquivos (FTP) ou do protocolo de transferência de hipertexto (HTTP), e o método Push automatizado, em que o novo firmware é enviado automaticamente do host para o leitores . A escolha do método a ser usado é determinada pelo fabricante e pelo middleware utilizado durante o processo de instalação.
COMPONENTES PARA O LEITOR
COMPONENTES DO LEITOR
Um instrumento de interrogação é composto por um emissor, um receptor, um oscilador e um dispositivo de controle (processador).
GERADOR DE OSCILAÇÕES
O oscilador é responsável por fornecer um sinal de portadora para o modulador no transmissor e um sinal de referência para o demodulador nos circuitos do receptor.
SENDER
O transmissor do leitor é composto pelos seguintes componentes:
– Transmissor de banda base – Envia a onda portadora para alimentar os tags.
– Amplificador de potência – Aumenta os sinais gerados pelo oscilador.
– Modulador – ajusta a amplitude, a frequência ou a fase da onda de RF original para transmissão.
RECIPIENTE
O componente receptor do leitor é composto do seguinte:
– Amplificador – Aumenta a intensidade dos sinais recebidos da tag antes da demodulação
– Demodulador – Compara o sinal modulado com o original, extraindo assim as informações incorporadas.
O processador também é conhecido como unidade de controle.
O leitor tem um processador que executa as seguintes tarefas:
– Gerencia a comunicação de rede com o middleware ou o sistema back-end
– Executa os principais sistemas de operação do leitor
– Supervisiona as funções do leitor
– Regula a memória, incluindo ROM, RAM e armazenamento no disco rígido
Atualmente, um processador de sinal digital (DSP) normalmente inclui esses componentes, permitindo que o aspecto de rádio do leitor seja controlado por software e facilite atualizações e modificações.
As interfaces externas do leitor incluem diferentes tipos de portas de comunicação, como as portas seriais RS-232, RS-245 ou RS-422. Ele também tem interfaces de barramento serial universal (USB), Bluetooth e rede sem fio 802.11, bem como portas LAN, portas de E/S de uso geral e portas de antena essenciais. Essas portas de antena geralmente são encontradas em grupos de quatro ou oito, dependendo do fato de o leitor ser monostático ou biestático.
Os leitores podem ter várias fontes de energia. Ao configurar um leitor disponível comercialmente, é necessário ter acesso fácil a tomadas de 110 V ou 240 V CA, dependendo do local (EUA ou Europa). Os leitores portáteis podem ter uma bateria embutida, mas precisarão ser recarregados por meio de uma estação de acoplamento conectada a uma tomada CA. Em casos específicos, o Power Over Ethernet (POE) pode ser adequado, pois permite que o mesmo fio usado para a transferência de dados também forneça energia ao leitor .
Comparação entre leitores monostáticos e bistáticos
Os leitores monoestáticos empregam uma antena solitária com o objetivo de transmitir e/ou receber informações de ou para uma etiqueta. Dentro do leitor, há um circulador para alternar rapidamente a função da antena de transmissão para recepção. Por outro lado, os leitores bistáticos utilizam duas antenas, sendo que cada uma delas é dedicada exclusivamente à transmissão ou ao recebimento. Normalmente, os leitores bistáticos possuem o dobro do número de portas de antena que os leitores monostáticos.
TIPOS DE LEITORES
Há várias opções de leitores, e a seleção deve se basear no procedimento comercial específico para a implementação dessa tecnologia. Essas opções incluem leitores fixos e móveis, sendo que os últimos incluem dispositivos portáteis e montados em veículos. Além disso, também há leitores disponíveis na forma de pendrive para laptops ou na forma de dispositivos baseados em módulos que podem ser encontrados em impressoras habilitadas para RFID.
TIPOS DE LEITORES
LEITORES FIXOS
Um leitor monostático utiliza apenas uma antena com a finalidade de transmitir e/ou receber dados de uma etiqueta. Dentro do leitor , um circulador está presente para alternar rapidamente a função da antena de transmissão para recepção. Por outro lado, um leitor bistático emprega duas antenas separadas, cada uma dedicada exclusivamente à transmissão ou ao recebimento. Como resultado, os leitores bistáticos normalmente têm o dobro de portas de antena que os leitores monostáticos.
LEITORES MONTADOS EM VEÍCULOS
Os leitores que são montados em veículos são comumente utilizados na automação dos processos de envio e recebimento de mercadorias. Normalmente, eles são incorporados a equipamentos de manuseio de materiais, como empilhadeiras, caminhões de papel, caminhões de carga e paleteiras. Esses leitores são projetados especificamente para facilitar a instalação no veículo e têm uma construção robusta para suportar vibrações e outros fatores ambientais.
DETECTORES PORTÁTEIS
Os leitores móveis, como os dispositivos portáteis, são normalmente utilizados para tarefas limitadas de leitura ou gravação, como no tratamento de exceções, controle de qualidade e unidades móveis de envio e recebimento. Esses dispositivos portáteis têm várias formas e uma ampla gama de opções de comunicação. Eles podem ser conectados a uma unidade de base usando um cabo para alimentação e transferência de dados, ou podem ser sem fio e depender de redes ou de Bluetooth para transferência de dados, com duração limitada da bateria para operação. Versões mais recentes de dispositivos portáteis incluem telefones celulares e assistentes pessoais digitais (PDAs). Em geral, esses dispositivos têm uma única antena linear integrada, o que ajuda a manter o tamanho pequeno e permite o alcance ideal de leitura, utilizando a polarização linear da antena. A orientação do leitor pode ser facilmente alterada girando-se o pulso.
ANTENAS PARA FINS DE INTERROGAÇÃO
O conversor entre as ondas irradiadas e a tensão com fio, conhecido como antena do leitor, serve como link para o sistema. Como a parte maior, mais visível e mais exposta do sistema, ela é estrategicamente colocada perto dos ativos que identifica. Entretanto, isso também a torna mais suscetível a danos, pois pode ser fisicamente afetada pelos bens que passam pela zona de interrogação. Devido à proximidade de portas em centros de distribuição e fabricação, as antenas também podem ser expostas a condições climáticas adversas e a veículos de alta velocidade, como empilhadeiras, que passam pela zona de interrogação.
ÁREA DE COBERTURA DE UMA ANTENA
O tamanho da zona de interrogação e a cobertura da antena são determinados pela área de cobertura da antena. A maioria das antenas inclui um gráfico de radiação que descreve a área de cobertura, a faixa de medição e a largura do feixe da antena. Em configurações de leitores estacionários, recomenda-se ter uma cobertura de antena sobreposta para garantir uma cobertura confiável e abrangente dentro da zona de interrogação.
A imagem abaixo mostra a tecnologia RFID sendo usada para gerenciamento de inventário.
GANHO DA ANTENA
O tamanho da zona de leitura depende do ganho da antena. As antenas com maior ganho terão um padrão de RF mais longo e mais estreito, enquanto as de menor ganho terão um padrão de RF mais curto e mais largo. Embora a maioria das antenas tenha um ganho padrão de 8,5 dBi, também há opções de antenas de ganho maior ou menor para fins específicos.
POLARIZAÇÃO DE ANTENAS
Os aplicativos da cadeia de suprimentos de RFID geralmente usam antenas polarizadas linearmente e circularmente. Enquanto as antenas lineares só se propagam em um único plano e podem ser polarizadas horizontal ou verticalmente, as antenas circulares distribuem sua potência igualmente nos planos vertical e horizontal. Isso resulta em um feixe mais focalizado para as antenas lineares e uma distribuição mais igual de potência para as antenas circulares. Como resultado, as antenas lineares têm alcances de leitura mais longos e melhor penetração em objetos densos em comparação com as antenas circulares. Entretanto, as antenas circulares têm a vantagem de não exigir uma orientação específica para que os objetos sejam lidos. Em ambientes em que a orientação não pode ser controlada, as antenas circulares são a opção preferida, enquanto as antenas lineares são melhores para ambientes de fabricação em que a orientação pode ser garantida e os objetos densos precisam ser penetrados.
Nota: A determinação do fato de uma antena ser monostática ou bistática baseia-se no leitor, não na antena em si. No entanto, as antenas projetadas para uso em leitores biestáticos são frequentemente referidas nesses termos porque normalmente incluem duas antenas em seu invólucro e são geralmente maiores em tamanho. Teoricamente, é possível que esse tipo de antena funcione como duas antenas monostáticas separadas se conectadas a duas portas de antena em um leitor monostático.
PROTOCOLOS
A comunicação entre a tag e o leitor é facilitada por um protocolo de interface aérea, enquanto a interpretação dos números durante essa troca é determinada por protocolos de dados. Esses protocolos são regulamentados por diferentes organizações padrão, como a International Organization for Standardization (ISO) e a EPCglobal. Para saber mais sobre padrões e protocolos, visite a fonte.
Para garantir a funcionalidade adequada de um leitor, é necessário configurá-lo com as definições apropriadas com base no tipo e no fabricante. A seguir estão as configurações mais comuns que podem ser encontradas.
– Potência de saída: Uma das configurações cruciais é o nível de potência de transmissão, que normalmente é ajustado para evitar interferência entre as zonas de interrogação. Esse nível de potência geralmente é medido em watts, miliwatts, decibéis ou como uma porcentagem (em que 100% é igual a 1W, a potência máxima permitida nessa região). Em alguns casos, as potências de leitura e gravação podem ser ajustadas.
– Configurações da antena: As antenas podem ser agrupadas na configuração do leitor para atuar como uma única unidade, aumentando a potência na zona de interrogação e garantindo que todas as etiquetas nessa área sejam lidas. Além disso, o sequenciamento da antena pode ser selecionado para determinar a ordem em que várias antenas operam.
– Tentativas: O número de tentativas que um leitor faz para encontrar novas etiquetas na zona de interrogação pode ser definido como novas tentativas.
– Filtragem: Esse recurso permite que o leitor se comunique apenas com a população específica de tags que está procurando. Por exemplo, um leitor de porta de doca pode filtrar as etiquetas de caixa e comunicar apenas os resultados das etiquetas de palete.
– Polling: Os leitores podem fazer a varredura de tags continuamente, em intervalos predefinidos ou sob demanda.
– Modos de leitura: Diferentes modos predefinidos podem ser selecionados para garantir o desempenho ideal do leitor. Os modos de leitura encapsulam conjuntos de configurações referentes a parâmetros de configurações do rádio referentes a: Modulação, Tari, PIE, Data Rate, etc. Eles podem incluir modos proprietários do fabricante, dinâmicos ou configurados para casos de uso específicos como um modo transportador, modo automático ou um modo de leitura rápida, que podem inclusive ser os mesmos para diferentes fabricantes, mas podem ser rotulados de forma diferente.
Por exemplo, em um “modo de esteira”, o leitor lê rapidamente um número baixo de etiquetas com poucas tentativas, pois as etiquetas só ficam à vista da antena por um curto período. O “modo de inventário” é mais transitório, pois o leitor informa quando detecta uma alteração no número de etiquetas em um período de tempo específico, indicando a perda ou o ganho de uma nova identidade de etiqueta.