Introduzione generale:

In telecomunicazioni ed elettronica con l'acronimo RFID (dall'inglese Radio-Frequency IDentification, in italiano identificazione a radiofrequenza) si intende una tecnologia per l'identificazione e/o memorizzazione automatica di informazioni inerenti ad oggetti, animali o persone (automatic identifying and data capture, AIDC) basata sulla capacità di memorizzazione di dati da parte di particolari etichette elettroniche, chiamate tag (o anche transponder o chiavi elettroniche e di prossimità), e sulla capacità di queste di rispondere all'interrogazione a distanza da parte di appositi apparati fissi o portatili, chiamati reader (o anche interrogatori).

Questa identificazione avviene mediante radiofrequenza, grazie alla quale un reader è in grado di comunicare e/o aggiornare le informazioni contenute nei tag che sta interrogando; infatti, nonostante il suo nome, un reader (ovvero: "lettore") non è solo in grado di leggere, ma anche di scrivere informazioni.

In un certo senso, i dispositivi RFID possono essere quindi assimilabili a sistemi di lettura e/o scrittura senza fili con svariate applicazioni. In questi ultimi anni si sta affermando man mano anche lo standard NFC (Near Field Communication, 13,56 MHz e fino a 10 cm, ma con velocità di trasmissione dati fino a 424 kbit/s) che estende gli standard per consentire lo scambio di informazioni anche tra lettori.

Caratteristiche:

Nello specifico un sistema RFID è costituito da tre elementi fondamentali:

1. Un apparecchio di lettura e/o scrittura (lettore).
2. Uno o più etichette RFID (o tag o Transponder)
3. Sistema informativo di gestione dei dati per il trasferimento dei dati da e verso i lettori.

L'etichetta RFID può essere attiva, passiva, semi-passiva o semi-attiva. Se è attiva, dispone di:

• una batteria per alimentarla
• una o più antenne per inviare il segnale di lettura e ricevere le risposte anche su frequenze diverse
• uno o più transponder/tag RFID e possono contenere sensori.
• in genere hanno distanze operative maggiori dei tag passivi ed in genere arrivano al massimo a 200 m.

Se è passiva: contiene semplicemente un microchip (con identificativo univoco ed eventuale memoria), privo di alimentazione elettrica, un'antenna ed un materiale che fa da supporto fisico chiamato "substrato" e che viene "eccitato, alimentato e/o scritto" al passaggio di un lettore che emette un segnale radio a frequenze basse o medie o di alcuni gigahertz (sotto le diverse bande usate). La radiofrequenza attiva il microchip e gli fornisce l'energia necessaria a rispondere al lettore, ritrasmettendogli un segnale contenente le informazioni memorizzate nel chip ma che, come abbiamo già detto, può anche scrivere dati sul tag.

Se semi-passiva: è dotata di batteria usata solo per alimentare il microchip o apparati ausiliari (sensori) ma non per alimentare un trasmettitore in quanto in trasmissione si comportano come un'etichetta RFID passiva.

Se semi-attiva: è dotata di batteria che alimenta il chip ed il trasmettitore in cui per risparmiare energia l'etichetta RFID è disattivata e viene attivata tramite un ricevitore con tecnologia dei tag passivi e quindi in assenza di interrogazioni il tag può operare per tempi lunghi.

L'elemento principale che caratterizza un sistema RFID è l'etichetta RFID o transponder o tag ed è costituito da:

• un microchip che contiene dati in una memoria (tra cui un numero univoco universale scritto nel silicio),
• una antenna,
• un supporto fisico che tiene insieme il chip e l'antenna chiamato "substrato" e che può essere in Mylar, film plastico (PET, PVC, ecc), carta o altri materiali.
• (in rari casi viene usata una batteria).

L'antenna riceve un segnale, che tramite il principio della induzione trasforma in energia elettrica, che alimenta il microchip. Il chip così attivato trasmette i dati in esso contenuti tramite l'antenna (circuito di trasmissione del segnale) all'apparato che riceve i dati. In sintesi, un tag RFID è in grado di ricevere e di trasmettere via radiofrequenza le informazioni contenute nel chip ad un transceiver RFID.

Il Lettore emette un campo elettromagnetico/elettrico che tramite il processo della induzione genera nell'antenna del tag una corrente che alimenta il chip. Il chip così alimentato comunica tutte le sue informazioni che vengono irradiate tramite l'antenna verso il Lettore ed il Lettore, come più volte detto, può anche scrivere i dati sul tag.

RFID tag o Transponder:

L'elemento che caratterizza un sistema RFID è il transponder o tag. Il tag è un dispositivo elettronico funzionante composto da un chip ed un'antenna RF montati su un "substrato" che ha anche il compito di sostenerli. Il chip (grande pochi millimetri) è la parte "intelligente" costituita da una memoria non volatile (tipicamente EEPROM o FRAM quest'ultima più costosa ma tecnologicamente più avanzata) ed un codice in genere univoco (UID), il quale viene trasmesso tramite l'antenna RF (la spira risonante o circuito di trasmissione del segnale wireless) all'apparato lettore che leggerà i dati ricevuti o li aggiornerà.

Nei tag passivi, il lettore emette un campo elettromagnetico o elettrico (a seconda delle frequenze) che tramite il processo della induzione genera nell'avvolgimento elicoidale del tag una tensione che alimenta il chip. Il chip così alimentato comunica tutte le sue informazioni irradiandole tramite l'avvolgimento verso il Lettore. I tag attivi invece sono alimentati da una piccola batteria interna (RFID attivi). Transponder e antenna sono inseriti in un supporto che caratterizza l'uso specifico di ognuno di questi oggetti.

È possibile realizzare RFID in infiniti formati: inseriti in etichette del tutto simili a quelle normalmente utilizzate nei capi di abbigliamento, sotto forma di adesivi da applicare sulle confezioni di cartone dei prodotti, o all'interno di tessere formato carta di credito, ma anche piccolissimi. Per accedere alle informazioni contenute nell'etichetta è necessario un lettore fisso o portatile. Il vantaggio offerto da questo tipo di tecnologia rispetto ai sistemi di identificazione attualmente più utilizzati (codici a barre e lettori a banda magnetica), è che il lettore non ha bisogno di avere la visibilità ottica rispetto all'etichetta e funziona in tempi estremamente ridotti (circa 1 decimo di secondo), ma per esempio in UHF possono essere anche letti fino a 8-10m.

Modalità read-only e read-write

La modalità read-only consente di utilizzare la tecnologia RFID in sostituzione del codice a barre sfruttando i seguenti vantaggi:

• Affidabilità della lettura
• Eliminazione della necessità di "vedere" l'etichetta (le etichette radio possono essere contenute all'interno dei prodotti ed essere lette anche in più esemplari contemporaneamente)
• Capacità di lavorare in ambienti contaminati e sporchi
• Capacità di resistere, con opportune protezioni, all'aggressione di agenti chimici e ambientali, di poter operare immerso in un fluido, dentro l'oggetto che si vuole identificare oppure all'interno di un altro contenitore (purché non completamente metallici)
• Possibilità di leggere, nello stesso contenitore, il codice di decine o centinaia di etichette in un lasso temporale di pochi secondi, e di trasmetterlo al sistema informativo di gestione.

I tag dotati di memorie non volatili (qualche kilobyte) possono contenere informazioni molto articolate sull'oggetto cui sono associate. La modalità read/write permette non solo una trasmissione di informazioni ma un loro aggiornamento sul chip. Il tag diventa un sistema di identificazione che può tenere traccia della storia di un prodotto fin dalla fase di lavorazione ed essere poi utilizzata in modo interattivo lungo tutta la filiera fino alla distribuzione al dettaglio e in alcuni casi sino al consumatore.

Alcuni vantaggi di questa modalità sono costituiti dalla possibilità di memorizzare dati relativi agli indici di qualità, ai problemi riscontrati e successivamente, dalla semplice lettura del tag, valutare le caratteristiche positive e negative dei prodotti o dei lotti; per esempio applicati alle confezioni di prodotti deperibili alle alte temperature sono in grado di informare il consumatore che il livello di guardia di queste è stato superato (esempio: camion guasto fermo per ore sotto il sole). Nei sistemi industriali particolarmente complessi e operanti in ambienti ostili, la presenza di un tag con queste modalità può sostituire sia il network sia la necessità di avere sempre attivo il controllo di un sistema di gestione e in questo modo automatizzare alcuni processi amministrativi o industriali, localizzare in magazzino i differenti modelli, smistare in distribuzione modelli e prodotti in funzione di alcune caratteristiche (prezzo, dimensioni, packaging, ecc.). Questi tag si rivelano utili anche per generazione automatica di bolle e fatture, grazie alla possibilità di leggere contemporaneamente più codici. Anche la fase di vendita trova vantaggi dall'uso dei tag, sia per realizzare inventari real time all'ingresso e alla vendita del prodotto, sia perché i tag possono essere utilizzati come dispositivi antitaccheggio.

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