Esistono due tipi principali di Tags a radiofrequenza, il più diffuso ed economico è di tipo passivo, cioè non contiene al suo interno alcuna batteria, ma solo un chip e un'antenna che ha il compito, oltre che di ricevere e trasmettere dati, anche di trasformare l'energia elettromagnetica in energia elettrica per alimentare il sistema di trasmissione. La corrente necessaria al loro funzionamento viene derivata direttamente dalla sorgente RF esterna che sta dialogando con il Tag, in altre parole l'energia RF, convertita dall'antenna in energia elettrica, viene raddrizzata e portata ad un condensatore (similmente a quanto avviene negli alimentatori) che poi funge da minuscola batteria, di carica sufficiente per completare la transazione. In questo modo non è possibile ottenere un'emissione radio di grande potenza, i Tag passivi infatti raggiungono portate che nella migliore delle ipotesi sono di qualche metro.
La parte intelligente di ciascun sensore è costituita da un solo circuito di trasmissione del segnale e da una memoria non volatile contenente un codice unico, il quale viene trasmesso all'apparato lettore oppure da un microprocessore, capace di elaborare in proprio i segnali provenienti dai lettori e ritrasmettere in proprio i risultati così ottenuti.
La maggior parte dei Tags passivi funzionano con frequenze del campo elettromagnetico di 13.56 Mhz oppure 125/134,2 Khz, e le loro dimensioni possono essere anche molto piccole.
Sono molto più economici dei Tag attivi e possono raggiungere dimensioni estremamente contenute, persino nell'ordine di qualche mm² (antenna esclusa). Nella nostra vita quotidiana li troviamo inseriti nelle chiavi di accensione delle auto: grazie ad un'antenna posta attorno alla serratura la centralina è in grado di dialogare con il Tag della chiave e se non lo riconosce impedisce l'avviamento dell'automezzo. Si previene così il furto che venga effettuato cortocircuitando i fili dell'accensione o tramite la copia fisica della chiave, anche se perfettamente eseguita.
E' importante distinguere i Tag passivi dai comuni sistemi antitaccheggio (antifurto) utilizzati nei negozi , grandi magazzini e autogrill.
Questi ultimi infatti sfruttano quasi sempre tecnologie molto più semplici ed economiche: in gran parte dei casi si nasconde nel prodotto una lamina magnetizzata di mumetal (da smagnetizzare alla cassa) oppure l'etichetta è provvista di un circuito risonante L-C (da cortocircuitare alla cassa). Quest'ultimo tipo si presenta esteticamente in maniera simile a certi Tag passivi ma , in realtà , è totalmente privo di qualsiasi chip intelligente o di memoria.
I Tags di tipo Attivo contengono una sorgente di alimentazione propria, di solito una piccola batteria al litio. Questa oltre ad alimentare i circuiti di ricetrasmissione, può servire per tenere attiva la memoria RAM statica nella quale si memorizzano i dati relativi al Tag. Il vantaggio di utilizzare un'alimentazione consiste nella possibilità di realizzare sistemi che lavorino con frequenze del segnale più elevate e che abbiano un raggio di azione di una decina o più metri.
Vi è quindi sufficiente alimentazione per ottenere elevate prestazioni in termini di portata radio (fino a 100 metri ed oltre), velocità, quantità di memoria e per supportare eventuali altre funzioni accessorie.
Alcuni Tags attivi lavorano con una frequenza del segnale nella banda dei 900 Mhz, per i quali è disponibile una vasta gamma di componenti elettronici economici per realizzare il ricetrasmettitore.
E' previsto l'uso di frequenze anche più elevate, dell'ordine Ghz: per esempio, negli Stati Uniti è stato proposta alla FCC , l'autorità che regola l'uso delle frequenze, di destinare la frequenza 2,45Ghz ai Tags elettronici a radiofrequenza. In Europa vi sono altre proposte per definire l'uso delle frequenze intorno a 5,8 Ghz.
Il loro costo è almeno dieci volte superiore a quello dei Tag passivi, ed anche le loro dimensioni minime sono sempre superiori.
Un esempio di Tag attivo è il comune TELEPASS che viene utilizzato all'interno delle autovetture . Le sbarre si alzano automaticamente dopo che i trasmettitori del casello lo hanno attivato per richiedergli in risposta il codice identificativo. Il tutto avviene a circa 20 metri di distanza.
Oltre che per l'identicazione automatica, vi sono dei Tag attivi nati per la localizzazione degli oggetti o delle persone. Vengono fissati all'oggetto o indossati come un orologio e poi, grazie ad una copertura radio con appositi Access Point e a sofisticati sistemi di triangolazione, è possibile determinare la sua posizione con precisione anche sotto il metro.
Di solito la triangolazione avviene misurando la potenza radio ricevuta da almeno 3 Access Point; questo sistema è suscettibile a possibili errori per effetto delle attenuazioni e riflessioni degli oggetti circostanti.
Utilizzando la triangolazione e misurando i tempi di propagazione del segnale la potenza di calcolo richiesta è enorme, basti pensare che in 1 secondo il segnale radio percorre una distanza pari a quella della terra e della luna, e che 3 metri sono percorsi in nemmeno un miliardesimo di secondo.
Le varie applicazioni fin qui descritte richiedono l'uso di Transponders con caratteristiche diversificate; in linea di massima si può affermare che la distanza di lettura, le dimensioni, le condizioni ambientali di funzionamento, il tipo e la capacità della memoria a bordo del chip ed il costo sono gli elementi che ne determinano la scelta.
Il costo dei Transponders lettura/scrittura è più elevato rispetto a quello dei sola lettura.
Talvolta la scelta di un transponder lettura/scrittura sembra la più ovvia per la possibilità di immagazzinare dati relativi all'evolversi delle situazioni in cui si trova l'elemento da identificare (si pensi ad esempio alla possibilità di dotare tutta la popolazione di una tessera sanitaria che può essere aggiornata nel corso degli anni).
La richiesta di sistemi di identificazione sempre più sicuri sta portando anche alla realizzazione di dispositivi lettura/scrittura di tipo criptato caratterizzati dal fatto che l'identificazione passa attraverso complessi calcoli, basati su particolari algoritmi che vi sono contenuti, effettuatati sia dal lettore che dal transponder.
Tutti i circuiti integrati che sono applicati, sono stati progettati ed implementati per assorbire potenze estremamente basse (coerentemente con il sistema di trasmissione dell'energia necessaria al loro funzionamento) ed, in genere, vi si trova anche integrato il condensatore di accordo e di accumulo dell'energia necessaria al funzionamento del dispositivo.
L'antenna è costituita da un avvolgimento (talvolta su una ferrite) di filo di rame i cui terminali sono saldati direttamente alle piazzole del chip di silicio mediante un processo a termo compressione.
Questa scelta tecnologica con un solo chip saldato mediante hard bording alla bobina, garantisce affidabilità, elevati livelli di qualità e costi contenuti. La tecnologia di fabbricazione sviluppata è sicuramente tra le più avanzate; la produzione è completamente autorizzata e si avvale di macchine con capacità produttive estremamente elevate, e cicli di tempo di pochi secondi.
Dal punto di vista geometrico le strutture utilizzate sono di due tipi. La prima viene di solito utilizzata quando si devono realizzare Transponders molto piccoli, in tal caso il complesso chip + bobina viene inserito in un cilindretto di vetro o in un contenitore plastico chiusi poi ermeticamente. Le dimensioni sono tipicamente 13 mm di lunghezza e 2 o 3 mm di diametro nel primo caso e di 10 x 4 x 3 nel secondo.
La seconda si presta ad una notevole varietà di configurazioni in cui anche le dimensioni e la forma dell'antenna possono essere facilmente cambiate. Il complesso chip + bobina viene annegato o laminato in materiali plastici adatti, dando origine a dischi di vari diametri (20, 30 e 50 mm sono standard), ad ISO CARDS es altre configurazioni anche su richiesta specifica del cliente.
|
