Để triển khai hệ thống RFID thành công, doanh nghiệp không chỉ cần lựa chọn đúng thiết bị mà còn cần hiểu rõ các nguyên lý giao tiếp cơ bản trong hệ thống. Quá trình giao tiếp giữa thẻ và đầu đọc RFID dựa trên nguyên lý vật lý và nguyên lý điện từ. Trong thực tế, giao tiếp giữa các thiết bị thường hoạt động dựa trên phương pháp ghép nối điện từ (electromagnetic coupling).
Bài viết dưới đây của Trackify sẽ giới thiệu các loại ghép nối điện từ (Coupling) hiện nay và giải thích chi tiết nguyên lý của Ghép nối bức xạ/ Tán xạ ngược (Radiative Coupling/ Backscatter) trong hệ thống RFID.
Phương pháp ghép nối (Coupling) là gì?
Để thẻ và đầu đọc có thể giao tiếp trong hệ thống RFID, mạch của thẻ cần phải được ghép nối với mạch của đầu đọc.
Ghép nối (Coupling) là quá trình tương tác giữa mạch của đầu đọc RFID và mạch của thẻ RFID, trong đó năng lượng và thông tin được truyền thông qua trường điện từ hoặc sóng điện từ, cho phép hai thiết bị trao đổi dữ liệu mà không cần kết nối vật lý trực tiếp.
Hiểu đơn giản, ghép nối là quá trình kết nối không dây giữa đầu đọc và thẻ thông qua từ trường hoặc điện từ trường.
Trong hệ thống RFID có hai loại ghép nối chính là ghép nối điện dung (capacitive) và ghép nối cảm ứng (inductive). Loại ghép nối của mạch sẽ quyết định phạm vi đọc và tần số hoạt động của hệ thống.
Một số phương pháp ghép nối phổ biến bao gồm:
- Ghép nối điện dung (Capacitive Coupling);
- Ghép nối gần (Close Coupling);
- Ghép nối cảm ứng (Inductive Coupling);
- Ghép nối từ tính (Magnetic Coupling);
- Ghép nối bức xạ (Radiative Coupling / Backscatter).
Ghép nối điện dung (Capacitive Coupling)
Các hệ thống sử dụng ghép nối điện dung thường dùng dòng điện thay vì từ trường để thực hiện ghép nối
- Phạm vi hoạt động: Rất gần, từ 1-2cm trở xuống;
- Tần số hoạt động: Thường dùng trong các hệ thống RFID ở dải tần số thấp LF;
- Ứng dụng: Thẻ thông minh, thẻ thanh toán.
Ghép nối gần (Close Coupling)
Ghép nối gần có thể sử dụng ghép nối điện hoặc ghép nối từ, tùy thuộc vào loại thiết bị sử dụng:
- Với ghép nối từ, đầu đọc bao gồm hai cuộn dây: cuộn dây sơ cấp (primary winding coil) và cuộn dây thứ cấp (secondary winding coil). Khi thẻ nằm ở khoảng cách gần (0,1cm – 1cm), cuộn dây thứ cấp của thẻ giao tiếp với cuộn dây sơ cấp của đầu đọc thông qua từ trường;
- Với ghép nối điện, khi bề mặt ghép nối của đầu đọc và thẻ tiếp xúc song song sẽ tạo thành dòng điện để giao tiếp.
Ghép nối cảm ứng (Inductive Coupling)
Ghép nối cảm ứng hoạt động dựa vào từ trường của đầu đọc. Dòng điện trong cuộn dây đầu đọc tạo ra từ trường, cảm ứng một dòng điện tương ứng trong cuộn dây của thẻ để cấp nguồn. Tăng số lượng cuộn dây (ăng-ten) trong thẻ sẽ làm tăng lượng dòng điện, từ đó tăng công suất của tín hiệu truyền từ thẻ tới đầu đọc
- Phạm vi hoạt động: Gần, từ 1cm tới 1m;
- Tần số hoạt động: Tần số LF (125-134 kHz), HF (13.56 MHz);
- Ứng dụng: NFC Smart Posters, kiểm soát ra vào.
Ghép nối từ tính (Magnetic Coupling)
Ghép nối từ tính đề cập đến bất kỳ dạng ghép nối nào xảy ra sử dụng từ trường của đầu đọc và thẻ RFID.
Ghép nối bức xạ/ Tán xạ ngược (Radiative Coupling/ Backscatter)
Ghép nối bức xạ sử dụng nguyên lý tán xạ ngược (Backscatter) để đầu đọc và thẻ có thể giao tiếp. Trong thực tế, đây không phải là một phương pháp ghép nối thực sự mà giống như một cách giao tiếp bằng sóng điện từ hơn.
- Phạm vi hoạt động: 1m – 4m+;
- Nguyên lý hoạt động: Ăng ten RFID của đầu đọc truyền sóng điện từ tới ăng ten của thẻ. Ăng ten của thẻ nhận nguồn năng lượng này và phản xạ lại một phần nhỏ trở về ăng ten;
- Tần số hoạt động: UHF (860-960 MHz), Microwave (2.45 GHz). Hầu hết các hệ thống UHF sử dụng phương pháp tán xạ ngược để giao tiếp. Khi thẻ và đầu đọc ở rất gần nhau, hệ thống sẽ sử dụng ghép nối từ hoặc ghép nối cảm ứng;
- Ứng dụng: Tính giờ giải chạy, quản lý tài sản,…
Nguyên lý hoạt động của tán xạ ngược (Backscatter)
Tán xạ ngược (Backscatter) là phương pháp giao tiếp giữa thẻ và đầu đọc RFID. Thẻ RFID thụ động (không chứa pin) sẽ nhận năng lượng từ sóng vô tuyến do đầu đọc truyền đến và sử dụng chính năng lượng đó để gửi tín hiệu phản hồi.
Nguyên lý hoạt động của tán xạ ngược (Backscatter) trong RFID như sau:
- Ăng ten của đầu đọc phát sóng điện từ;
- Khi sóng điện từ truyền tới thẻ, năng lượng sẽ truyền qua ăng ten thẻ và kích hoạt chip RFID;
- Phần năng lượng còn lại được điều chế (modulate) với dữ liệu của chip và truyền ngược trở lại ăng ten của thẻ đến ăng ten của đầu đọc dưới dạng sóng điện từ.
Hệ thống RFID hoạt động trên ba dải tần chính là tần số thấp LF, tần số cao HF và tần số siêu cao UHF. Tuy nhiên, chỉ có tần số UHF sử dụng phương pháp tán xạ ngược. Lý do là bởi Backscatter sử dụng trường điện từ có khoảng cách đọc xa hơn so với trường từ.
Bảng so sánh phương pháp ghép nối tán xạ ngược (Backscatter) và phương pháp ghép nối từ tính (Magnetic Coupling):
| Ghép nối tán xạ ngược (Backscatter) | Ghép nối từ tính (Magnetic Coupling) | |
| Loại trường sử dụng | Trường điện từ | Trường từ |
| Thiết kế ăng-ten RFID | Đa dạng, thường là anten lưỡng cực (dipole) | Vòng kín (Closed Loop) |
| Tần số hoạt động | 860-960 MHz (UHF) | 125 kHz (LF), 13.56 MHz (HF) |
| Phạm vi đọc | Khoảng 20m trở lên (tùy thuộc vào loại thẻ, đầu đọc và yếu tố môi trường) | Tối đa là 1m (tùy thuộc vào loại thẻ, đầu đọc và yếu tố môi trường) |
| Hiệu suất hoạt động trong môi trường chứa chất lỏng và kim loại | Kém | Tốt |
| Kích thước ăng-ten | Đa dạng | Thường nhỏ |
Trackify là đơn vị tiên phong trong trong tư vấn và triển khai các giải pháp RFID tại Việt Nam. Với kinh nghiệm triển khai hàng trăm dự án RFID đa lĩnh vực – từ quản lý kho, quản lý tài sản, quản lý hàng hóa trong chuỗi cung ứng logistics tới hệ thống kiểm soát ra vào cho các doanh nghiệp như Heineken, Panasonic, Decathlon, Cosmos – Trackify hiểu rõ yêu cầu đặc thù của từng ngành và cách giải quyết các nhu cầu thực tế của doanh nghiệp.
Đội ngũ chuyên môn RFID của chúng tôi luôn sẵn sàng tư vấn và đưa ra giải pháp phù hợp với mức giá tối ưu nhất cho các doanh nghiệp tại Việt Nam. Doanh nghiệp vui lòng liên hệ Trackify qua số điện thoại 0778.333.000, gửi email tới contact@trackify.vn hoặc điền form liên hệ Tại đây để được tư vấn chi tiết và nhận báo giá cụ thể.
