RFID (radio frequency identification) Principe de fonctionnement L

RFID (radio frequency identification)
Principe de fonctionnement
L’étiquette RFID est une technologie déjà largement utilisée pour reconnaître ou identifier à
plus ou moins grande distance et dans un minimum de temps, un objet, un animal ou une
personne porteuse d’une étiquette capable d’émettre des données en utilisant des ondes radio.
On peut citer par exemple, la carte à puce sans contact, les systèmes de péage d’autoroute
sans arrêt, les contrôles d’accès de parking, etc… La technologie RFID permet la lecture des
étiquettes même sans ligne de vue directe et peut traverser de fines couches de matériaux
(peinture, neige, etc.).
L’étiquette radiofréquence (transpondeur, étiquette RFID), est composée d’une puce (en
anglais « chip ») reliée à une antenne, encapsulées dans un support (RFID Tag ou RFID
Label). Elle est lue par un lecteur qui capte et transmet l’information.
Principe de fonctionnement
L'abréviation RFID signifie « Radio Frequency IDentification », en français, « Identification
par Radio Fréquence ».
L’ensemble de l’étiquette est activé par un signal radio fréquence variable, émis par un lecteur
composé lui-même d’une carte électronique et d’une antenne. Le lecteur peut être fixe ou
mobile, et son antenne peut prendre plusieurs formes, et par exemple s’intégrer dans le cadre
d’une porte, pour une application de contrôle d’accès. Le lecteur ou interrogateur transmet un
signal selon une fréquence donnée vers une ou plusieurs étiquettes radio situées dans son
champ de lecture.
Celles-ci transmettent un signal en retour. Lorsque les
étiquettes sont "éveillées" par le lecteur, un dialogue s’établit
selon un protocole de communication prédéfini, et les
données sont échangées.
Les étiquettes RFID fonctionnant à basses ou moyenne
fréquence utilisent un champ électromagnétique créé par
l’antenne du lecteur et l’antenne de l’étiquette pour
communiquer. Le champ électromagnétique alimente l’étiquette et active la puce. Cette
dernière va exécuter les programmes pour lesquels elle a été conçue. Pour transmettre les
Figure 7
Lecture d'une étiquette RFID
informations qu’elle contient, elle va créer une modulation d’amplitude ou de phase sur la
fréquence porteuse. Le lecteur reçoit ces informations et les transforme en code binaire. Dans
le sens lecteur vers étiquette, l’opération est symétrique, le lecteur émet des informations par
modulation sur la porteuse. Les modulations sont analysées par la puce et numérisées.
Une des particularités de ce principe est que plus la fréquence porteuse est basse plus le
nombre de tours de l’antenne de la puce doit être important pour créer un voltage suffisant
pour alimenter la puce. L’étiquette peut être apposée, portée, insérée dans un objet (colis,
carte, véhicule…).
4. Etiquettes passives et étiquettes actives
Les étiquettes passives fonctionnent en lecture seule (comme les codes à barres linéaires).
Dans ce cas, l’antenne capte certaines fréquences qui lui fournissent suffisamment d’énergie
pour lui permettre d’émettre à son tour son code d’identification unique. Ces étiquettes
passives sont programmées avec des données non modifiables, pour une capacité de 32 à
128 bits. Elles sont fournies vierges à l’utilisateur. Dans la majorité des cas, le fournisseur l’a
déjà munie d’une identification. Lors de sa pose sur l’objet à tracer, l’utilisateur va écrire les
données qui lui seront utiles par la suite. Lors de la vie ultérieure de l’étiquette, cette
information pourra être lue mais ne pourra être ni modifiée ni complétée. Certains dispositifs
plus sophistiqués disposent de capteurs leur permettant d’identifier les variations physiques
comme la température (produits surgelés par exemple). Certains tests ont été faits avec une
encre magnétique qui joue le rôle de l’antenne.
Les étiquettes passives sont bon marché et ont une durée de vie quasi illimitée. Elles
constituent le gros du marché, et plus encore dans le futur pour les applications logistiques en
circuit ouvert, où la puce est perdue dès la vente du produit. En effet, au-delà de l’acte d’achat
cette étiquette se désactive.
Les étiquettes passives les plus utilisées actuellement sont les EPC (Code Produit
Electronique) dont les caractéristiques sont les suivantes :
fréquence de 13.56 MHz
fonctionnement en lecture seule
codage sur 96 bits
Ces EPC représentent un nouveau produit qui peut être employé pour détecter, dépister, et
commander une variété d’articles en utilisant la technologie RFID. La structure d’EPC peut
distinguer les articles uniques du même type. Par exemple, deux vidéos de DVD ont le même
code produit universel normalisé (UPC : ce code est strictement réservé au code à barres). Ce
dernier permet aux systèmes informatiques de déterminer le fabricant du DVD, le titre du film
et facilite le commerce ou la vente. EPC prolonge le code UPC et fait en sorte que deux vidéo
du même type soient distinguées l’une de l’autre : chaque article est individuellement
identifié.
Les étiquettes actives sont alimentées par une pile interne extra plate, et permettent autant la
lecture que l’écriture de données, avec une mémoire allant jusqu’à 10 Kbits. Ces étiquettes
actives ne dépassent pas 10 ans d’âge. Elles sont fournies vierges et pourront être écrites
plusieurs fois, effacées, modifiées et lues. Le nombre de répétition de ces opérations peut
dépasser les 500 000 ou 1 million.
Utilisations
Les frequences de communications :
Le signal radio émet dans un rayon de quelques centaines de mètres, selon la puissance de
l'installation, et surtout selon la fréquence utilisée :
- Basses fréquences : 100 à 500 kHz avec une distance de lecture de quelques centimètres ;
- Moyennes fréquences : 10 à 15 MHz avec une distance de lecture de 50 à 80 cm ;
- Hautes fréquences : de 850 - 950 MHz à 2,4 - 5,8 GHz pour une distance de lecture de un
plusieurs mètres (sachant que la distance peut-être réduite par la présence de métal).
Le tableau ci-dessous dresse un aperçu des avantages et inconvénients des tags par fréquence
de communication :
LF< 135 kHz
Capacité de De 64 bits lecture
seul à 2kbits
données
lecture-écriture
Produits
disponibles
Read-only et
read/write
Transfert de Faible taux de
transfert: < à
données
1kbits/s
(~200bits/s)
HF 13.56 MHz
UHF863 à 915 MHz SHF2.45 GHz
Classiquement tags
lecture-écriture
512 bits de
mémoire (max:
8kbits partitioné)
Classiquement tags
lecture-écriture 32
bits de mémoire
(max: 4kbits
partitioné en 128
bits)
De 128 bits à 32 kbits
partitioné
Read-only et
read/write
Read-only et
read/write
Read-only et
read/write, téléalimenté et batterie
assisté
Environ 25 kbits/s Environ 28 kbits/s
en général (existe
en 100 kbits/s)
Généralement < à 100
kbits/s mais peu aller
jusqu'à 1 Mbits/s
Distance de
lecture
Typiquement du
Pour les tags télé- Pour les tags télécontact à 0.5 m
alimenté de l'ordre alimenté de l'ordre
pour les tags télé- du mètre
du mètre
alimentés, sinon ~
2m
Qq dizaine de
centimètre pour les
passifs et qq dizaine
de mètres pour les
actifs
Mode de
lecture
Lecture unique et
lecture multiple
Lecture unique et
lecture multiple
Lecture unique et
lecture multiple
Lecture unique et
lecture multiple,
omni-directionnel
Limites de - 40 à + 85 °C
fonctionnem Peu sensible aux
perturbations
ent
électromagnétiques
industrielles
- 25 à + 70 °C
Faiblement
sensible aux
perturbations
électromagnétiques
industrielles
- 25 à + 70 °C
Sensible aux
perturbations
électro-magnétiques.
Peut être perturbé
par les autres
systèmes UHF à
proximité
Applications Process de
fabrication
Identification de
véhicules et de
container
Contrôle d'accès
Identification
animale
Suivi de flotte de Logistique
véhicules
Suivi de flotte de
Bagages
véhicules
Librairie
Service de location
Laveries
automatiques
Logistique
- 25 à + 70 °C
Fortement sensible
aux perturbations
électro-magnétiques
réfléchies par le métal
et absorbées par l'eau
Automatisation
d'entreprises
Contrôle d'accès
Logistique militaire
Péage automatique
MicroDem-001
UM-005
Module UM-005 :
Caractéristiques techniques
Alimentation
Consommation
Fréquence RFID
Distance de lecture max.
Débit communication RFID
Durée de lecture d'un "bloc"
Sortie série
4,5 à 5,5 Vcc
55 mA
125 KHz
12 cm (suivant type d'antenne et de tags utilisés)
1953 bps
2 lectures / sec.
9600 bps / 8 bits / 1 stop / sans parité / niveaux TTL
brochage du module
Après la mise sous tension, le module "UM005" enverra une suite d'octets relatifs au "code
usine" pré-configuré sur chaque transpondeur que l'on passera devant l'antenne du module
"MicroDem-001" . Le module "UM005" génère 2 impulsions sur ses sorties Led et buzzer
afin de signaler que la lecture du transpondeur a été réalisée.