A tecnologia de RFID (radio frequency identification – identificação por radiofreqüência) nada mais é do que um termo genérico para as tecnologias que utilizam a freqüência de rádio para captura de dados. Por isso existem diversos métodos de identificação, mas o mais comum é armazenar um número de série que identifique uma pessoa ou um objeto, ou outra informação, em um microchip.
Tal tecnologia permite a captura automática de dados, para identificação de objetos com dispositivos eletrônicos, conhecidos como etiquetas eletrônicas, tags, RF tags ou transponders, que emitem sinais de radiofreqüência para leitores que captam estas informações. Ela existe desde a década de 40 e veio para complementar a tecnologia de código de barras, bastante difundida no mundo.
A sua principal função hoje não é simplesmente substituir o código de barras, pois ela é uma tecnologia de transformação que pode ajudar a reduzir desperdício, limitar roubos, gerir inventários, simplificar a logística e aumentar a produtividade. Uma das maiores vantagens dos sistemas baseados em RFID é o fato de permitir a codificação em ambientes hostis e em produtos onde o uso de código de barras não é eficaz.
Um pouco de História
Este sistema de radar foi “inventado” pelo físico escocês Sir Robert Alexander Watson-Watt e este mesmo físico desenvolveu, em conjunto com o exército britânico, um sistema para identificação de aeronaves amigas no radar, para tornar realmente efetiva a preparação contra ataques inimigos.
Assim, foram implantados transmissores em aviões ingleses que davam respostas diferentes ao radar, indicando-os como amigos. Deste modo, estava implantado o primeiro sistema de identificação por rádio frequência.
Como Funciona
Componentes do RFID
Um sistema de RFID é basicamente composto por dois componentes:
Transponder (tag) - que se situa no objeto a ser identificado,
Leitor - que, dependendo da tecnologia usada, pode ser um dispositivo de captura de dados ou de captura/transmissão de dados
Leitor
O leitor ou antena, utilizando um sinal de rádio, é o meio que ativa o Tag para trocar/enviar informações. As antenas são fabricadas em diversos formatos e tamanhos com configurações e características diferentes, cada uma para um tipo de aplicação. Existem soluções onde a antena, o transceiver e o decodificador estão no mesmo aparelho, recebendo o nome de "leitor completo”. Além disso, muitos leitores são feitos com uma interface adicional que permite a ele enviar os dados recebidos a um outro sistema (PC, sistema de controle de um robô, etc).
Em termos de função não há diferença de um leitor de código de barras e de conexão ao restante do sistema. Porém, o leitor opera pela emissão de um campo eletromagnético (radiofreqüência), que é a fonte que alimenta o Transponder, que por sua vez, responde ao leitor com o conteúdo de sua memória. Ao contrário de um leitor laser, por exemplo, para código de barras, o leitor não precisa de campo visual para realizar a leitura do Tag, podendo ler através de diversos materiais como plásticos, madeira, vidro, papel, cimento, etc.
Quando o Tag passa pela área de cobertura da antena, o campo magnético é detectado pelo leitor. O leitor então decodifica os dados que estão codificados no Tag, passando-os para um computador realizar o processamento. Este tipo de configuração é utilizado, por exemplo, em aplicações portáteis.
Transponder
O transponder representa o dispositivo que carrega os dados reais de um sistema de RFID. Consiste normalmente de uma antena e um microchip eletrônico. Quando o transponder, que não possui geralmente sua própria fonte de energia (bateria), não está dentro da freqüência de resposta de um leitor, é considerado totalmente passivo. O transponder é ativado somente quando está na mesma freqüência de um leitor. A energia requerida para ativar o transponder é fornecida a ele através da antena, que também transmite o pulso e os dados.Os Transponders (ou RF Tag) estão disponíveis em diversos formatos (pastilhas, argolas, cartões, etc), tamanhos e materiais utilizados para o seu encapsulamento que podem ser o plástico, vidro, epóxi, etc. O tipo de Tag também é definido conforme a aplicação, ambiente de uso e performance.
Existem duas categorias de RF Tag
Ativos – São alimentados por uma bateria interna e tipicamente permitem processos de escrita e leitura.
Passivos – Operam sem bateria, sendo que sua alimentação é fornecida pelo próprio leitor através das ondas eletromagnéticas.
O custo dos RF Tag ativos são maiores que o RF Tag passivos, além de possuírem uma vida útil limitada de no máximo 10 anos (os passivos têm, teoricamente, uma vida útil ilimitada). Os Tags passivos geralmente são do tipo só leitura (read-only), usados para curtas distâncias.
A capacidade de armazenamento também varia conforme o tipo de microchip. Por exemplo, em sistemas passivos, as capacidades podem variar entre 64 bits e 8 k.
Principio de funcionamento
Há uma variedade enorme de princípios diferentes para operar sistemas de RFID. O retrato abaixo fornece um pequeno exame de princípios da operação
Os princípios mais importantes são o acoplamento indutivo e o acoplamento backscatter, que serão abordados mais detalhadamente abaixo.
Acoplamento indutivo
Um transponder indutivo é composto de um microchip e uma bobina, que funciona como uma antena. Os transponders operados por meio indutivo são quase sempre passivos. Para a transmissão de energia, a bobina da antena do leitor gera um campo eletromagnético forte, de alta freqüência, que penetra a seção transversal tanto da bobina como da área a sua volta. Uma vez que a escala de freqüência da onda que se usa é várias vezes maior do que a distância entre a antena do leitor e o transponder, o campo eletromagnético pode ser tratado como um campo magnético em alternância.
Uma parte pequena do campo emissor interage com a bobina da antena do transponder, que está a uma determinada distância da bobina do leitor. Pela indução magnética, uma tensão é gerada na bobina da antena do transponder. Esta tensão é retificada e serve como a fonte de alimentação para o microchip. Um capacitor é conectado paralelamente à bobina da antena do leitor. A capacitância é selecionada de forma a combinar com a indutância da bobina da antena para dar forma a um circuito ressonante paralelo, ou seja, para se obter uma freqüência ressonante que corresponda com a freqüência da transmissão do leitor. Correntes muito elevadas são geradas pela bobina da antena do leitor pelo amplificador de ressonância no circuito ressonante paralelo, que pode ser usado para gerar a energia requerida do campo para a operação do transponder remoto. A bobina da antena do transponder e o seu capacitor em paralelo dão forma a um circuito ressonante ajustado à freqüência da transmissão do leitor. A tensão na bobina do transponder alcança um valor máximo devido ao amplificador de ressonância no circuito ressonante paralelo.
Como descrito acima, o sistema indutivo é baseado em um transformador do tipo acoplamento entre a bobina preliminar no leitor e a bobina secundária no transponder. Porém isto só é verdade quando a distância entre as bobinas não excede 0.16 do comprimento de onda, de modo que o transponder esteja situado nas proximidades da antena do transmissor. Se um transponder ressonante for colocado no do campo magnético alternado da antena do leitor, este extrai a energia do campo magnético. Este consumo de potência adicional pode ser medido como a queda de tensão na resistência interna nas antenas do leitor através da corrente da fonte à antena do leitor. Conseqüentemente, a alternância da resistência na antena do transponder efetua mudanças na tensão na antena do leitor e tem assim o efeito de uma modulação de amplitude de tensão da antena feito pelo transponder. Se a alternância do resistor for controlada por dados, então estes dados podem ser transferidos do transponder ao leitor. Este tipo de transferência de dados é chamado de modulação de carga. Para recuperar os dados no leitor, a tensão medida na antena do leitor é retificada. Isto é chamado “demodulação”(do inglês demodulation) de um sinal modulado por amplitude.
Acoplamento backscatter
Pela tecnologia de radares nós sabemos que as ondas eletromagnéticas são refletidas por objetos com dimensões superiores à metade do seu comprimento de onda. A eficiência com que um objeto reflete ondas eletromagnéticas é descrita pela sua seção transversal de reflexão.
A energia P1 é emitida pela antena do leitor, mas somente uma pequena parte desta energia alcança a antena do transponder . A energia P1' (P1'< P1) é fornecida às conexões da antena como a tensão e após a retificação feita pelos diodos D1 e D2, esta pode ser usada como voltagem inicial tanto para a desativação como para a ativação do modo econômico de energia. Os diodos usados são os diodos de barreira fraca de Schottky, que têm uma tensão particularmente baixa no ponto inicial. A tensão obtida pode também ser suficiente para servir como uma fonte de alimentação para distâncias curtas. Uma parte da energia entrante P1 ' é refletida pela antena e retornada como o sinal P2. As características da reflexão da antena podem ser influenciadas alterando a carga conectada à antena. A fim transmitir dados do transponder ao leitor, um resistor RL é ligado conectado em paralelo com a antena, trabalhando de modo alternado em sincronia com a transmissão dos dados. A amplitude de P2 refletida do transponder pode assim ser modulada. O sinal P2 refletido pelo transponder é irradiado no espaço livre. Uma parte pequena deste é captado pela antena do leitor. O sinal refletido viaja através da conexão da antena do leitor no sentido contrário, e pode ser desacoplado usando um acoplador direcional para depois ser transferido ao receptor de um leitor. Em média, o sinal do transmissor é aproximadamente dez vezes mais forte do que o recebido de um transponder passivo.
Faixas de Freqüência
Uma vez que os sistemas de RFID geram irradiam ondas eletromagnéticas, são classificadas como sistemas de rádio. A função de outros serviços de rádio deve sob nenhuma circunstância ser prejudicada ou danificada pela operação de sistemas de RFID. É particularmente importante assegurar-se que os sistemas de RFID não interfiram em serviços de rádio móveis (polícias, serviços de segurança, indústria), serviços de rádio marinhos e aeronáuticos e telefones móveis. A necessidade de se fazer valer este cuidado acaba por restringir significativamente a escala de freqüência apropriadas e disponíveis para o funcionamento de um sistema de RFID. Por esta razão, geralmente só é possível usar as escalas de freqüência que foram reservadas especificamente para aplicações industriais, científicas ou médicas ou para dispositivos curtos em escala. Estas são as freqüências classificadas mundialmente como de escalas de freqüência de ISM (Industrial-Cientific-Medical), e podem também ser usadas para aplicações de RFID.
Faixa de freqüência que operam:
Sistemas de Baixa Freqüência (30KHz a 500KHz) – Para curta distância de leitura e de baixo custo operacional. Normalmente utilizados para controles de acesso, rastreabilidade e identificação; Sistemas de
Alta Freqüência (850MHz a 950MHz e 2,4GHz a 2,5GHz) – Para leitura em médias e longas distâncias e leituras a alta velocidade. Normalmente utilizados para leitura de Tags em veículos e coleta automática de dados.
Utilidades do RFID
O sistema de identificação por rádio frequência pode atuar em diversas frentes, que podem ir desde aplicações médicas e veterinárias até uso para pagamento e substituição de códigos de barras. Conheça agora algumas destas aplicações da RFID.
Pagamento via celular
Com a identificação por rádio frequência será possível realizar pagamentos via telefone celular. Através da identificação dos sinais, o seu banco receberá os dados de sua compra, descontando em sua conta bancária ou informando o valor em sua próxima fatura. Esse sistema na verdade já existe em outros países e funciona através de um dispositivo de aproximadamente 3 mm (milímetros).
Pagamento em trânsito
Em Cingapura o pagamento de pedágio via RFID já existe (clique para ampliar)Além disso, estas modalidades de pagamento também podem ser aplicadas a pagamentos no trânsito, na cobrança de pedágios e estacionamentos.
Assim não será mais preciso você pegar o ticket na entrada e depois, quando sair, ir até o caixa para realizar o pagamento. Ao passar pela entrada o sistema fará a leitura e a marcação de quando você entrou e em sua saída, ele fará as contas e a cobrança será realizada de maneira automática.
Do mesmo modo, postos de cobrança de pedágio também ganhariam em agilidade com sistemas de RFID. Ao invés de cancelas e guaritas com pessoas cobrando os valores, devolvendo troco e tudo mais, bastaria apenas um “portal” com um receptor que receberia os sinais emitidos pelos carros que passassem por ele, descontando o valor do pedágio automaticamente.
Controle de estoque
Outra aplicação em supermercados e lojas seria para controle de estoque. Com etiquetas RFID presentes em todos os produtos, através das ondas de rádio seria possível ter um relato completo e preciso de tudo que está em estoque, evitando erros e dispensando a necessidade de fazer balanços mensais demorados e manuais.
Substituição de códigos de barras
Imagine que para pagar suas compras você só precise passar com o carrinho cheio por perto de um receptor, na saída do supermercado? Pois é, com o RFID as compras ficariam mais ou menos assim, pois uma antena seria capaz de identificar tudo o que você está levando e geraria uma fatura a partir disso. Em alguns casos, tanto a etiqueta RFID quanto o código de barras podem estar presentes nos produtos (como no caso da imagem abaixo).
Rastreamento de cargas
Para conferir mais segurança e evitar roubo de cargas, empresas de transporte e logística já vêm implantando o sistema de RFID para rastrear suas cargas. Isso é, acima de tudo, uma medida de segurança, visto que o rastreamento pretende coibir a ação de ladrões, afinal, não importa para onde vá, a carga terá sua posição localizada em tempo real.
Rastreamento de animais
Com a crescente ameaça de extinção que sofrem diversas espécies de animais em todo o mundo, o sistema RFID é bastante útil para este tipo de controle, pois etiquetas inseridas em animais criados em cativeiros e soltos na floresta podem dar sua exata posição. Isso facilita em muito o trabalho de biólogos na hora de verificar como foi a adaptação do animal em seu “novo” habitat.
Além disso, chips inseridos em animais domésticos (como cães e gatos) podem acabar com o grande número de bichos abandonados nas grandes cidades, afinal, desta forma se tem um controle sobre quem é o dono do animal, facilitando a aplicação de medidas legais para coibir este tipo de atos.
Modalidades esportivas
Atualmente, algumas modalidades de corridas utilizam este sistema para medir com precisão o tempo de volta de cada piloto. Assim, etiquetas passivas implantadas nos veículos são lidas por diversas antenas instaladas pelo circuito, o que confere ainda mais precisão para a medição das voltas.
Identificação biométrica
Esta tecnologia também pode facilitar a vida das pessoas através de identificações biométricas, como passaportes e documentos de identidades. Desta forma, um chip de RFID seria implantando em um único documento e ali estariam contidas todas as informações básicas a seu respeito: números de documentos, cor dos olhos, altura, impressões digitais, etc.
Assim, além da praticidade na hora de ser identificado, você dispensaria a necessidade de carregar vários documentos para cima e para baixo. Alguns países já utilizam o passaporte biométrico, que funciona exatamente da maneira citada acima. Desta forma, ao entrar em um novo país, através de uma leitura do sinal eles terão todas as informações.
Obstáculos ao uso da RFID
Baterias de baixo rendimento
Outro problema é a vida útil de uma bateria para etiquetas ativas de RFID, que ainda é muito curta, o que geraria um certo transtorno ao invés de comodidade, pois ela precisaria ser reposta em pouco tempo. Além disso, isso impede também o desenvolvimento de processos mais elaborados utilizando a RFID, o que demandaria ainda mais energia de seus dispositivos.
Apesar de pequenos, chips de RFID ainda são relativamente caros
Preço
Apesar de esta tecnologia vir se consolidando ao longo dos anos, ainda existem vários empecilhos para sua implantação em larga escala.
Talvez o principal dele seja o preço, afinal para usá-lo serão necessários vários outros equipamentos e isso, para produtos de baixo custo (e baixo retorno financeiro), acaba não sendo a melhor alternativa.
Segurança
Além disso, existe também o problema com a segurança, pois ainda não foi desenvolvido nenhum sistema à prova de interceptações. Mesmo as etiquetas passivas, que possuem alcance de apenas alguns metros, ainda se encontram vulneráveis a leituras indevidas de dados, o que pode causar vários danos.
Pensando em uma situação em que você carregue seus dados como senhas de cartões, números de documentos e tudo mais, em um dispositivo presente em sua roupa, em seu celular ou em sua mão, a possibilidade de roubo de informações torna-se ainda maior e mais perigosa.
Contra isso alguns estudos vêm sendo realizados e sistemas de criptografia de dados, implementação de códigos e também dispositivos metálicos como “embalagem” das etiquetas têm sido apontados como itens para garantir a segurança e a privacidade do RFID.
E o futuro?
Os próximos passos desta tecnologia ainda são incertos, mas especialistas garantem que ela não deve substituir o código de barras, mas sim que os dois podem coexistir normalmente. Isso porque a demanda de cada uma destas tecnologias pode ser diferente, de acordo com a finalidade de determinados produtos e equipamentos. Ao que tudo indica, esta tecnologia deve “pegar” mesmo na questão de identificação de produtos e controle de estoque.
Além disso, países europeus permitem a inserção subcutânea (sob a pele) de chips que utilizam a RFID em animais domésticos. Também no Velho Mundo já é possível encontrar vários países que utilizam o sistema de passaporte biométrico. Com o passar dos anos, os estudos na área devem persistir e trazer várias novidades a todos nós.
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