Avantages et inconvénients des technologies RFID active et passive

RFID Symbol

Lorsque je conçois un nouveau circuit imprimé ou un nouveau produit, l'une des parties les plus difficiles pour moi est de choisir exactement les composants que je dois utiliser. Il semble que chaque technologie a maintenant une configuration différente pour obtenir les meilleures performances. Même lorsque vous utilisez une technologie assez simple comme l'identification par radiofréquence (RFID), vous avez le choix entre de nombreuses variétés. Bien que chaque type de RFID utilise un lecteur actif, également appelé interrogateur, les étiquettes de chaque arrangement sont différentes. Il existe trois catégories principales de RFID que vous pouvez utiliser en fonction de ces types d'étiquettes : passive, semi-passive et active. Chacun de ces systèmes a ses avantages et ses inconvénients qui peuvent vous aider à décider s'il convient à votre application. 

RFID Passive

La plus simple des trois configuration de RFID est celle qui utilise un lecteur actif et des étiquettes passives. Les étiquettes RFID passives ne sont composées que de deux composants : un circuit intégré (CI) et une antenne. Lorsqu'ils sont combinés, on les appelle parfois des incrustations. Notamment, les étiquettes RFID passives n'incluent pas une source d'alimentation constante ou une batterie.

Les étiquettes RFID passives n'ont pas besoin d'une batterie car elles collectent leur énergie à partir du signal d'interrogation du lecteur. Pour lire les étiquettes dans cet arrangement, un lecteur enverra un signal puissant à toutes les étiquettes dans sa portée de lecture. Les étiquettes reçoivent ensuite ce signal sur leurs antennes et utilisent l'énergie qu'elles dégagent pour alimenter leurs circuits intégrés. Une fois que leurs processeurs ont terminé leurs tâches, les étiquettes utilisent un couplage inductif et rétrodiffusé pour communiquer avec le lecteur. Toutes ces caractéristiques signifient que l'utilisation d'un système passif présente une variété d'avantages et d'inconvénients.

Avantages

  • Peu coûteuse - Étant donnée que les étiquettes RFID ont un maximum de trois composants (CI, antenne, boîtier), elles peuvent être très bon marché.  

  • Légère - La conception minimaliste des étiquettes passives signifie également qu'elles n'ont pas beaucoup de masse.

  • Durée de vie - Les autres étiquettes qui utilisent une pile ne peuvent avoir qu’une durée de vie de 3 à 5 ans. Le longévité des étiquettes passives dépend des matériaux dont elles sont faites et de l'environnement dans lequel elles fonctionnent. Si elles sont placées dans un environnement doux, elles peuvent fonctionner pendant 20 ans.

  • Faible bruit - Le couplage inductif et radiatif sans antenne active ne génère pratiquement aucun bruit.

Inconvénients

  • Courte portée - L'absence d'antenne active signifie que les étiquettes passives ont une portée extrêmement courte. Les étiquettes fonctionnant dans les basses et les hautes fréquences peuvent avoir une portée de communication maximale de 2 pieds. Si elles utilisent une très haute fréquence elles peuvent atteindre jusqu'à 20 pieds, mais cela reste quand même une portée relativement courte. 

  • Stockage limité - Même la plupart des mémoires non volatiles ont besoin d’énergie pour empêcher leur contenu de se dégrader. Sans batterie intégrée, les étiquettes passives ne peuvent pas stocker beaucoup d’informations. 

  • Nécessite un lecteur - Les étiquettes passives nécessitent un lecteur très puissant pour pouvoir s'allumer.

  • Aucun capteur - La plupart des capteurs nécessite une alimentation constante pour fonctionner et éventuellement une mémoire pour stocker les données. Cela rend les étiquettes passives inadaptées à la plupart des applications de détection.

Wireless tag used for RFID tracking purposes

Les étiquettes passives peuvent être presque aussi minces qu'une feuille de papier.

RFID semi-passive 

L’étape après celle des étiquettes passives est celles des étiquettes semi-passive. Dans un système semi-passif, les étiquettes auront une sorte de batterie embarquée, mais elles n'auront pas d'émetteur actif. Cela signifie qu'elles utilisent toujours le couplage inductif ou radiatif pour communiquer, ce qui les laisse avec une portée plus courte que dans un système actif. Cette batterie peut également supporter des capteurs et une mémoire pour la consommation d’énergie.

Avantages

  • Portée moyenne - L'une des principales raisons pour lesquelles les étiquettes passives ont une portée de lecture aussi courte est qu'elles doivent être proches d'un lecteur pour pouvoir s'allumer. La portée de mise sous tension est beaucoup plus courte que la portée de communication réfléchie. Les étiquettes semi-passives peuvent utiliser leurs batteries pour alimenter leurs circuits intégrés, ce qui signifie qu'elles sont limitées par la grande portée de communication plutôt que par la faible portée d’alimentation. Un système semi-passif peut lire des étiquettes à une distance de 100 pieds ou plus.

  • Composants actifs - Les étiquettes semi-passives peuvent prendre en charge les capteurs et de la mémoire grâce à leur batterie embarquée. Si vous avez une application qui nécessite des capteurs et de la mémoire mais qui n'a pas besoin d'une longue portée, vous pouvez utiliser la technologie RFID semi-passive.

  • Coûts moyens - Les étiquettes semi-passives sont plus chères que les étiquettes passives mais sont certainement moins chères que les étiquettes actives.

  • Faible bruit - Tout comme dans un système passif, les étiquettes semi-passives n'ajoutent pas beaucoup de bruit à l'environnement.

Inconvénients

  • Nécessitent un lecteur - Même si les étiquettes semi-passives ne dépendent pas d'un lecteur pour leur alimentation, elles en ont quand même besoin pour communiquer.

  • Durée de vie limitée - La présence d'une batterie limite automatiquement la durée de vie d'une étiquette. Au lieu de 20 ans, vous pourriez vous attendre à 2 à 7 ans d'exploitation. De plus, une étiquette ayant une batterie aura besoin d'un environnement plus doux qu'une étiquette ayant seulement un circuit intégré et une antenne.

RFID active

La forme la plus complexe de la technologie RFID est la RFID active. Dans ce schéma, l'étiquette a une batterie plus grande et utilise un émetteur actif au lieu d'un émetteur passif. Un émetteur actif nécessite une batterie plus grande, qui peut également alimenter un processeur plus rapide et d'autres composants plus énergivores.

Avantages

  • Longue portée - Un émetteur actif peut communiquer sur de longues distances. Les étiquettes actives peuvent avoir une portée de lecture de plus de 300 pieds, plus de 3 fois celle des étiquettes semi-passives.

  • Lecteurs de faible puissance - Comme les étiquettes actives utilisent une antenne alimentée, elles n'ont pas besoin d'un interrogateur de grande puissance pour toute l’intensité de leur signal.

  • Plus de composants - Lorsque vous ajoutez une  batterie plus grande vous pouvez aussi utiliser un processeur plus puissant, plus de capteurs, plus de mémoire, plus de composants en général. Si votre étiquette doit faire beaucoup de choses différentes, une étiquette active pourrait être le meilleur choix pour vous.

Inconvénients

 Scanner and a warehouse

Vous aurez peut-être besoin d’utiliser un système actif si vous devez scanner un entrepôt entier.

  • Coûteuses - Alors que les étiquettes passives peuvent coûter moins de 10 centimes par unité, les étiquettes actives peuvent coûter jusqu'à 20 $ par unité.  

  • Durée de vie limitée - Les étiquettes RFID actives sont généralement conçues pour avoir une durée de vie de 3 à 5 ans. Après l'épuisement de la batterie, vous aurez besoin d'une nouvelle étiquette.

  • Grandes et lourdes - Comparées à une étiquette aussi mince qu'un morceau de papier, les étiquettes actives sont énormes et lourdes. Les batteries sont lourdes et prennent de la place. Si vous avez besoin que vos étiquettes tiennent entre les pages d'un livre, les étiquettes actives ne sont probablement pas indiquées.

  • Bruyantes - L'utilisation d'un émetteur actif ajoutera du bruit à votre environnement. Assurez-vous de voir plus clair sur comment le bruit des étiquettes actives affectera votre système.

Vous aurez peut-être besoin d’utiliser un système actif si vous devez scanner un entrepôt entier.

Bien qu'il existe de nombreux avantages et inconvénients de la RFID passive, semi-passive et active, ce sont les choses les plus importantes à retenir : 

  • Les étiquettes passives ne peuvent pas supporter les capteurs ou la mémoire et ont une courte portée.

  • Les semi-passives ont une portée moyenne et peuvent encore être bon marché.  

  • Les étiquettes actives peuvent faire beaucoup de choses, mais elles sont grandes, coûteuses et lourdes. 

Forts de ces connaissances, vous pouvez choisir le meilleur type d'étiquettes RFID à utiliser dans votre prochain projet.

Vous pouvez choisir parmi de nombreuses variétés concernant les étiquettes RFID, mais lorsqu'il s'agit de la conception des circuits imprimés en général, les choix peuvent devenir lourds de conséquence. C'est pourquoi il est important d'utiliser un bon logiciel pour vous guider tout au long du processus. CircuitStudio dispose d’une grande variété d’outils qui peuvent vous aider à prendre les bonnes décisions relative à la conception.

Avez-vous d'autres questions sur la conception RFID ? Contactez un expert de chez Altium.

Previous Article
Courant fort et températures plus élevées : Conseils relatifs à la conception de PCB en matière de gestion de la chaleur
Courant fort et températures plus élevées : Conseils relatifs à la conception de PCB en matière de gestion de la chaleur

Les PCB à courant fort peuvent générer une chaleur importante.

Next Article
Ayez un contrôle visuel sur votre PCB avec des affichages couleur
Ayez un contrôle visuel sur votre PCB avec des affichages couleur

Travailler sur une conception existante peut être intimidant, mais les couleurs de la carte permettent une ...