- ระบบการชี้เฉพาะด้วยคลื่นความถี่วิทยุ RFID (Radio Frequency Identification)
RFID คืออะไร
RFID ย่อมาจาก Radio Frequency Identification เป็นระบบระบุลักษณะของวัตถุ หรือแสดงตำแหน่ง ด้วยการอ่านรหัสคลื่นวิทยุ ซึ่งได้ถูกพัฒนามาตั้งแต่ปี ค.ศ.1980 วัตถุประสงค์หลักเพื่อนำไปใช้งานแทนระบบรหัสแท่ง หรือบาร์โค้ด (Bar code) ที่มีใช้อยู่แล้ว แต่เก็บข้อมูลได้น้อย และกระบวนการที่เกี่ยวข้องก็ยังต้องใช้แรงงานค่อนข้างมาก เป็นเทคโนโลยีการส่งข้อมูลผ่านคลื่นวิทยุ โดยนำเอาคลื่นวิทยุมาเป็นคลื่นพาหะเพื่อใช้ในการสื่อสารข้อมูลระหว่างอุปกรณ์สองชนิดที่เรียกว่า แท็ก ( Tag ) และตัวอ่านข้อมูล ( Reader ) ซึ่งเป็นการสื่อสารแบบไร้สาย ( Wireless)
ด้วยความรวดเร็วในการรับส่งข้อมูล ข้อมูลมีความถูกต้องแม่นยำ สามารถนำข้อมูลที่ได้มาประมวลผลอย่างรวดเร็วไม่ต้องทำเป็น Manual เหมือน Bar Code ซึ่งต้องทำการอ่านทีละครั้งช่วยให้ประหยัดเวลาไปอย่างมากปัจจุบัน RFID กำลังกลายเป็นกระแสโลกเมื่อมีการประยุกต์ใช้ในการค้าระหว่างประเทศ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความมั่นคงปลอดภัย และ ต้นทุนที่กำลังต่ำลง ราคา RFID ถูกพอที่จะใช้กับวัตถุต่างๆได้ง่าย เป็นที่มาของแนวคิดระบบห่วงโซ่อุปทาน (Supply chain) แบบใหม่ ที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพระบบการจัดซื้อ การกระจายสินค้า และกระบวนการผลิต ระบบนี้จะทำให้หน่วยงานที่เกี่ยวข้องสามารถที่จะควบคุมติดตาม วิเคราะห์การเคลื่อนที่ของสินค้าและวัตถุดิบได้ดีขึ้น
จุดเด่นของ RFID
· สามารถอ่านค่าข้อมูลจากป้ายหรือแท็ก (Transponder/Tag) ได้หลายๆ แท็ก พร้อมๆ กัน แบบไร้สัมผัส
· สามารถอ่านค่าได้แม้ในสภาพที่ทัศนวิสัยไม่ดี (มองไม่เห็น)
· สามารถอ่านค่าได้แม้ไม่ต้องอยู่ในแนวเส้นตรง (Non-Line of Sight) เดียวกับเครื่องอ่าน (RFID Reader)
· ทนต่อความเปียกชื้น แรงสั่นสะเทือน การกระทบกระแทก
· สามารถอ่านค่าข้อมูลได้ระยะไกล
· สามารถอ่านค่าข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูง
องค์ประกอบหลักของระบบ RFID
อาร์เอฟไอดี ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ แท็ก ( Tag ) และตัวอ่านข้อมูล ( Reader )
1. ตัว Tag ศัพท์เทคนิคเรียกว่า Transponder แผ่นป้ายอิเล็กทรอนิกส์ (RFID Tag) มีทั้งที่เป็นแผ่นป้าย (เหมือนป้าย bar code) หรือแท่งเล็กๆ ซึ่งนำไปฝังไว้ในหรือติดอยู่กับวัตถุต่างๆ เช่น กล่องผลิตภัณฑ์ สิ่งของ หรือสิ่งมีชีวิตใดๆ แผ่นเหล่านี้จะบรรจุข้อมูลได้มากพอที่จะบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ได้และสามารถบ่งบอกทั้งราคา ยี่ห้อ ชนิดของสินค้าและข้อมูลอื่นๆ ตามความต้องการ แท็กก็จะทำหน้าที่ส่งสัญญาณหรือข้อมูลที่บันทึกอยู่ในแท็กตอบสน องไปที่ตัวอ่านข้อมูล การสื่อสารระหว่างแท็กและตัวอ่านข้อมูลจะเป็นแบบไร้สาย ภายในแท็กจะประกอบไปด้วย วงจรไอซี (microchip) ซึ่งเชื่อมต่ออยู่กับลวดทองแดง (coupling element) ที่ทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ ซึ่งจะถูกติดตั้งร่วมกันบนแผ่นพลาสติกเล็กๆ บางๆ
RFID Tag มี 2 ชนิดคือ
Active Tag : มีแบตเตอรี่ขนาดเล็กอยู่ภายใน เพื่อป้อนพลังงานไฟฟ้าให้แท็กทำงานโดยปกติ ทำให้สามารถรับ-ส่งสัญญาณข้อมูลกับ RFID Reader ได้ในระยะไกล สามารถทำงานในบริเวณที่มีสัญญาณรบกวนได้ดี และสามารถอ่านและเขียนข้อมูลลงใน Tag ชนิดนี้ได้ มีหน่วยความจำภายใจขนาดใหญ่ได้ถึง 1 เมกะไบต์ แต่มีข้อเสียคือ มีอายุการใช้งานจำกัดตามอายุของแบตเตอรี่ เมื่อแบตเตอรี่หมดก็ต้องนำแท็กไปทิ้งไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากจะมีการ seal ที่ตัวแท็ก มีขนาดค่อนข้างใหญ่ และมีราคาแพง
Passive Tag : ไม่มีแบตเตอรี่ในตัวเอง น้ำหนักเบา อายุการใช้งานไม่จำกัด มีน้ำหนักเบาและราคาถูกกว่าแบบ Active Tag มีหน่วยความจำขนาดเล็ก (ทั่วไปประมาณ 32 - 128 บิต) ลักษณะการทำงานคือ เมื่อได้รับสัญญาณที่ RFID Reader ส่งมาจะทำการแปลงสัญญาณนั้นเป็นพลังงาน (Beam Powered) เพื่อใช้ในการส่งข้อมูลของตัวเองกลับไปยัง Reader โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า Backscatter แต่ข้อเสียคือ ระยะการรับส่งข้อมูลใกล้ (รัศมีไม่เกิน 3 เมตร) ตัวอ่านข้อมูลต้องมีความไวสูง และจะถูกรบกวนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ง่าย
microchip ที่อยู่ในแท็กจะมีหน่วยความจำซึ่งอาจเป็นแบบอ่านได้อย่างเดียว (ROM) หรือทั้งอ่านทั้งเขียน (RAM) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการในการใช้งาน นอกจากนี้อาจมีการนำหน่วยความจำแบบ EEPROM มาใช้ในกรณีต้องการเก็บข้อมูลในระหว่างที่แท็กและตัวอ่านข้อมูล ทำการสื่อสาร และข้อมูลยังคงอยู่ถึงแม้จะไม่มีพลังงานไฟฟ้าป้อนให้แก่แท็ก แท็กอาจมีรูปร่างได้หลายแบบขึ้นอยู่กับการนำไปใช้งาน อาทิเช่น
o Glass Housing
o Disk and Coin
o Nail Tag
o Plastic Housing
o Smart Label
o ID-1 Format ( Credit Card )
o Coin on Chip
o Smart Card
o Other Format
ในส่วนของ Tag ยังแบ่งออกเป็น Class ได้ 5 Class คือ
1. Class 0 - Read Only ( Factory Programmed )
2. Class 1 - Write Once Read Only
3. Class 2 - Read Write
4. Class 3 - Read Write ( With on Board Sensors )
5. Class 4 - Read Write ( Active Tag )
2. RFID Reader หรือ Interrogator คือ ตัวอ่านข้อมูล ทำหน้าที่เขียนหรืออ่านข้อมูลใน Tag ภายในเครื่องอ่านจะประกอบด้วย เสาอากาศที่ทำจากขดลวดทองแดง เพื่อใช้รับส่งสัญญาณ ภาครับและภาคส่งสัญญาณวิทยุ และวงจรควบคุมการอ่าน-เขียนข้อมูล โดยทั่วไปเครื่องอ่านจะประกอบด้วยส่วนประกอบหลักดังนี้
· ภาครับและส่งสัญญาณวิทยุ
· ภาคสร้างสัญญาณพาหะ
· ขดลวดที่ทำหน้าที่เป็นสายอากาศ
· วงจรจูนสัญญาณ
· หน่วยประมวลผลข้อมูล
· ภาคติดต่อกับคอมพิวเตอร์
Reader ทำการส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังเสาอากาศบนแผ่นป้าย RFID เพื่อให้ RFID Tag ส่งข้อมูลของตัวเองกลับมายังเครื่องอ่าน RFID เมื่อรับข้อมูลที่ส่งมาจาก Tag แล้วทำการตรวจสอบความผิดพลาดของข้อมูล ถอดรหัสข้อมูล จากนั้น มันจะแปลงสัญญาณที่ได้รับให้อยู่ในรูปดิจิตอลเพื่อใช้ประมวลผลต่อไป ซึ่ง Reader ที่ดีต้องมีความสามารถในการป้องกันการอ่านข้อมูล เรียกว่าระบบ "Hands Down Polling" โดย Reader จะสั่งให้ Tag หยุดการส่งข้อมูลในกรณีเกิดเหตุการณ์ดังกล่าว หรืออาจมีบางกรณีที่มี Tag หลาย Tag อยู่ในบริเวณสนามแม่เหล็กไฟฟ้าพร้อมกัน หรือที่เรียกว่า "Batch Reading" Reader ควรมีความสามารถที่จะจัดลำดับการอ่าน Tag ทีละตัวได้
ตัวอย่างรูปร่างของเครื่องอ่านแบบต่างๆ
หลักการทำงานเบื้องต้นของ RFID ประกอบด้วย
การทำงานของระบบ เมื่อตัว Reader จะทำการส่งสัญญาณวิทยุอย่างต่อเนื่อง และรอคอยรับสัญญาณตอบจาก Tag ต่างๆ ที่อยู่ในระยะการอ่าน ที่ตัว Tag มีขดลวดที่รอบตัวทำหน้าที่เป็นสายอากาศ (Antenna) เมื่อได้รับคลื่นสัญญาณแล้ว จะทำหน้าที่แปลงความถี่ มาเป็นสัญญาณไฟฟ้าเพื่อใช้เลี้ยงวงจรของตัว Tag กระตุ้นให้แท็กทำงาน เพื่ออ่านหรือบันทึกข้อมูลในหน่วยความจำใน Tag ข้อมูลจากแท็กก็จะถูกส่งให้กับวงจรของสายอากาศ (Antenna)
ซึ่งจะทำการมอดูเลตข้อมูล Reader จะสามารถรับสัญญาณการเปลี่ยนแปลงของแอมปลิจูดจากแท็กได้จากนั้นแปลงออกมาเป็นข้อมูลแล้วทำการถอดรหัสเพื่อนำข้อมูลไปใช้งานต่อไป ดังภาพ
ในส่วนของ Tag ยังแบ่งออกเป็น Class ได้ 5 Class คือ
1. Class 0 - Read Only ( Factory Programmed )
2. Class 1 - Write Once Read Only
3. Class 2 - Read Write
4. Class 3 - Read Write ( With on Board Sensors )
5. Class 4 - Read Write ( Active Tag )
2. RFID Reader หรือ Interrogator คือ ตัวอ่านข้อมูล ทำหน้าที่เขียนหรืออ่านข้อมูลใน Tag ภายในเครื่องอ่านจะประกอบด้วย เสาอากาศที่ทำจากขดลวดทองแดง เพื่อใช้รับส่งสัญญาณ ภาครับและภาคส่งสัญญาณวิทยุ และวงจรควบคุมการอ่าน-เขียนข้อมูล โดยทั่วไปเครื่องอ่านจะประกอบด้วยส่วนประกอบหลักดังนี้
· ภาครับและส่งสัญญาณวิทยุ
· ภาคสร้างสัญญาณพาหะ
· ขดลวดที่ทำหน้าที่เป็นสายอากาศ
· วงจรจูนสัญญาณ
· หน่วยประมวลผลข้อมูล
· ภาคติดต่อกับคอมพิวเตอร์
Reader ทำการส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังเสาอากาศบนแผ่นป้าย RFID เพื่อให้ RFID Tag ส่งข้อมูลของตัวเองกลับมายังเครื่องอ่าน RFID เมื่อรับข้อมูลที่ส่งมาจาก Tag แล้วทำการตรวจสอบความผิดพลาดของข้อมูล ถอดรหัสข้อมูล จากนั้น มันจะแปลงสัญญาณที่ได้รับให้อยู่ในรูปดิจิตอลเพื่อใช้ประมวลผลต่อไป ซึ่ง Reader ที่ดีต้องมีความสามารถในการป้องกันการอ่านข้อมูล เรียกว่าระบบ "Hands Down Polling" โดย Reader จะสั่งให้ Tag หยุดการส่งข้อมูลในกรณีเกิดเหตุการณ์ดังกล่าว หรืออาจมีบางกรณีที่มี Tag หลาย Tag อยู่ในบริเวณสนามแม่เหล็กไฟฟ้าพร้อมกัน หรือที่เรียกว่า "Batch Reading" Reader ควรมีความสามารถที่จะจัดลำดับการอ่าน Tag ทีละตัวได้
บทความ
