Las ventajas y desventajas de las etiquetas RFID activas y pasivas

Cuando estoy diseñando un nuevo PCB o producto, una de las partes más difíciles para mí es elegir exactamente qué componentes debo utilizar. Parece que cada tecnología que hay ahora tiene una configuración diferente para lograr el mejor rendimiento. Incluso cuando se trata de una tecnología bastante sencilla como la placa de circuito de identificación por radiofrecuencia (RFID), hay muchos sabores a elegir. Si bien cada tipo de etiqueta de diseño RFID utiliza un lector activo, también conocido como interrogador, las etiquetas para cada disposición son diferentes. Hay tres categorías principales de esquemas de diseño RFID que puedes usar según estos tipos de etiquetas: pasivo, semipasivo y activo. Cada uno de los sistemas tiene sus propias ventajas y desventajas que pueden ayudarte a decidir si es adecuado para tu aplicación.

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RFID Pasivo

La más simple de las tres configuraciones RFID es una que utiliza un lector activo y etiquetas pasivas. Las etiquetas RFID pasivas se componen de solo dos componentes: un esquema de circuito integrado (IC) y una antena. Cuando se combinan, a veces se les llama incrustaciones. En particular, las etiquetas RFID pasivas no incluyen una fuente de alimentación constante o una batería.

Las etiquetas pasivas del sistema RFID no necesitan batería porque recolectan su energía de la señal de interrogación del lector. Para leer las etiquetas en esta disposición, un lector enviará una potente señal a todas las etiquetas en su rango de lectura. Luego, las etiquetas reciben esa señal en sus antenas y utilizan la energía para encender sus circuitos integrados. Una vez que tus procesadores han completado sus tareas, las etiquetas utilizan un acoplamiento inductivo y de retrodispersión para comunicarse con el lector. Todas estas características significan que el uso del sistema pasivo tiene una variedad de ventajas y desventajas.

Ventajas

• Bajo Precio - Dado que las etiquetas del sistema RFID tienen un máximo de tres componentes (IC, antena, caja) pueden ser bastante baratas.

• Ligero - El diseño minimalista de las etiquetas pasivas también significa que no son muy voluminosas.

• Duradero - Otras etiquetas que usan una batería pueden tener una vida útil de 3 a 5 años. La resistencia de las etiquetas pasivas depende de los materiales de los que están hechos y del entorno en el que operan. Si se colocan en un ambiente suave, podrían operar hasta por 20 años.

• Bajo Ruido - La placa de circuito impreso de acoplamiento inductivo y radiativo sin una antena activa casi no genera ruido.​

​​Desventajas

• Corto Alcance - La ausencia de una antena activa significa que las etiquetas pasivas tienen un alcance extremadamente corto. Las etiquetas que operan en frecuencias bajas a altas pueden tener un alcance de comunicación máximo de 2 pies. Si están usando una frecuencia muy alta, pueden alcanzar hasta 20 pies, pero eso sigue siendo un rango relativamente corto.

• Almacenamiento Limitado – Incluso la mayoría de las memorias no volátiles requieren energía para evitar que sus contenidos se degraden. Sin una batería integrada, las etiquetas pasivas no pueden almacenar mucha información.

• Requiere Lector - Las etiquetas pasivas requieren un lector de alta potencia para incluso encenderse.

• Sin Sensores - La mayoría de los sensores requieren una potencia constante para funcionar y posiblemente necesitan memoria para almacenar datos. Esto hace que las etiquetas pasivas no sean adecuadas para la mayoría de las aplicaciones de detección.

^{Las etiquetas RFID pasivas pueden ser casi tan finas como una hoja de papel}

Tecnología RFID Semi-Pasiva

Un paso adelante de las etiquetas pasivas son las etiquetas semi-pasivas. En un sistema semi-pasivo, las etiquetas tendrán algún tipo de batería integrada, pero no tendrán un transmisor activo. Esto significa que todavía utilizan el acoplamiento inductivo o radiativo para comunicarse, lo que les deja un rango más corto que un sistema activo. Esa batería también puede soportar sensores y memoria para consumo de energía.

Ventajas

• Alcance Medio - Una de las razones principales por las que las etiquetas pasivas tienen un rango de lectura tan corto es porque necesitan estar cerca de un lector para encenderse. El rango de encendido es mucho más corto que el rango de comunicación reflejado. Las etiquetas semi-pasivas pueden usar sus baterías para alimentar sus circuitos integrados, lo que significa que están limitadas por el alto rango de comunicación en lugar del menor rango de potencia. Un sistema semi-pasivo puede leer etiquetas a 100 pies o más.

• Componentes Activos - Las etiquetas semipasivas pueden admitir sensores y memoria debido a su batería integrada. Si tienes una aplicación que necesita algunos sensores y memoria pero no necesitas un rango extremadamente largo, es posible que puedas usar un circuito impreso RFID semi-pasivo.

• Gasto Medio - Las etiquetas semi-pasivas son más caras que las etiquetas pasivas, pero ciertamente son más baratas que las etiquetas activas.

• Bajo Ruido - Al igual que en un sistema pasivo, las etiquetas semi-pasivas no agregan mucho ruido al ambiente.

​​Desventajas

• Requiere Lector - A pesar de que las etiquetas semi-pasivas no dependen de un lector para la potencia, todavía necesitan una para comunicarse.

• Duración Limitada - La presencia de una batería limita automáticamente la vida útil de una etiqueta. En lugar de 20 años, puedes esperar de 2 a 7 años de operación. Además, una etiqueta con una batería necesitará un entorno más suave que una etiqueta con solo un IC y una antena.

• La forma más compleja de RFID es la RFID activa. En este esquema, la etiqueta tiene una batería más grande y utiliza un transmisor activo en lugar de uno pasivo. Un transmisor activo necesita una batería más grande, que también puede alimentar un procesador más rápido y otros componentes que consumen más energía.

  Ventajas

• Alto Alcance - Un transmisor activo puede comunicarse a través de largas distancias. Las etiquetas activas pueden tener un rango de lectura de más de 300 pies, más de 3 veces el de las etiquetas semi-pasivas.

• Lectores de Baja Potencia - Como las etiquetas activas usan una antena eléctrica, no tienen que depender de un interrogador de alta potencia para toda su intensidad de señal.

• Más Componentes - Cuando agregas una batería más grande también puedes usar un procesador más potente, más sensores, más memoria—más componentes en general. Si tu etiqueta necesita hacer muchas cosas diferentes, una etiqueta activa podría ser la mejor opción para ti.

​​Desventajas

• Caro - Mientras que las etiquetas pasivas pueden costar menos de 10 centavos por unidad, las etiquetas activas pueden costar hasta $20 por etiqueta.

• Duración Limitada - Las etiquetas RFID activas generalmente están diseñadas para que tengan entre 3 y 5 años de vida útil. Sin embargo, una vez que se agote la batería, deberás obtener una nueva etiqueta.

• Large and Heavy - En comparación con una etiqueta que es tan delgada como una hoja de papel, las etiquetas activas son enormes y pesadas. Las baterías son pesadas y ocupan espacio. Si necesitas que tus etiquetas se ajusten entre las páginas de un libro, las etiquetas activas probablemente no sean para ti.

• Noisy - El uso de un transmisor activo agregará ruido a tu entorno. Asegúrate de ver cómo el ruido de etiqueta activa afecta tu sistema.​

^{Es posible que desees utilizar un sistema activo en lugar de un sistema de etiquetas RFID pasivo si necesitas escanear un almacén completo}

• Las etiquetas pasivas no pueden soportar sensores o memoria y tienen un rango corto.

• Las semi-pasivas tienen un alcance medio y aún pueden ser baratos.

• Las etiquetas activas pueden hacer muchas cosas pero son grandes, caras y pesadas.

Potente diseño de PCB

Con este conocimiento, puedes elegir el mejor tipo de RFID para usar en tu próximo proyecto.

Puedes elegir entre muchas variedades al usar etiquetas RFID, pero cuando se trata del diseño de PCB en general, las opciones pueden ser abrumadoras. Por eso es importante usar un buen software para guiarte a través del proceso. CircuitStudio^® tiene una amplia variedad de herramientas que pueden ayudarte a tomar las decisiones de diseño correctas.

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