¿Qué es RFID y cómo funciona RFID? La guía exhaustiva
Última actualización el 11 de marzo de 2023 por Vicente Zhu
Con la rápida disminución en el costo de las etiquetas RFID, los sistemas RFID se han generalizado y se estima que el mercado de RFID tendrá un valor de $ 13.4 mil millones para 2022.
Hoy en día, muchas aplicaciones utilizan sistemas RFID, como sistemas de bloqueo de hotel sin llave, tarjetas de crédito, cobro de peajes, otorgamiento de acceso a vehículos en comunidades cerradas, seguimiento de artículos de biblioteca, seguimiento de animales y bienes que se mueven a través de la cadena de suministro; mucho mas.
Pero si se está preguntando, '¿Qué es la tecnología RFID?' o '¿Qué es un sistema RFID?', estás en el lugar correcto. Este artículo profundizará en qué es exactamente RFID, cómo funciona y cómo se puede usar; además, hemos explicado todos los términos técnicos que necesita saber para comprender la tecnología RFID.
¿Qué es RFID?
La identificación por radiofrecuencia (RFID) es el uso inalámbrico sin contacto de ondas de radiofrecuencia para transferir datos e identificar objetos, animales o humanos. Si bien cada sistema variará en términos de tipos de dispositivos y complejidad, cada sistema RFID contiene al menos los siguientes cuatro componentes:
- Lectores
- antenas
- Etiquetas
- Cables
- SDK RFID
El sistema RFID más sencillo consta de un lector RFID de mano móvil (con una antena integrada) y etiquetas RFID. Por el contrario, los sistemas más complejos se diseñan utilizando lectores multipuerto, cajas GPIO, dispositivos de funcionalidad adicional (p. ej., luces de pila), antenas y cables múltiples, etiquetas RFID y una configuración de software completa.
¿Cómo funciona RFID?
RFID es un grupo de tecnologías llamado Identificación Automática y Captura de Datos (AIDC). Los métodos AIDC identifican automáticamente los objetos, recopilan datos sobre ellos e ingresan esos datos directamente en los sistemas informáticos con poca o ninguna intervención humana. Los métodos RFID utilizan ondas de radio para lograr esto.
Luego, el lector convierte las ondas de radio en una forma de datos más utilizable. La información recopilada de las etiquetas luego se transfiere a través de una interfaz de comunicaciones a un sistema informático host, donde los datos pueden almacenarse en una base de datos y analizarse más tarde.
El proceso de seguimiento RFID es bastante sencillo, independientemente de cómo implemente su sistema RFID. En general, el proceso de rastreo RFID consta de los siguientes cuatro pasos.
- La etiqueta RFID almacena los datos.
- Luego, la antena reconoce la señal de la etiqueta RFID cercana.
- El lector RFID, conectado de forma inalámbrica a la antena, recibe los datos almacenados en la etiqueta RFID.
- Luego, el lector envía los datos a una base de datos de seguimiento que los almacena y evalúa.
La etiqueta RFID estaría en la herramienta en el ejemplo de la planta de fabricación. El lector RFID recibiría la señal de la etiqueta. Y luego, recibiría datos sobre dónde se encuentra la herramienta. El lector enviaría esta información de ubicación a la base de datos para ser leída.
¿Cuáles son los tipos de sistemas RFID?
Dentro del espectro electromagnético, se utilizan tres rangos de frecuencia principales para las transmisiones RFID: baja frecuencia, alta frecuencia y frecuencia ultra alta.
Baja frecuencia
- Rango de frecuencia general: 30 – 300 kHz
- Rango de frecuencia principal: 125 - 134 kHz
- Rango de Lectura: Contacto – 10 Centímetros
- Costo promedio por etiqueta: $0.75 – $5.00
- Aplicaciones: seguimiento de animales, control de acceso, llavero de coche, aplicaciones con grandes volúmenes de líquidos y metales
- Pros: funciona bien cerca de líquidos y metales, estándares globales
- Contras: rango de lectura muy corto, cantidad limitada de memoria, baja tasa de transmisión de datos, alto costo de producción
Alta frecuencia
- Rango de frecuencia principal: 13.56 MHz
- Rango de lectura: contacto cercano - 30 centímetros
- Costo promedio por etiqueta: $0.20 – $10.00
- Aplicaciones: quioscos de DVD, libros de biblioteca, tarjetas de identificación personal, fichas de póquer/juego, aplicaciones NFC
- Pros: protocolos globales NFC, opciones de memoria más grandes, estándares globales
- Contras: rango de lectura corto, velocidad de transmisión de datos baja
Frecuencia ultra alta
- Rango de frecuencia general: 300 – 3000 MHz
- Rangos de frecuencia primaria: 433 MHz, 860 – 960 MHz
Dos tipos de RFID residen dentro del rango de Ultra Alta Frecuencia: Activo y Pasivo.
RFID activa
- Rango de frecuencia principal: 433 MHz (puede usar 2.45 GHz, por debajo del rango de frecuencia extremadamente alta)
- Rango de lectura: 30 - 100+ metros
- Costo promedio por etiqueta: $25.00 – $50.00
- Aplicaciones: seguimiento de vehículos, fabricación de automóviles, minería, construcción, seguimiento de activos
- Pros: rango de lectura muy largo, menor costo de infraestructura (frente a RFID pasivo), gran capacidad de memoria, altas tasas de transmisión de datos
- Desventajas: Alto costo por etiqueta, Restricciones de envío (debido a las baterías), Es posible que se requiera un software complejo, Alta interferencia de metales y líquidos, y Pocos estándares globales.
RFID pasiva
- Rangos de frecuencia primaria: 860 - 960 MHz
- Rango de lectura: contacto cercano - 25 metros
- Costo promedio por etiqueta: $0.09 – $20.00
- Aplicaciones: seguimiento de la cadena de suministro, fabricación, productos farmacéuticos, peaje electrónico, seguimiento de inventario, cronometraje de carreras, seguimiento de activos
- Pros: largo alcance de lectura, bajo costo por etiqueta, amplia variedad de tamaños y formas de etiquetas, estándares globales, altas tasas de transmisión de datos
- Contras: Altos costos de equipo, capacidad de memoria moderada, alta interferencia de metales y líquidos
Subconjuntos primarios de RFID pasivo
El rango relativamente amplio de 860 – 960 MHz es reconocido como el 'Estándar Global' para UHF RFID Pasivo; sin embargo, su adopción tardía llevó a que el rango se dividiera aún más en dos subconjuntos: 865 a 868 MHz y 902 a 928 MHz.
865-868 MHz-ETSI
El Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI) es el organismo rector que establece y mantiene los estándares de comunicación en todo el país a través de múltiples canales, incluidas las ondas de radio.
Según las regulaciones de ETSI, los equipos y etiquetas RFID solo pueden comunicarse en el rango de frecuencia más pequeño de 865 a 868 MHz porque otras comunicaciones de radio se asignan a subconjuntos del rango más amplio de 860 a 960 MHz.
Debido a que ETSI establece los estándares para Europa, al comprar etiquetas y equipos, el estándar puede llamarse ETSI o EU, que denota Europa.
902-928 MHz-FCC
La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC, por sus siglas en inglés) es el organismo rector de los Estados Unidos que establece y mantiene los estándares nacionales para la comunicación a través de múltiples canales, incluidas las ondas de radio.
Las reglamentaciones de la FCC establecen que las etiquetas y los equipos RFID solo pueden funcionar entre 902 y 928 MHz porque, al igual que en Europa, se asignan otros tipos de comunicación a las partes restantes del rango más amplio de 860 a 960 MHz.
Los equipos o etiquetas RFID certificados por la FCC o en el rango de frecuencia de América del Norte, o NA, se pueden usar en toda América del Norte.
Otros
Debido a que tanto ETSI como FCC fueron los primeros estándares significativos en ser aprobados, muchos países adoptaron uno u otro o crearon sus estándares* dentro de un subconjunto de cualquiera de los rangos de frecuencia.
Por ejemplo, Argentina adoptó el rango FCC de 902 a 928 MHz, mientras que Armenia implementó su banda más pequeña de 865.6 a 867.6 MHz dentro del rango ETSI.
Aunque las regulaciones regionales como FCC y ETSI generalmente se discuten utilizando rangos de frecuencia, existen otros detalles específicos que regula cada país, como la cantidad de energía radiada (ERP o EIRP).
Ciertos países son más estrictos y regulan dónde se puede usar RFID, la cantidad de "saltos" de frecuencia que se deben usar o que se requiere una licencia para usar RFID.
¿Qué es una etiqueta RFID?
Las etiquetas RFID son un componente vital de cualquier sistema de trazabilidad. Estas etiquetas son pequeños dispositivos que contienen un chip y una antena que utilizan ondas de radio para recibir, almacenar y enviar datos a lectores cercanos.
Las etiquetas RFID pueden almacenar varios datos, como números de serie, descripciones breves o páginas de información.
En su forma más simple, una etiqueta RFID consta de dos partes: una antena para transmitir y recibir señales y un chip RFID (o circuito integrado, IC), que almacena la identificación de la etiqueta y otra información. Las etiquetas RFID se colocan en los artículos para rastrearlos mediante un lector y una antena RFID.
Las etiquetas RFID transmiten datos sobre un artículo a través de ondas de radio a la combinación de antena/lector. Las etiquetas RFID generalmente no tienen batería (a menos que se especifique como etiquetas activas o BAP); en cambio, reciben energía de las ondas de radio generadas por el lector.
Cuando la etiqueta recibe la transmisión del lector/antena, la energía pasa por la antena interna hasta el chip de la etiqueta. La energía activa el chip, modula la energía con la información deseada y luego transmite una señal a la antena/lector.
Cada chip tiene cuatro bancos de memoria: EPC, TID, Usuario y Reservado. Cada banco de memoria contiene información sobre el elemento etiquetado o la etiqueta en sí, según el banco y lo que se haya especificado.
Cientos de etiquetas RFID están disponibles en muchas formas y tamaños, con características y opciones específicas para ciertos entornos, materiales de superficie y aplicaciones.
Tipos de etiquetas RFID
Debido a que existe una variedad tan amplia de aplicaciones RFID, también hay muchas etiquetas RFID y formas de categorizarlas. Como:
- Factor de forma – Embutido, etiqueta, tarjeta, credencial, etiqueta dura
- Tipo Frecuencia– LF, NFC, HF, UHF Pasivo (902 – 928 MHz, 865 – 868 MHz o 865 – 960 MHz), BAP, Activo
- Factores Ambientales– Resistente al agua, robusto, resistente a la temperatura, resistente a los productos químicos
- Personalizable– Forma, Tamaño, Texto, Codificación
- Funciones/aplicaciones específicas– Etiquetas de lavandería, etiquetas de sensor, etiquetas incrustables, etiquetas esterilizables en autoclave, etiquetas de vehículos, etiquetas de alta memoria
- Materiales de superficie específicos– Etiquetas de montaje de metal, etiquetas de montaje de vidrio, etiquetas para artículos llenos de líquido
Pero, hay tres clasificaciones principales de etiquetas RFID. Estos son:
- Etiquetas activas
- Etiquetas pasivas
- Etiquetas semipasivas (o asistidas por batería)
Etiquetas activas: Las etiquetas activas consisten en un transmisor y una fuente de energía, principalmente una batería. Envían activamente una señal continua. Estas etiquetas suelen tener sensores que miden y transmiten los datos de temperatura, luz, humedad y vibración de los objetos adjuntos.
Además, estas etiquetas tienen el rango de lectura más completo que puede extenderse hasta 100 m. Como resultado, las etiquetas activas suelen ser más extensas y costosas que las pasivas. A menudo se utilizan para rastrear activos significativamente significativos, como contenedores de carga.
Las etiquetas activas son de dos tipos:
- Transpondedores – Solo se despiertan y envían datos al recibir una señal de radio del lector.
- Beacons – Transmiten señales a intervalos establecidos.
Etiquetas pasivas: Las etiquetas pasivas permanecen dormidas hasta que reciben una señal de radio del lector. Luego, la etiqueta usa esta señal de radio del lector para encender y reflejar la energía al lector. Por lo tanto, el rango de lectura es comparativamente más corto que el de las etiquetas activas, típicamente menos de 10 m.
Además, dado que estas etiquetas no necesitan un transmisor ni una fuente de alimentación y solo una antena y un chip de etiqueta, son más pequeñas, más baratas, más flexibles y más fáciles de fabricar que las etiquetas activas. La aplicación más común de las etiquetas pasivas es el seguimiento a nivel de artículo de productos farmacéuticos y bienes de consumo.
Etiquetas RFID semipasivas (o asistidas por batería): Surge un tercer tipo de etiqueta RFID, un tipo híbrido conocido como etiquetas RFID semipasivas (o asistidas por batería). Estas etiquetas consisten en una fuente de alimentación, generalmente una batería, en una configuración de etiqueta pasiva. Esto significa que la batería enciende el chip y puede reflejar la energía al lector, pero no tienen transmisor.
Como resultado, su rango de lectura es mayor que el de las etiquetas pasivas. Sin embargo, son más caras y tienen una vida limitada en comparación con las etiquetas pasivas. Estas etiquetas son adecuadas para aplicaciones en las que se requieren funciones adicionales como la supervisión del entorno y los elementos etiquetados están dentro del alcance del lector.
Precio de la etiqueta RFID
El precio de la etiqueta depende del tipo de etiqueta y la cantidad que se pide. Como se mencionó, las incrustaciones generalmente varían entre $ 0.09 y $ 1.75, y las etiquetas duras pueden variar entre $ 1.00 y $ 20.00. Cuanto más alto sea el nivel de personalización o más especializada sea la etiqueta, más cara será en comparación con las típicas etiquetas estándar.
¿Cómo seleccionar una etiqueta RFID?
- ¿Qué tipo de superficie vas a etiquetar? ¿Sobre metal, plástico, madera, etc.?
- ¿Qué rango de lectura desea?
- ¿Limitaciones de tamaño (es decir, la etiqueta no puede ser más grande que x por y por z pulgadas)?
- ¿Alguna condición ambiental extrema a tener en cuenta? ¿Calor excesivo, frío, humedad, impacto, etc.?
- ¿Método de fijación? ¿Adhesivo, epoxi, remaches/tornillos, bridas para cables, etc.?
- La clave para elegir una etiqueta es probar exhaustivamente varias etiquetas en su entorno en los elementos que desea etiquetar. Los paquetes de muestra de etiquetas RFID se pueden personalizar para su aplicación para reducir los adecuados para su aplicación.
¿Qué es un Lector RFID?
Un lector RFID (también conocido como interrogador) es un dispositivo que recopila información de una etiqueta RFID para rastrear objetos individuales. El lector comprende un transmisor y un receptor de radio. Al encenderse, el lector transmite continuamente señales de radiofrecuencia.
Cuando hay una etiqueta RFID dentro del alcance del lector, activa la etiqueta y recopila información. El lector utiliza esta información para identificar el objeto. Los lectores generalmente se clasifican como fijas or móvil.
Tipos de lectores RFID
Un lector RFID es el cerebro del sistema RFID y es necesario para que cualquier sistema funcione. Los lectores, también llamados interrogadores, transmiten y reciben ondas de radio para comunicarse con etiquetas RFID. La forma más común de categorizar Los lectores RFID generalmente se dividen en dos tipos distintos: lectores RFID fijos y lectores RFID móviles.
- Lectores fijos: Estos se montan en ubicaciones particulares y se utilizan principalmente para rastrear artículos a medida que se mueven de un lugar a otro. Los lectores fijos brindan comodidad y consistencia al rastrear automáticamente los movimientos de las etiquetas sin necesidad de intervención humana, como en un muelle de carga. Los lectores integrados suelen ser estéticamente agradables y están diseñados para aplicaciones en interiores sin elementos etiquetados de alto tráfico, inventario o gestión de activos.
- Lectores móviles: Estos lectores son principalmente portátiles y pueden escanear elementos individuales. Estos lectores ofrecen mucha flexibilidad y se utilizan ampliamente en el sector minorista, al mismo tiempo que pueden comunicarse con una computadora central o un dispositivo inteligente. Por ejemplo, el personal minorista puede contar el inventario en tiempo real utilizando lectores RFID móviles de mano.
Otras formas de diferenciar entre lectores RFID incluyen conectividad, utilidades disponibles, características, capacidades de procesamiento, opciones de energía, puertos de antena, etc.
- Rango de frecuencia– 902 – 928 MHz en EE. UU., 865 – 868 MHz en la UE, etc.*
- Movilidad– Lectores Fijos, Lectores Integrados, Lectores Móviles
- Opciones de conectividad– Wi-Fi, Bluetooth, LAN, Serial, USB, Puerto Auxiliar
- Utilidades Disponibles– HDMI, GPS, USB, cámara, GPS, GPIO, código de barras 1D/2D, capacidades celulares
- Capacidades de procesamiento– Procesamiento a bordo, sin procesamiento a bordo
- Opciones de energía– Adaptador de corriente, PoE, batería, en el vehículo, USB
- Puertos de antena disponibles– Sin puertos externos, 1 puerto, 2 puertos, 4 puertos, 8 puertos, 16 puertos
Precio del lector RFID
Un lector suele ser el componente más caro de un sistema RFID. Los lectores RFID pueden variar entre $ 200 y $ 3,000, según las características y capacidades requeridas.
Una de las clases de lectores menos costosas son los lectores USB, que tienen un precio promedio de alrededor de $400. Los lectores USB generalmente tienen rangos de lectura cortos y se usan para aplicaciones de escritorio. Los lectores portátiles y fijos varían significativamente en precio dependiendo de las características y funcionalidades ofrecidas.
¿Cómo seleccionar un lector RFID?
- ¿Cuánto rango de lectura necesita para su aplicación?
- ¿Alguna condición ambiental extrema a tener en cuenta? ¿Calor excesivo, frío, humedad, impacto, etc.?
- ¿Va a agregar el lector a una red?
- ¿Dónde se ubicará el lector? ¿Ubicación fija o en un vehículo?
- ¿El lector necesita ser móvil?
- ¿Cuántos puntos de lectura/zonas de lectura necesitará?
- ¿Cuántas etiquetas podría ser necesario leer a la vez?
- ¿Qué tan rápido se moverán las etiquetas a través de la zona roja? Por ejemplo, ¿es esta una cinta transportadora de movimiento lento o una carrera de movimiento rápido?
¿Qué es una antena RFID?
Las antenas RFID son elementos necesarios en un sistema RFID porque convierten la señal del lector RFID en ondas RF que las etiquetas RFID pueden captar. El lector RFID no puede enviar y recibir señales correctamente a las etiquetas RFID sin alguna antena RFID, ya sea integrada o independiente.
A diferencia de los lectores RFID, las antenas RFID son dispositivos tontos que reciben su energía directamente del lector. Cuando la energía del lector se transmite a la antena, la antena genera un campo de RF y, posteriormente, se transmite una señal de RF a las etiquetas cercanas.
La eficiencia de la antena para generar ondas en una dirección específica se conoce como ganancia de la antena. Cuanto mayor sea la ganancia, más potente y de mayor alcance tendrá el campo de RF de la antena.
Tipos de antena RFID
Como la mayoría de los equipos RFID, las antenas RFID se pueden dividir en categorías que ayudan a determinar cuál es la mejor antena para una aplicación. Aunque las antenas se agrupan por algunos factores diferentes, las agrupaciones más comunes para las antenas RFID son la polaridad (circular frente a lineal) y la robustez (interior frente a exterior).
- Rango de frecuencia– 902 – 928 MHz, 865 – 868 MHz, 860 – 960 MHz
- Polaridad– Circular, Lineal
- Robustez– Clasificación IP para interiores, clasificación IP para exteriores
- Rango de lectura– Proximidad (campo cercano), campo lejano
- Tipo de montaje– Antena de estante, Antena de tierra, Antena de panel, Antena de portal
Precio de la antena RFID
La mayoría de las antenas RFID suelen tener un precio de entre $ 50 y $ 300 por antena, pero algunas cuestan más debido a factores clave específicos de la aplicación, como las antenas de tierra/mat. Estas antenas están especializadas para aplicaciones como el cronometraje de carreras y deben ser lo suficientemente resistentes para sobrevivir y funcionar bien mientras las personas, las bicicletas o incluso los karts las atropellan.
Las antenas especializadas pueden aumentar significativamente el costo de un sistema, pero también son una inversión que puede diferenciar entre un sistema que funciona y un sistema que no funciona.
¿Cómo seleccionar una antena RFID?
- ¿Cuánto rango de lectura necesitas?
- ¿Es posible conocer o controlar siempre la orientación de la etiqueta RFID en relación con la posición de la antena en su aplicación?
- ¿Alguna condición ambiental extrema a tener en cuenta? ¿Calor excesivo, frío, humedad, impacto, etc.?
- ¿La antena se montará en interiores o exteriores?
- ¿Limitaciones de tamaño (es decir, la antena no puede ser más grande que x por y por z pulgadas)?
Kits de desarrollo de software RFID (SDK de RFID)
El fabricante del lector generalmente ensambla un kit de desarrollo RFID e incluye todo lo necesario para comenzar a leer y escribir etiquetas RFID. Los kits de desarrollo se recomiendan como la mejor manera de comenzar a usar la tecnología RFID porque les permite a las personas acceder directamente a la tecnología y comenzar a probar su aplicación.
Debido a que el fabricante del lector generalmente fabrica estos kits, hay muchos para elegir que combinan el lector del fabricante con una antena recomendada y algunas etiquetas RFID de muestra para probar.
Los kits de desarrollo suelen incluir un programa de muestra para leer y escribir etiquetas RFID y acceder al kit de desarrollo de software o SDK del fabricante. Un SDK contiene documentación sobre el lector, el acceso a la API y ejemplos de código para que un desarrollador pueda comenzar a escribir software para la aplicación.
Cables RFID
Los cables de antena RFID facilitan la comunicación entre el lector RFID y la antena RFID. Sin el cable, el lector no puede alimentar y enviar señales a las etiquetas a través de la antena.
Elegir un cable RFID puede parecer más fácil que elegir otros componentes; sin embargo, los cables pueden variar significativamente en tres formas específicas: tipos de conectores, longitud y clasificación de grosor/aislamiento, por lo que es esencial tener en cuenta los tres antes de comprarlos.
- Tipos de conector: Al determinar los conectores adecuados para cada extremo del cable, primero mire los conectores en el lector RFID y la antena. Por ejemplo, si un lector RFID tiene un conector RP-TNC Hembra, un lado del cable debe tener un conector RP-TNC Macho y viceversa.
- Longitud y espesor: La longitud y el grosor del cable (índice de aislamiento) variarán según su solución específica. La longitud del cable suele estar determinada por la distancia entre el lector RFID y la antena, pero es importante tener en cuenta que cuanto más largo sea el cable, más energía se perderá en el tránsito.
- Clasificación de aislamiento: Usar una clasificación de aislamiento más alta es una manera de combatir esa pérdida de energía. Cuanto mayor sea la longitud del cable, mejor aislado necesita el cable para maximizar la eficiencia y reducir la cantidad de energía perdida a lo largo del cable. A medida que aumenta la clasificación de aislamiento, el cable será más grueso y rígido, lo que hará que sea más difícil doblarlo y trabajar con él al doblar esquinas o pasar por el conducto.
