RFIDの技術

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RFIDタグ・リーダーの構造・原理

RFタグには、電池の有無や通信方式の違いにより3のタイプがあります。

1.パッシブタグ

リーダーから発信する電波を電源として動作するため、電池を必要としません。そのため半永久的に作動する、コスト減、小型化に寄与するなどのメリットから最も普及しているタイプのタグです。



2.アクティブタグ

電池を内蔵したタイプのタグです。パッシブタグより通信距離を長く取れますが、その分比較的高価になること、電池容量に寿命が依存する欠点があります。自発的に情報を発信できるため、例えば、センサーと組み込まれたネットワークシステムに活用できます。また海外では、海上コンテナの物流管理に活用されています。

3.セミアクティブタグ

電池を内蔵しますが、外部から信号を検知したときのみ一時的にアクティブタグとして通信します。競技等でスタート・ゴール、各中継地点のタイム計測、施設の入退室管理に活用されています。

パッシブタグは、データの管理やRFタグの構造(パッシブタグ)制御その他を司るICチップと、通信用のアンテナを組みあわせた「インレット」を紙やプラスチックでできた基材に収納して作られます。

ICチップ・アンテナの形状や大きさ、基材の種類により様々な形状のパッシブタグがあります。

→パッシブタブはこちら

4.リーダー

 IDの読み取り、ID書き込みができる端末でPCとの接流でシステムと連携します。電波発信部にRFタグと同じく、アンテナを有しており、このアンテナを介してデータ通信や電力の供給を行います。

 

パッシブタグの原理

パッシブタグは先ほど説明したとおり、内部に電池を有しておりません。そのため、リーダーから発せられる電波や電磁波を利用して、通信するたび、電力が発生する仕組みとなっています。

もっと細かくいうと、RFタグ内にあるコイル状のアンテナ電磁波や電波を当てると電気が生じます。

タグ内部のICチップが、この電気を使ってデータを受信したり、情報を送信するのです。

1.電磁誘導方式

コイル型のアンテナを用い、RFIDタグのコイルとリーダー・ライターのコイル間に誘導されて発生する磁束を利用した電磁誘導方式により交信します。13.56MHz帯など。

・リーダーのアンテナ(コイル)に電流が流れると,コイルに対して垂直方向に電磁波が発生します。

・この電磁波をタグ側のアンテナ(コイル)が受けると,コイルに起電力が発生し,電流が流れます。

・タグはアンテナで発生した電流で半導体チップを駆動し,データ成分を取り出します。

2.電波方式

RFIDタグとリーダー間のデータの送受に、電波を使用してデータのやり取りをします。

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・リーダーから発せられた電波をRFタグ内部にあるアンテナが受信します。

・アンテナ内部の「整流回路」が電波を直流電流に変換し、電力が発生します。

・この電力を使用して、ICチップやメモリが情報の処理を行います。

・そしてさらにRFタグのアンテナを使って、リーダーに電波を返します。

RFIDと外部環境

1.金属・水の影響

RFIDは電波を利用しているため、RFタグとリーダーの間に遮蔽物があっても、金属でなければ干渉されることなく通信ができます。箱の中のRFタグや、埋め込みタイプのRFタグを読み取ることができるのは、この電波がもつ透過性という性質によるものです。

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一方RFタグを金属製品に貼り付けると、リーダーから発せられた電波が金属面で反射するため、反射した電波により正しく電波を読み取れません。金属面に使用するためには、RFタグ自体が金属対応でなければなりません。(→金属対応タグはこちら

また、RFタグに水・水分が不着していると電波を吸収するため通信に影響がでてしまいます。そのため、比較的水分の影響を受けづらい、135kHz未満の低周波数のRFタグを使用することで対応しています。


2.電子線の影響

RFIDも電子機器ですので、通常のRFIDタグでは高熱や電子線の影響を受けてしまいます。

そこで成形用の金型、工場・医療機関での熱処理工程、はんだによる基板への実装、電子線処理などでの用途のためには、金属対応タグと同様に、耐熱専用のRFタグが必要となります。

電子基板に直接実装できる耐熱型RFタグ
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