So funktionieren elektronische Preisschilder

Bei elektronischen Etiketten handelt es sich um eine berührungslose automatische Identifikationstechnologie, die Hochfrequenzsignale nutzt, um Zielobjekte zu identifizieren und zugehörige Daten zu erfassen.

Die Identifizierungsarbeit erfordert kein menschliches Eingreifen. Als drahtlose Version von Barcodes ist die RFID-Technologie wasserdicht, antimagnetisch und hochtemperaturbeständig, hat eine lange Lebensdauer, eine große Lesereichweite, Daten auf dem Etikett können verschlüsselt werden, die Speicherdatenkapazität ist größer, Speicherinformationen können frei geändert werden und andere Vorteile. Die Kodierungsmethode, die Speicher- und Lese-/Schreibmethode von elektronische Etiketten unterscheiden sich von herkömmlichen Tags (wie Barcodes) oder manuellen Tags. Die Speicherung elektronischer Tag-Codes erfolgt in einem Nur-Lese- oder Lese-/Schreibformat auf dem integrierten Schaltkreis; insbesondere die Lese-/Schreibmethode. Das elektronische Tag wird durch drahtlose elektronische Übertragung realisiert. Die herausragenden technischen Eigenschaften von Elektronische RFID-Tags sind: Es kann ein einzelnes, sehr spezifisches Objekt identifizieren, statt nur einen Objekttyp wie ein Strichcode. Es können mehrere Objekte gleichzeitig gelesen werden, und der Strichcode kann nur einzeln gelesen werden. Speicherung. Die Informationsmenge ist sehr groß. Mithilfe von Radiofrequenzen können Daten durch externe Materialien gelesen werden, und Strichcodes müssen auf Laser oder Infrarot angewiesen sein, um Informationen auf der Oberfläche des Materialmediums zu lesen.

(1) Tag. Es besteht aus Kopplungselementen und Chips. Jeder Tag hat einen einzigartigen elektronischen Code. Der elektronische Tag mit hoher Kapazität verfügt über einen vom Benutzer beschreibbaren Speicherplatz und wird an einem Objekt angebracht, um das Zielobjekt zu identifizieren.

(2) Lesegerät. Ein tragbares oder fest installiertes Gerät, das Tag-Informationen liest (und manchmal auch beschreibt).

(3) Antenne. Übertragen Sie das Hochfrequenzsignal zwischen dem Etikett und dem Lesegerät. Das grundlegende Funktionsprinzip der RFID-Technologie ist nicht kompliziert. Nachdem das Etikett in das vom Lesegerät ausgesendete Magnetfeld eingetreten ist, empfängt es das Hochfrequenzsignal vom Lesegerät und verwendet die durch den induzierten Strom gewonnene Energie, um die im Chip gespeicherten Produktinformationen (PassiveTag, passives Etikett oder passives Etikett) auszusenden oder aktiv ein Signal mit einer bestimmten Frequenz (ActiveTag, aktives Etikett oder aktives Etikett) zu senden. Nachdem das Lesegerät die Informationen gelesen und dekodiert hat, werden sie zur relevanten Datenverarbeitung an das Informationsverarbeitungszentrum des Systems gesendet.

Elektronische Tags können in drei Typen unterteilt werden: Typ mit integriertem Schaltkreis, Typ mit kabelgebundenem Umschreiben vor Ort und Typ mit kabellosem Umschreiben vor Ort, je nach den verschiedenen Injektionsmethoden der intern gespeicherten Informationen. Je nach den technischen Mitteln zum Lesen der Daten elektronischer Tags können sie in drei Kategorien unterteilt werden: Es gibt drei Arten von Rundfunkübertragungstypen, Frequenzvervielfachungstypen und Reflexionsmodulationstypen. Je nach den verschiedenen Energieversorgungsmethoden (Batteriestromversorgung) kann die Funkfrequenzidentifikationstechnologie in drei Typen unterteilt werden: aktiv, passiv und halbaktiv. Die allgemein gängige Klassifizierungsmethode für RFID ist, dass es je nach der unterschiedlichen Arbeitsfrequenz (Einheit: Hz) in vier Arten unterteilt wird: Niederfrequenz (LF), Hochfrequenz (HF), Ultrahochfrequenz (UHF) und Mikrowellenfrequenzband (MW).

(1) Nieder-/Hochfrequenzsysteme haben im Allgemeinen eine Arbeitsfrequenz von <30 MHz. Typische Arbeitsfrequenzen sind 125 kHz, 225 kHz, 13.56 MHz (berührungslose IC-Karte – Arbeitsfrequenz der Hochfrequenzkarte) usw. Hochfrequenzidentifikationssysteme, die auf diesen Frequenzpunkten basieren, haben im Allgemeinen entsprechende internationale Standards. Ihre grundlegenden Merkmale sind: Die Kosten für elektronische Tags sind niedriger, die in den Tags gespeicherte Datenmenge ist geringer und die Lesedistanz ist kurz (passive Bedingungen, die typische Lesedistanz beträgt 10 cm), die Form des elektronischen Tags ist vielfältig (kartenförmig, ringförmig, knopfförmig, stiftförmig) und die Richtwirkung der Leseantenne ist nicht stark.

(2) UHF/Mikrowellensysteme haben im Allgemeinen eine Arbeitsfrequenz von > 400 MHz, und typische Arbeitsfrequenzbänder sind 915 MHz, 2450 MHz, 5800 MHz usw. Das System verfügt auch über viele internationale Standards zur Unterstützung dieser Frequenzbänder. Die grundlegenden Merkmale sind: hohe Kosten für elektronische Etiketten und Lesegeräte, große Datenmenge in Tags gespeichert, große Lesedistanz (bis zu mehreren Metern bis zehn Metern) und Anpassungsfähigkeit an Objekte. Die Hochgeschwindigkeitsbewegungsleistung ist gut, die Form ist im Allgemeinen kartenförmig und die Leseantenne und die Antenne des elektronischen Tags haben eine starke Richtwirkung.

(3) Im aktiven elektronischen Tag befindet sich eine Batterie, die im Allgemeinen eine große Lesereichweite hat. Der Nachteil ist, dass die Batterie eine begrenzte Lebensdauer (3-10 Jahre) hat; im passiven elektronischen Tag befindet sich keine Batterie. Nachdem es das Mikrowellensignal vom Lesegerät (Sondengerät) empfangen hat, wandelt es einen Teil der Mikrowellenenergie für seine eigene Arbeit in Gleichstrom um. Im Allgemeinen kann Wartungsfreiheit erreicht werden. Im Vergleich zum aktiven System weist das passive System eine leichte Einschränkung hinsichtlich der Lesereichweite und der Geschwindigkeit der Anpassung an die Bewegung des Objekts auf.

(4) Die Informationen im integrierten verfestigten elektronischen Etikett werden im Allgemeinen während der Herstellung integrierter Schaltkreise im ROM-Prozessmodus eingefügt, und die gespeicherten Informationen sind unveränderlich. Das vor Ort verdrahtete elektronische Etikett zum Umschreiben schreibt die im elektronischen Etikett gespeicherten Informationen im Allgemeinen in den internen E2-Speicherbereich. Zum Umschreiben ist ein spezieller Programmierer oder Schreiber erforderlich, der während des Umschreibvorgangs mit Strom versorgt werden muss. Das vor Ort drahtlos umschreibbare elektronische Etikett eignet sich im Allgemeinen für aktive elektronische Etiketten mit spezifischen Umschreibanweisungen, und die auf dem elektronischen Etikett gespeicherten Informationen befinden sich ebenfalls im E2-Speicherbereich. Im Allgemeinen ist die zum Umschreiben der Daten des elektronischen Etiketts erforderliche Zeit viel länger als die zum Lesen der Daten des elektronischen Etiketts erforderliche Zeit. Im Allgemeinen liegt die zum Umschreiben erforderliche Zeit in der Größenordnung von Sekunden und die zum Lesen erforderliche Zeit in der Größenordnung von Millisekunden.

(5) Funkfrequenzidentifikationssystem mit Rundfunkübertragung. Das elektronische Etikett muss aktiv arbeiten und seine gespeicherten Identifikationsinformationen in Echtzeit übertragen. Das Lesegerät entspricht einem Empfänger, der nur empfängt, aber nicht sendet. Der Nachteil dieses Systems ist: Da das elektronische Etikett kontinuierlich Informationen nach außen übertragen muss, wird Strom verschwendet und die Umwelt wird elektromagnetisch belastet. Außerdem ist die Sicherheit und Vertraulichkeit des Systems schlecht. Es ist schwierig, ein Funkfrequenzidentifikationssystem mit doppelter Frequenz zu realisieren. Im Allgemeinen sendet das Lesegerät ein Funkfrequenzabfragesignal aus, und die vom elektronischen Etikett zurückgegebene Signalträgerfrequenz ist ein Vielfaches der vom Lesegerät gesendeten Funkfrequenz. Dieser Arbeitsmodus bietet dem Lesegerät die Möglichkeit, Echosignale bequem zu empfangen und zu verarbeiten. Bei passiven elektronischen Etiketten ist die Energieumwandlungseffizienz jedoch gering, wenn das elektronische Etikett die vom Lesegerät empfangene Funkfrequenzenergie in eine doppelte Echoträgerfrequenz umwandelt. Die Verbesserung der Umwandlungseffizienz erfordert höhere Mikrowellenfähigkeiten, was höhere Kosten für das elektronische Etikett bedeutet. Gleichzeitig muss der Betrieb dieser Art von System zwei Arbeitsfrequenzpunkte belegen und es ist im Allgemeinen schwierig, die Produktanwendungslizenz des Radio Frequency Management Committee zu erhalten.

(6) Die Realisierung eines Funkfrequenzidentifikationssystems mit Reflexionsmodulation dient hauptsächlich dazu, das Problem des Sendens und Empfangens auf derselben Frequenz zu lösen. Wenn das System arbeitet, sendet das Lesegerät ein Mikrowellenabfragesignal (Energiesignal) aus, und das elektronische Etikett (passiv) wandelt einen Teil des empfangenen Mikrowellenabfrageenergiesignals in Gleichstrom um, damit der Schaltkreis im elektronischen Etikett funktioniert, und der andere Teil des Mikrowellenenergiesignals wird im elektronischen Etikett gespeichert. Die Dateninformationen werden moduliert (ASK) und zum Lesegerät zurückreflektiert. Nachdem das Lesegerät das reflektierte Amplitudenmodulationssignal empfangen hat, dekodiert es die im elektronischen Etikett gespeicherten Identifikationsdateninformationen. Während des Betriebs des Systems sendet das Lesegerät das Mikrowellensignal aus und empfängt gleichzeitig das reflektierte Amplitudenmodulationssignal. Die Stärke des reflektierten Signals ist viel schwächer als die des gesendeten Signals. Daher liegt die Schwierigkeit bei der technischen Umsetzung im Gleichfrequenzempfang.

Bei der Kopplung elektronischer Tags werden unterschiedliche Methoden zur Übertragung unterschiedlicher Signale verwendet.

Der Arbeitsabstand zwischen dem Funkfrequenz-Tag und dem Lesegerät im Funkfrequenz-Identifikationssystem ist ein wichtiges Thema bei der Anwendung des Funkfrequenz-Identifikationssystems. Normalerweise wird dieser Arbeitsabstand als der Abstand zwischen dem Funkfrequenz-Tag und dem Lesegerät definiert, um Daten zuverlässig auszutauschen. Die Reichweite des Funkfrequenz-Identifikationssystems ist ein umfassender Index, der eng mit der Übereinstimmungssituation von Funkfrequenz-Tags und Lesegeräten zusammenhängt. Je nach Abstand des Funkfrequenz-Identifikationssystems kann die Kopplung zwischen der Antenne des Funkfrequenz-Tags und der Antenne des Lesegeräts in drei Kategorien unterteilt werden.

(1) Eng gekoppeltes System. Die typische Betriebsentfernung des Systems liegt zwischen 0 und 1 cm. In praktischen Anwendungen ist es normalerweise erforderlich, den Funkfrequenz-Tag in das Lesegerät einzuführen oder auf die Oberfläche der Leseantenne zu legen. Das eng gekoppelte System verwendet die induktive Kopplung (geschlossener Magnetkreis) zwischen dem Funkfrequenz-Tag und dem reaktiven Nahfeldbereich der Leseantenne, um einen Funkfrequenzkanal für die berührungslose räumliche Informationsübertragung zu bilden. Die Arbeitsfrequenz des eng gekoppelten Systems ist im Allgemeinen auf eine Frequenz unter 30 MHz beschränkt. Da die elektromagnetische Leckage der eng gekoppelten Methode gering und die durch die Kopplung gewonnene Energie groß ist, eignet sie sich für Anwendungssysteme (wie elektronische Türschlösser), die eine hohe Sicherheit erfordern und keine Anforderungen an die Betriebsentfernung stellen.

(2) Fernkopplungssystem. Die typische Betriebsentfernung des Fernkopplungssystems kann lm erreichen. Das Fernkopplungssystem kann in zwei Typen unterteilt werden: das Nahkopplungssystem (typische Arbeitsentfernung beträgt 15 cm) und das spärlich gekoppelte System (typische Arbeitsentfernung beträgt lm). Die typische Betriebsfrequenz des Fernkopplungssystems beträgt 13.56 MHz, und es gibt auch einige andere Frequenzen, wie 6.75 MHz, 27.125 MHz und so weiter. Der Hauptunterschied zwischen dem Fernkopplungssystem und dem eng gekoppelten System besteht darin, dass die Leistung der induktiven Kopplung unterschiedlich ist, was die Kopplungsentfernung unterschiedlich macht. Fernkopplungssysteme sind immer noch der Mainstream der kostengünstigen Funkfrequenzidentifikationssysteme.

(3) Fernsystem. Die typische Betriebsentfernung des Fernsystems beträgt 1 bis 10 m, und einzelne Systeme haben eine größere Betriebsentfernung. Alle Fernsysteme verwenden die elektromagnetische Kopplung (Emission und Reflexion elektromagnetischer Wellen) zwischen dem Funkfrequenz-Tag und der Leseantenne, um den Fernfeldbereich auszustrahlen und einen Funkfrequenzkanal für die berührungslose räumliche Informationsübertragung zu bilden. Die typische Betriebsfrequenz des Fernsystems beträgt 915 MHz, 2.45 GHz, 5.8 GHz, darüber hinaus gibt es einige andere Frequenzen, wie 433 MHz usw. Die Funkfrequenz-Tags des Fernsystems werden in passive Funkfrequenz-Tags (ohne Batterien) und halbpassive Funkfrequenz-Tags (mit Batterien) unterteilt, je nachdem, ob sie Batterien enthalten. Im Allgemeinen ist die Reichweite des Funkfrequenz-Tags mit Batterie größer als die des Funkfrequenz-Tags ohne Batterie. Die Batterie im halbpassiven Funketikett liefert keine Energie für die Datenübertragung zwischen dem Funketikett und dem Lesegerät, sondern nur Energie für den Funketikettenchip, der zum Lesen und Speichern von Daten dient. Das Langstreckensystem verwendet im Allgemeinen den Arbeitsmodus mit Reflexionsmodulation, um die Datenübertragung vom Funketikett zum Lese-/Schreibgerät zu realisieren. Langstreckensysteme haben im Allgemeinen eine typische Richtwirkung, und die Kosten für Funketiketten und Lesegeräte sind immer noch relativ hoch. Aus technischer Sicht ist ein Langstreckensystem, das die folgenden Eigenschaften erfüllt, ein ideales RFID-System: RFID-Etiketten sind passiv und können drahtlos gelesen und beschrieben werden; RFID-Etiketten und Lesegeräte unterstützen das Lesen und Beschreiben mehrerer Etiketten; geeignet zur Identifizierung sich schnell bewegender Objekte (die Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts beträgt mehr als 80 km/h); lange Distanz (Lese- und Schreibdistanz beträgt mehr als 5–10 m); niedrige Kosten (die den Anforderungen einer einmaligen Verwendung entsprechen).