RFID ตอนที่ 1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ RFID

บทความ RFID พร้อมตัวอย่างการต่อใช้งาน

ในบทความ RFID นี้ จะอธิบายตั้งแต่ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ RFID ตลอดจนถึงมาตรฐานหรือประเภท RFID ต่างๆที่มีจำหน่ายอยู่ในท้องตลาด พร้อมยกตัวอย่างการต่อใช้งาน RFID ร่วมกับบอร์ด Arduino (มีโค้ดตัวอย่างประกอบ)

โดยเนื้อหาหลักๆ จะประกอบด้วยเนื้อหาดังนี้

RFID คืออะไร? ตอนที่ 1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ RFID

RFID ชื่อเต็มๆ ก็คือ Radio Frequency Identification หรือการระบุข้อมูลสิ่งต่างๆ โดยใช้คลื่นความถี่วิทยุ ซึ่งพวกเราทุกคนคงจะคุ้นเคยกับระบบนี้เป็นอย่างดี เพราะว่า RFID ถูกนำเข้ามาใช้ในชีวิตประจำวันของเราอย่างหลากหลาย เพียงแต่ว่าเราจะรู้หรือไม่เท่านั้นเองว่าสิ่งเหล่านั้นใช้เทคโนโลยี RFID

ผมเชื่อว่าทุกๆ ท่านคงจะเคยไปเดินซุปเปอร์มาร์เก็ตตามห้างสรรพสินค้าทั่วไป ซึ่งตรงทางเข้าหรือทางออก เราจะต้องเดินผ่านเครื่องอ่านประเภทให้คนเดินผ่าน ซึ่งก็คือหนึ่งในเทคโนโลยี RFID ที่ถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันการขโมยสินค้า หลักการคือ จะติดป้าย (ศัพท์ทาง RFID เรียกว่า Tag) ไว้กับสินค้าที่ต้องการ Detect ซึ่งในเวลาซื้อปกติ ทางพนักงานจะดึงป้ายนี้ออก หรืออาจจะมีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลที่ป้าย เพื่อจะไม่ให้เกิดเสียงดังเวลาที่ผ่านเครื่องอ่าน ในกรณีที่มีการขโมยสินค้า ตัวป้ายนี้จะยังอยู่ติดกับตัวสินค้า เมื่อผ่านเครื่องอ่าน เครื่องจะส่งเสียงดังให้ทราบ
อีกตัวอย่างหนึ่งนะครับ สำหรับท่านที่นิยมใช้รถไฟฟ้าใต้ดิน ตั๋วของรถไฟฟ้าใต้ดิน ที่มีลักษณะกลมๆ สีดำ เวลาเราจะเดินผ่านด่านเข้าไป เราก็เพียงนำเหรียญนี้ แตะไปตรงบริเวณที่อ่านบัตร จากนั้นที่กั้นก็จะเปิด ซึ่งเหรียญกลมๆ สีดำนั้น จริงๆแล้วก็คือ RFID ประเภท Tag โดยที่ด้านในจะมีตัวชิปและขดลวดที่ทำหน้าที่เป็นเสาอากาศเพื่อส่งสัญญาณอยู่นะครับ หวังว่าผู้อ่านทุกท่านคงจะนึกภาพเกี่ยวกับ เทคโนโลยี RFID กันพอสมควรแล้วนะครับ ต่อไปเราจะลองมาดูกันนะครับว่าในระบบพื้นฐานของ RFID นั้นจะประกอบด้วยอะไรบ้าง

ในระบบ RFID จะมีองค์ประกอบหลักๆ ด้วยกัน 3 ส่วน คือ

1. ป้าย (Tag, Transponder)

2. เครื่องอ่านป้าย (Reader, Interrogator)
3. ฮาร์ดแวร์ หรือ ระบบที่ใช้ประมวลผล
1. ป้าย (Tag, Transponder)
มาดูที่ส่วนแรกกันเลยนะครับ ป้าย (Tag, Transponder [transceiver-responder]) ดังที่ได้ยกตัวอย่าง ป้าย Tag ที่ติดสินค้ากันขโมย และตั๋วรถไฟฟ้าที่เป็นเหรียญกลมๆ สีดำไปแล้วนะครับ สิ่งเหล่านี้ก็คือ Tag ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว ภายในจะประกอบด้วย เสาอากาศ และตัวไมโครชิป ในส่วนของตัวเสาอากาศนั้น จะทำหน้าที่รับส่งสัญญาณคลื่นวิทยุระหว่าง ป้าย (Tag) กับเครื่องอ่าน (Reader) นอกจากนั้นแล้วยังสามารถทำหน้าที่สร้างพลังงานเพื่อป้อนให้กับไมโครชิปได้อีกด้วย

ประเภทของป้ายอาร์เอฟไอดี (RFID)

1. RFID ชนิด Passive ป้ายชนิดนี้ทำงานได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟจากภายนอก เพราะภายในบัตรมีวงจรกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เป็นแหล่งพลังงานในตัวอยู่แล้ว ระยะการอ่านข้อมูลได้ในระยะสั้นๆ เท่านั้นไม่เกิน 1 เมตร (ขึ้นอยู่กับกำลังส่งของเครื่องอ่านและความถี่วิทยุที่ใช้) RFID ประเภทนี้มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา

ชนิดพวงกุญแจ ชนิดแคปซูล ชนิดบัตร

2. RFID ชนิด Active ป้ายชนิดนี้ต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟจากภายนอก เพื่อจ่ายไฟให้วงจรทำงาน ระยะการอ่านข้อมูลได้ประมาณ 100 เมตร แต่มีข้อเสียคือ ขนาดของป้ายหรือเครื่องอ่านมีขนาดใหญ่ อายุแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานประมาณ 3-7 ปี

ชนิดบัตรภายในบรรจุแบตเตอรี่ขนาดเล็กไว้

นอกจากนั้นยังสามารถจัดรูปแบบป้าย RFID จากรูปแบบการอ่านเขียน มีอยู่ 3 รูปแบบดังนี้

1. ป้ายที่ใช้อ่านและเขียนข้อมูลลงไปได้หลายๆครั้ง (Read-Write)
2. ป้ายที่ใช้เขียนได้เพียงครั้งเดียวแต่อ่านได้หลายครั้ง (Write-once Read-many)
3. ป้ายที่ใช้อ่านได้เพียงอย่างเดียว (Read-only)

2. เครื่องอ่านป้าย (Reader, Interrogator)

โดยหน้าที่ของเครื่องอ่านป้ายคือ จะทำการเชื่อมต่อกับป้ายเพื่อทำการอ่านหรือเขียนข้อมูลลงในป้ายโดยใช้สัญญาณวิทยุ ซึ่งภายในเครื่องอ่านจะประกอบด้วย เสาอากาศ เพื่อใช้รับ-ส่งสัญญาณ, ภาครับ-ภาคส่งสัญญาณวิทยุ, วงจรควบคุมการอ่าน-เขียนข้อมูล และส่วนที่ติดต่อกับคอมพิวเตอร์ เช่นเดียวกันกับในส่วนของป้าย เครื่องอ่านนั้นจะมีชนิด และลักษณะรูปร่างหลากหลายแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน เช่น แบบมือถือ, แบบติดหนัง จนไปถึงแบบขนาดใหญ่เท่าประตู ลองดูตัวอย่างจากรูปข้างล่างดูนะครับ

3. ฮาร์ดแวร์ หรือ ระบบที่ใช้ประมวลผล

มาถึงในส่วนสุดท้าย คือส่วน ฮาร์ดแวร์ หรือระบบที่ใช้ประมวลผล เป็นส่วนที่จะทำการประมวลผลข้อมูลที่ได้มาจากป้าย (Tag) หรือจะสร้างข้อมูลเพื่อส่งไปยังป้าย (Tag) หรือว่าจะเป็นที่เก็บระบบฐานข้อมูล ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระบบที่เรานำเอาไปใช้นะครับ ตัวอย่างอย่างเช่น ระบบการจัดการฟาร์มปศุสัตว์, ระบบคลังสินค้า, ระบบขนส่ง, ระบบการบริหารจัดการทรัพยากรต่างๆ เป็นต้น
มาตรฐาน RFID

1. 1-Bit Transponder (EAS)

ป้าย RFID จะส่งเพียง 2 สถานะไปยังเครื่องอ่านคือ 1 หรือ 0 เพื่อแสดงว่า มี Tag อยู่ในบริเวณที่เครื่องอ่านบัตรอยู่หรือไม่ เนื่องจากมีการส่งเพียงสองสถานะ จึงเรียกว่า 1-Bit Transponder หรืออีกชื่อหนึ่งคือ EAS ย่อมาจาก Electronic Article Surveillance ส่วนมากจะใช้ระบบ EAS นี้ตามศูนย์การค้า โดยติดตั้งเครื่องอ่านไว้ที่ทางเข้าออกของร้านเพื่อป้องกันการขโมยสินค้า เนื่องจากป้าย RFID ของระบบ EAS ชิปมีขนาดเล็ก สามารถนำไปติดตั้งกับสินค้าต่างๆ ได้ง่าย แสดงป้ายและเครื่องอ่านดังภาพ

2. มาตรฐาน RFID ในป้ายประเภทป้าย Passive

เป็นมาตรฐานสำหรับการระบุรหัสประจำตัวสัตว์ ทำงานที่ความถี่ 125-134 KHz หรือทั่วไปจะเรียกบัตร 125 KHz ระยะรับส่งข้อมูลสูงสุดไม่เกิน 1.2 เมตร อ่านข้อมูลได้อย่างเดียว ไม่สามารถเขียนข้อมูลลงไปที่ป้าย RFID ได้ ประกอบด้วยมาตรฐานต่างๆ เหล่านี้
2.1 ISO11784 มาตรฐานโครงสร้างของข้อมูลบนป้าย RFID ประกอบด้วยข้อมูลตัวเลขขนาด 64 บิต โดยมีการระบุถึงประเทศ, ชนิดของสัตว์ และรหัสของสัตว์
2.2 ISO11785 เป็นมาตรฐานที่ใช้ระบุการทำงาน, วิธีการส่งข้อมูล ตลอดจนเทคนิคต่างๆ ในการติดต่อระหว่างป้ายกับเครื่องอ่าน ซึ่งได้กำหนดวิธีการส่งไว้ 2 ลักษณะคือ Full-Duplex และ Half-Duplex จะมีข้อแตกต่างกันดังตารางนี้

2.3 ISO14223 เป็นส่วนของการปรับปรุงจากมาตรฐานตัวก่อนนี้ (ISO11784/85) โดยเพิ่มประสิทธิภาพในตัวป้ายและการจัดการหน่วยความจำทีมีขนาดใหญ่ขึ้น

ป้าย RFID ที่ใช้กับสัตว์

2.4 ISO10536 เป็นมาตรฐานสำหรับ Identification Cards ชนิดหนึ่ง หรือเราเรียกโดยทั่วไปว่าบัตร 125 KHz ในแต่ละบัตรจะมีเลข ID เฉพาะของแต่ละบัตรไม่ซ้ำกัน ไม่สามารถเขียนข้อมูลลงไปในบัตรได้ ระยะการรับส่งไม่เกิน 150 mm เหมาะกับงานด้านความปลอดภัย การเข้า/ออกบ้านหรือสำนักงาน

เครื่องอ่าน RFID บัตร 125 KHz บัตร 125 KHz รูปแบบต่างๆ

2.5 ISO15693 เป็นมาตรฐานสำหรับบัตรระยะใกล้เคียง (Vicinity Card) หรือเราเรียกว่าบัตร I-CODE ซึ่งเป็นชื่อการค้าของชิปที่ผลิตจากบริษัท NXP ใช้ความถี่ 13.56 MHz ระยะรับส่งข้อมูลสูงสุดประมาณ 1 – 1.5 เมตร ใช้ในงานที่ต้องอ่านและเขียนข้อมูลลงไปที่ป้าย โดยไม่ต้องการความปลอดภัยสูง งานที่ใช้ส่วนใหญ่คือ ตรวจสอบหนังสือในห้องสมุด, ตั๋วคอนเสิร์ต, ระบบโลจิสติกส์ทั่วไป

เครื่องอ่านบัตร I-CODE บัตร I-CODE

3. มาตรฐาน ISO14443 สำหรับบัตรระยะใกล้ชิด (Proximity card) ที่ความถี่ 13.56 MHz ระยะรับส่งข้อมูล สุงสุดประมาณ 10 cm ใช้ในงานที่ต้องมีการอ่านและเก็บข้อมูลลงไปในป้าย และต้องการความปลอดภัยสูง เช่น Smart Card บัตรประชาชนที่ต้องเก็บข้อมูลส่วนบุคคล, บัตรพนักงาน, ระบบ e-Purchasing ยังสามารถแยกออกเป็นประเภทต่างๆ คือ

ISO14443 Type A เป็นของบริษัท NXP ชื่อทางการค้าคือบัตร Mifare โดยบัตร Mifare ก็มีรุ่นต่างๆ ด้วยเช่น Classic, Ultralight, Ultralight EV1, Ultralight C, DESFire, Plus, SAM AV2
ISO14443 Type B บริษัท Texas Instruments
ISO14443 Type C บริษัท Sony ชื่อทางการค้าคือบัตร FeliCa
ISO14443 Type D-G เป็นมาตรฐานทั่วไปของผู้ผลิตรายอื่นๆ

โดยมีรายละเอียดของมาตรฐานตามตาราง

เครื่องอ่านบัตร Mifare บัตร Mifare รูปแบบต่างๆ

4. มาตรฐาน ISO18000 เป็นการพัฒนาจากมาตรฐานเดิม คือ

ISO/IEC 15961 RFID for Item Management: Host Interrogator
ISO/IEC 15962 RFID for Item Management: Data Syntax
ISO/IEC 15963 Unique Identification of RF tag and Registration Authority to manage the uniqueness
กำหนดใหม่เป็น ISO18000 โดยใช้รูปแบบจากระบบ Barcode โดยรวมรหัสเลข EPC (Electronic Product Code) คือ เลขรหัสสินค้าอิเล็กทรอนิกส์ เป็นโครงสร้างมาตรฐานสากลใหม่ พัฒนาโดย Auto ID Center ในการกำหนดเลขรหัสให้กับสินค้า ซึ่งจะทำให้การกำหนดเลขรหัสเพื่อบ่งชี้สินค้าของแต่ละหน่วยย่อยเพื่อการค้าปลีก มีความแตกต่างกัน ไม่ซ้ำกัน นับได้ว่ามีประสิทธิภาพดีกว่าเลขรหัสบาร์โค้ดในระบบเดิม

ISO18000 เป็นมาตรฐานสำหรับ RFID for Item Management: Air Interface โดยกำหนดออกเป็น 7 มาตรฐานย่อย ดังนี้
ISO18000-1: Generic Parameter for Air Interface Communication for Globally Accepted Frequencies
ISO18000-2: Parameters for Air Interface Communication below 135 kHz
ISO18000-3: Parameters for Air Interface Communication at 13.56MHz
ISO18000-4: Parameters for Air Interface Communication at 2.45 GHz
ISO18000-5: Parameters for Air Interface Communication at 5.8 GHz
ISO18000-6: Parameters for Air Interface Communication – UHF Frequency Ban
ISO18000-7: Parameters for Air Interface Communication at 433MHz

เครื่องอ่านและป้ายที่ใช้กันส่วนใหญ่ในมาตรฐานนี้ จะเป็นมาตรฐาน ISO18000-6B/6C ซึ่งอยู่ในย่าน UHF ระยะรับส่งข้อมูลเกินกว่า 1 เมตรขึ้นไป

เครื่องอ่านบัตร UHF RFID บัตร UHF RFID

ประเภท RFID ที่ทาง ThaiEasyElec จำหน่าย แยกตามประเภทได้ดังนี้ (คลิกที่ภาพเพื่อขยาย)

ขอบคุณสำหรับเเหล่งที่มา:

[11] Retrieved on May 25, 2014, http://store.linksprite.com/ls0831-passive-uhf-rfid-tag-epc-gen2-900mhz/

[12] http://www.nml-solutions.de/file/GEM-with-white-background-21.jpg [13] http://www.slate.com/content/dam/slate/blogs/future_tense/2013/07/17/texas_northside_school_district_drops_rfid_tracking_privacy_not_the_main/56197465.jpg.CROP.rectangle3-large.jpg[14] http://tst-bg.net/images/%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BD%D0%B0-%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BA%D0%B0-%D1%81%D0%B8%D0%B3%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82-1.jpg

>>> ดูสินค้าหมวด RFID / NFC <<<

Basic Electronics

RFID ตอนที่ 1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ RFID

Support ThaiEasyElec