Tecnologia Rfid

Tecnologia RFID David Figueiredo, Luiz Carvalho e Tom Albuquerque Instituto de Estudos Superiores da Amazônia (IESAM) Prof. Dr. José Felipe Almeida (Orientador) Resumo– A proposta deste artigo é baseada em um estudo sobre a tecnologia RFID (Radio Frequency Identification) que está em ascensão no mercado mundial. A RFID é uma tecnologia ADC (Automated Data Collection) que usa transmissões de radiofreqüência, para comunicação dados entre um leitor e um receptor. Também, são discutidos os componentes do sistema: antena do tipo Tag (etiqueta), leitor e servidor de aplicação (middleware). Por fim, é mostrada a utilização de um módulo TRF7960.

O Transponder ou RF Tag ou simplesmente Tag (ver Figura 2.1), é uma etiqueta, que possui uma estrutura básica e bem simples. Trata-se de um chip, capaz de armazenar informações e uma resistência fazendo o papel de uma antena. Este conjunto é envolto por material tipo plástico, silicone ou vidro e com formatos diferentes depende do tipo de aplicação. As Tags se dividem em duas categorias: passivas e ativas (Fig. 1).

Palavras chave– antena Tag, módulo TRF7960, RFID.

I.INTRODUÇÃO A RFID acrônimo de Identificação por Rádio Freqüência, está incluída dentro da categoria de tecnologias de identificação automática (Autoid) [1-4]. Esta categoria inclui códigos de barra, leitores óticos e algumas tecnologias biométricas, como leitoras de retina. Portanto, tem sido largamente utilizada em sistemas de localização em tempo real (Real-Time Location Systems). Assim, é usado para reduzir a quantidade de tempo e trabalho necessários aos lançamentos manuais de dados. Além desta introdução, este trabalho está dividido da seguinte forma: na segunda Sessão, pretende abordar as características da tecnologia RFID e da mesma forma, seu funcionamento. Na Sessão três será abordada a utilização do Módulo TRF7960 (13,56 MHz). E, por fim, nas Considerações Finais, foi observado, que a tecnologia RFID, já é realidade, e este estudo tem grande importância, pois é a primeira etapa de um projeto que terá continuidade no ano de 2008, cujo nome é “Controle de acesso de funcionários via RFID”.

III. TECNOLOGIA RFID Essa tecnologia surgiu na década 1980 para tentar solucionar os problemas dos sistemas de rastreamento e controles de acesso. No ano de 1999, o Instituto de tecnologia de Massachusetts (MIT) em conjunto com outros centros de pesquisa, que começaram a estudar um novo tipo de arquitetura que tivessem suas tecnologias baseadas em radiofreqüência para servir como modelo de referência para o desenvolvimento de novas aplicações de rastreamento e localização de produtos. Com isso, eles desenvolveram o Código Eletrônico de Produtos - EPC (Electronic Product Code). Esse código definiu uma arquitetura de identificação de produtos e foi chamada posteriormente de RFID. Nesta seção, serão apresentados os dispositivos fundamentais que fazem parte de um sistema de RFID, suas particularidades, tipos e principais informações.

Figura 1. Tag [4]. As Tags passivas são mais comuns, por sua simplicidade e maior usabilidade. Elas não possuem fonte de energia interna e, por isso, são mais econômicas (baratas) que as ativas. Este tipo de Tag pode ser usado em bagagens, por exemplo. Usualmente, este sistema de etiqueta é bastante semelhante ao funcionamento de um leitor de código de barras. Ou seja, não necessita de contato visual para identificação, podendo fazer a leitura através de materiais como madeira, plástico, cimento e etc. Dependendo da potência e da freqüência utilizada, o leitor (através do transceiver) emite freqüências de rádio desde centímetros até alguns metros. Este sistema se utiliza de ondas eletromagnéticas para reconhecer e ativar a Tag. Desta forma, troca ou envia informações (processo de leitura ou escrita). Por isso, possui diversos formatos e tamanhos com configurações e características distintas, cada uma para cada tipo de aplicação. Existem soluções onde a antena, o transceiver e o decodificador estão no mesmo invólucro, recebendo o nome de leitor. O middleware RFID é um servidor de aplicativo, no qual um software está localizado entre os leitores de tags e aplicações que utilizam os dados armazenados nestas tags. Assim, processam as informações capturadas pelos leitores e pelos sensores, de modo que as aplicações vejam somente eventos significativos. Neste high-level, o volume de informação a ser processado é diminuído e, dessa forma, fornece uma interface com um nível alto de aplicação controlando os leitores. Examinando, assim, as informações de RFID. A maioria dos RFID middleware de hoje disponíveis possuem estas características.

Inúmeras são as vantagens da utilização deste tipo de sistema e uma destas, por exemplo, é a comodidade. Com este sistema a necessidade de contato visual para a leitura, não existe, da forma como funciona com o código de barras. Isto possibilita, por exemplo, identificar itens dentro de uma sala, sacola ou galpão sem a necessidade de manuseio. Os sistemas de RFID também são definidos pela faixa de freqüência no qual operam, isto é: Sistemas de Baixa Freqüência, normalmente utilizados, em curtas distâncias, para controle de acesso, rastreamento e identificação de animais; Sistemas de Alta Freqüência, usado para leitura a médias e longas distâncias e leituras., normalmente utilizados para leitura de Tags em veículos e coleta automática de dados; e, por fim, Sistemas de Freqüência Ultra Alta – nesta faixa de freqüência ultra-elevada, existem duas áreas de interesse. As freqüências na faixa de 400 MHz e a faixa 860-930 MHz. Cada uma das faixas de freqüência tem vantagens e desvantagens, pó isto depende a utilização. As escalas de freqüência mais elevadas têm controles mais reguladores e diferem de país a país. Entre as aplicações deste sistema, destaca-se a identificação por radiofreqüência nos serviços de saúde. Dispositivos inseridos sob a pele podem armazenar informações sobre pacientes como: cadastro civil, tipo sangüíneo e histórico de doenças, por exemplo. Conseqüentemente, os remédios aplicados, suas restrições a componentes químicos (Alergias), etc. Uma das vantagens disto é que se evita o conflito de informação e o atraso do diagnóstico ou ação médica. Em utilizações para rastreamento online, as etiquetas RFID podem ser desenvolvidas para serem acopladas a dispositivos GPS. Este sistema utiliza comunicações por satélites, para o rastreamento, como exemplo, de gado em fazendas e de animais domésticos. Podem também ser aplicadas em pessoas, mediante implante, para facilitar sua localização em caso de seqüestro ou, para o sistema penitenciário, na vigilância de presos. O uso do RFID no sistema de transporte aéreo já é realidade em algumas empresas. Visando, assim, melhorar a eficácia, a segurança e a qualidade dos aeroportos, as etiquetas são acopladas as malas, reduzindo o extravio de bagagens ou atraso em caso de mudança de plano de vôo. Os portos também podem utilizar a tecnologia do RFID para rastrear containeres e demais cargas transportadas em navios. Por fim, dentre as vantagens do RFID pode-se destacar a capacidade de armazenamento, leitura e envio dos dados para etiquetas ativas. Ainda, a detecção sem necessidade de visada direta para a leitura dos dados e a durabilidade com possibilidade de reutilização. Como desvantagens, o custo elevado da tecnologia RFID, em relação aos sistemas de código de barras, por exemplo, é um dos principais obstáculos para a sua aplicação comercial.

freqüência de 13,51 MHz através de uma antena loop (chamada de antena Tag), e estabelece comunicação com o host através de um cabo USB padrão, em ambiente Windows.

V. SISTEMA DE TRANSMISSÃO RFID O módulo TRF7960 possui um único cristal vibrando em 13,51 MHz (outros leitores nesta classe usam geralmente dois cristais). Esta característica contribui em reduzir a lista de componentes externos, reduzindo o consumo de energia, fornecendo sete ajustes manuais ou automatizados de configuração, que desabilitam seções do leitor inutilizadas para economizar energia. O módulo TRF7960 opera entre 2,7 V a 5,5 V. A configuração dupla de entrada do receptor do módulo TRF7960 detecta modulação em amplitude (AM) e modulação em fase (FM). Esta característica ajuda eliminar falha na leitura de Tags. O processo de leitura de Tags é feito por indução eletromagnética, podendo ser feito de duas formas pelo TRF7960. Primeiro, ao conectar o módulo TRF7960 ao host por meio de um cabo USB, a detecção das Tags é notada através de alguns LEDs indicativos, referentes a cada protocolo identificado. Segundo, deve-se conectar o módulo TRF7960 ao host por meio de um cabo USB, entretanto, é necessária a instalação de um driver virtual da porta COM CDM_setup.exe e após a instalação é necessário conectar o módulo, instalando o software com a interface gráfica. O software possui inúmeras funções, mas somente foi utilizada a função Find Tags, a qual faz a busca de todos ou quais protocolos forem selecionados, a partir do momento de sua ativação. O sistema de transmissão de dados referente ao módulo TRF7960 utiliza, portanto, a freqüência de 13,51 MHz. A verificação desta transmissão foi feita com a utilização de um osciloscópio. Com isto, foram analisados o comportamento dos sinais RXIN1 e RXIN2. (pinos de entrada para recepção AM e FM respectivamente). Nota-se no primeiro estado passivo, mostrado na Fig. 2, sem a presença de Tags que o sinal RXIN2 apresenta um pequeno delay em relação ao RXIN2. Por outro lado, no estado ativo, Mostrado na Fig. 3, com presença de tags, os sinais tendem a se sincronizar.

Figura 3.5A – Sinal RXIN1 e RXIN2 no estado passivo. RXN1 RXN2

IV. MÓDULO TRF7960 Esta Sessão trata da apresentação do Módulo de Avaliação TRF7960, mostrando seus conceitos, seu funcionamento e um projeto implementado. O Módulo de Avaliação TRF7960 da Texas Instruments suporta os protocolos ISO 14443A, ISO 14443B e ISO 15693. Dessa forma, apresenta-se com alcances de 7,0 cm no 14443A, 5,0 cm no 14443B e 8,0 cm no 15693, opera na

Figura 2. Sinal RXIN1 e RXIN2 no estado passivo.

Figura 3. Sinal RXIN1 e RXIN2 no estado ativo. A comunicação serial RS-232 ao módulo TRF7960 está mostrada nas Figuras 4, 5, 6, 7 e 8. Foi através desta comunicação que se pôde observar o que estava sendo transmitido na comunicação entre o leitor do TRF7960 e seu software, capturando os dados enviados através do software Hyperterminal.

Figura 4. Módulo TRF7960.

Figura 5. Montagem da Comunicação Serial RS-232.

Figura 6. Circuito da Comunicação Serial RS-232.

Figura 7. Aquisição de Dados sem presença de Tags.

Figura 8. Aquisição de Dados com presença de Tags.

Nota-se, nas Figuras 7 e 8 que a partir do momento em que o software do TRF7960 é inicializado ele ativa o registro de informações. Estas informações são geradas na forma de matrizes, que guardam o registro das Tags quando detectadas. IV. CONSIDERAÇÕES FINAIS A tecnologia de radiofreqüência, ou RFID (Radio Frequency Identification) já é realidade, por isso, sua tendência é atuar junto ou substituir o código de barras, em aplicações onde a eficácia, a rapidez e a segurança sejam prioridades. Estas aplicações variam desde gerenciamento de estoque até controle do gatilho de armas. Entretanto, por ser uma nova tecnologia é necessário frisar que a maioria dessas aplicações é composta por protótipos ainda em desenvolvimento. Este trabalho apresentou um estudo sobre o controle de acesso de funcionamento desta tecnologia.

REFERÊNCIAS

[1] Manish, B., and Shahram, M., RFID Field Guide: Deploying Radio Frequency Identification Systems, 1st.Ed., Prentice Hall PTR, 2005. [2] Finkenzeller, K., RFID Handbook. 2nd.Ed. Wiley, 2003. [3] Texas Instruments, Manual do Usuário, TRF7960EVM, 2007. [4] Bhatt, H., and Glover, B., RFID Essentials. 1st.Ed. O'Reilly, 2006.

AGRADECIMENTOS Inicialmente a todos que de uma forma direta ou indireta contribuíram para o desfecho deste trabalho. Entretanto, fica um agradecimento ao Prof. Dr. Dionne Monteiro, pela importante contribuição inicial desta pesquisa.