เนื้อหาวันที่ : 2010-10-19 17:28:31 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 6954 views

RFID เทคโนโลยีอัจฉริยะแห่งอนาคต (ตอนที่ 2)

จากตอนแรกที่ได้ทำความรู้จักกับเทคโนโลยี RFID ได้รู้จักประเภทของระบบ RFID ว่ามีอะไรบ้าง เหมาะสมกับการนำไปประยุกต์ใช้งานแบบใดบ้าง ข้อเด่น ข้อด้อย ในแต่ละประเภท บทความตอนที่ 2 นี้จะทำความรู้จักแบบเจาะลึกลงไปในรายละเอียดของป้ายอิเล็กทรอนิกส์แบบต่าง ๆ และเครื่องอ่าน และสุดท้ายจะเรียนรู้ถึงหลักการและเทคนิคการรับส่งข้อมูลในการสื่อสารระหว่างป้ายอิเล็กทรอนิกส์กับเครื่องอ่าน เช่น การเข้ารหัสข้อมูล (Coding) การมอดูเลต (Modulation)

วัชรากร หนูทอง และ อนุกูล น้อยไม้
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (NECTEC)

.

.

สวัสดีท่านผู้อ่านทุกท่านครับ พบกันอีกครั้งในตอนที่ 2 ของ RFID เทคโนโลยีอัจฉริยะแห่งอนาคต ซึ่งผู้อ่านคงได้ทำความรู้จักกับเทคโนโลยีดังกล่าวไม่มากก็น้อยในตอนนี้ เรารู้จักประเภทของระบบ RFID ว่ามีอะไรบ้าง เหมาะสมกับการนำไปประยุกต์ใช้งานแบบใดบ้าง ข้อเด่น ข้อด้อย ในแต่ละประเภท

.

จากนั้นทำความรู้จักแบบเจาะลึกลงไปในรายละเอียดของป้ายอิเล็กทรอนิกส์แบบต่าง ๆ และเครื่องอ่าน และสุดท้ายจะเรียนรู้ถึงหลักการและเทคนิคการรับส่งข้อมูลในการสื่อสารระหว่างป้ายอิเล็กทรอนิกส์กับเครื่องอ่าน เช่น การเข้ารหัสข้อมูล (Coding) การมอดูเลต (Modulation) เราไปเจาะลึกในหัวข้อต่าง ๆ กันเลยครับ

.

ประเภทของระบบ RFID

การแบ่งประเภทของระบบ RFID อาจถูกจัดจำแนกได้หลายอย่างขึ้นอยู่กับคุณสมบัติใดที่นำมาจำแนกประเภทของระบบ RFID เช่น 
- ขนาดของหน่วยความจำ 
- ความสามารถของระบบ 
- ย่านความถี่ที่ใช้งาน 
- มาตรฐานที่ใช้งาน
เห็นไหมครับว่ามีการจำแนกประเภทของระบบ RFID ได้หลายอย่าง เราไปดูรายละเอียดกันทีละอย่างกันเลยครับ

.

การจำแนกโดยใช้ขนาดของหน่วยความจำของป้าย

• ป้ายชนิด 1 บิต (EAS: Electronic Article Surveillance)

ป้ายชนิด 1 บิต หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า EAS เป็นป้ายที่ไม่มีไมโครชิปฝังอยู่มีเพียงสายอากาศกับตัวเก็บประจุเท่านั้น หรือเทียบได้ว่ามีเป็นรหัสดิจิตอลเพียง 0 หรือ 1 หรือมี หรือไม่มีป้ายอยู่ในบริเวณที่เครื่องอ่านที่ทำการตรวจจับสัญญาณ โดยส่วนใหญ่จะใช้เป็นป้ายสำหรับการกันขโมย ในห้างร้านต่าง ๆ

.

โดยป้ายจะติดอยู่กับตัวสินค้าหรือซ่อนอยู่ที่หลังบาร์โค้ดอีกที โดยป้าย EAS มีทั้งแบบอ่อนที่ซ้อนอยู่หลังบาร์โค้ด CD และแบบแข็งที่ทำการพลาสติกในรูปแบบต่าง ๆ พิจารณาจากรูปที่ 1

.

ส่วนเครื่องอ่านจะถูกออกแบบให้เป็นโครงสร้างเสาอากาศสูงประมาณ 1-1.2 เมตร ติดตั้งอยู่บริเวณทางออกจากห้างร้านนั้น ๆ พิจารณาจากรูปที่ 2 โดยการทำงานของระบบ EAS มีดังนี้คือ เมื่อนำสินค้าที่มีป้ายดังกล่าวติดอยู่ ผ่านบริเวณเครื่องอ่าน เครื่องอ่านจะทำการตรวจจับป้าย ถ้ามีป้ายที่ไม่ได้ทำการทำลายความเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เคาน์เตอร์ชำระเงินที่ถูกต้อง เครื่องอ่านจะส่งเสียงเตือน

.

ส่วนถ้าป้ายใดทำการทำลายสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเรียบร้อยแล้ว เมื่อเดินออกจากร้านเครื่องอ่านจะไม่ส่งเสียงเตือน ซึ่งป้ายพวกนี้มีราคาค่อนข้างถูกมากกว่าป้ายชนิดอื่น ๆ แต่ข้อเสียไม่สามารถที่จะเก็บข้อมูลต่าง ๆ ได้เนื่องจากไม่มีหน่วยความจำภายใน 

.

รูปที่ 1 ป้ายแบบ EAS ชนิดอ่อน (ซ้าย) ชนิดแข็ง (ขวา)

.

รูปที่ 2 เครื่องอ่านของระบบ EAS

.
• ป้ายชนิดหน่วยความจำมากกว่า 1 บิต (n bit)

ป้ายชนิดนี้จะมีไมโครชิปและหน่วยความจำอยู่ภายใน ทำให้ราคาจะสูงกว่าป้ายแบบ EAS โดยหน่วยความจำสามารถเก็บข้อมูลสูงสุดที่ 64 กิโลไบต์ มีทั้งแบบมีหน่วยความจำแบบอย่างเดียว หรือมีส่วนของวงจรคอนโทรลเลอร์ฝังอยู่ด้วย หรือป้ายที่มีความซับซ้อนสูงจะมีวงจรไมโครโปรเซสเซอร์ขนาด 8, 16 หรือ 32 บิตฝังอยู่ภายใน ที่เราเรียกกันว่า สมาร์ตการ์ดไร้สัมผัส (Contactless Smartcard)

.

รูปที่ 3 โครงสร้างภายในของป้ายแบบสมาร์ตการ์ดไร้สัมผัส

.

การจำแนกโดยความสามารถของระบบ

รูปที่ 4 ระบบ RFID ที่จำแนกตามความสามารถของระบบ

.

จากรูปที่ 4 เราอาจจำแนกประเภทของ RFID จากความสามารถของระบบโดยรวมได้ดังนี้

- ระบบอ่านได้อย่างเดียว (Read-only)
- ระบบอ่านและเขียนข้อมูลได้ (Read-write)
- ระบบอ่านได้หลายป้ายพร้อม ๆ กัน (Anti-collision)
- ระบบที่สามารถเข้ารหัสลับได้ (Encryption)
- ระบบที่มีไมโครโปรเซสเซอร์และระบบปฏิบัติการอยู่ภายใน (Smart Card Operation System)
-  ระบบที่มีหน่วยประมวลในการเข้ารหัสลับรวมกับไมโครโปรเซสเซอร์อยู่ภายใน (Cryptographic Coprocessor)

.

โดยระบบอ่านได้อย่างเดียวจะถือว่าเป็นระบบที่ Low-end ที่สุด โดยส่วนใหญ่จะเป็นระบบ EAS ที่ใช้กันขโมยสินค้า หรือระบบที่ต้องการอ่านอย่างเดียว โดยข้อมูลภายในป้ายจะมีเพียงรหัสหรือไอดีของป้ายเท่านั้น ไม่สามารถเขียนข้อมูลได้เนื่องจากป้ายถูกออกแบบขึ้นด้วยเทคโนโลยี ROM เหมาะกับงานที่ต้องการอ่านเพียงอย่างเดียว

.

ส่วนระบบอ่านและเขียนซ้ำได้ เนื่องจากป้ายจะถูกออกแบบขึ้นด้วยเทคโนโลยี EEPROM จึงสามารถเขียนข้อมูลลงไปได้ หรือระบบที่สูงขึ้นกว่านั้นจะเป็นระบบที่มีการป้องการชนของข้อมูลที่เรียกกันว่า Anticollision

.

โดยคุณสมบัติของเทคนิคนี้จะทำให้ระบบสามารถอ่านป้ายได้หลาย ๆ ป้ายพร้อมกัน เหมาะกับงานที่ต้องการอ่านป้ายหลาย ๆ ป้ายพร้อมกัน ซึ่งจำนวนกี่ป้ายนั้นขึ้นอยู่หลายปัจจัย เช่น ความถี่ที่ใช้งาน (จะก็กล่าวต่อไปในรายละเอียด) มาตรฐานที่ใช้งาน (จะก็กล่าวต่อไปในรายละเอียด) และเทคนิคในการสร้างระบบป้องกันการชนของข้อมูล

.

ส่วนระบบที่สูงกว่านั้นเราจะถือเป็นระบบ Hi-end หรือมีเรื่องการรักษาความปลอดภัยในการอ่านเขียนข้อมูล เช่นการพิสูจน์ตัวจริง (Authentication) ระหว่างเครื่องอ่านกับป้าย การเข้ารหัสข้อมูล (Encryption) จนถึงมีระบบปฏิบัติการ (Operation System) ฝังอยู่ในป้าย สามารถรองรับการทำงานได้หลากหลาย เช่น ระบบสมาร์ตการ์ดแบบไร้สาย (Smartcard Contactless) บัตรเดบิต/เครดิต ตั๋วอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น

.

การจำแนกโดยความถี่ใช้งาน

ในปัจจุบันคลื่นความถี่ที่ใช้งานกันในระบบ RFID จะอยู่ในย่านความถี่ ISM (Industrial-Scientific-Medical) ซึ่งเป็นย่านความถี่ที่กำหนดในการใช้งานในเชิงการแพทย์ วิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม สามารถใช้งานได้โดยไม่ตรงกับย่านความถี่ที่ใช้งานในการสื่อสารโดยทั่วไป โดยมี 4 ย่านความถี่ใช้งาน คือสำหรับคลื่นพาหะที่ใช้กันในระบบ RFID อาจแบ่งออกได้เป็น 4 ย่านหลักได้แก่

.

• ย่านความถี่ต่ำ (Low Frequency: LF) 125/134 kHz
• ย่านความถี่สูง (High Frequency: HF) 6.8/13.56 MHz
• ย่านความถี่สูงยิ่ง (Ultra High Frequency: UHF) 433/868/915 MHz
• ย่านความถี่ไมโครเวฟ (Microwave Frequency) 2.45/5.8 GHz

.

รูปที่ 5 แสดงกราฟความถี่ที่ใช้งานในระบบ RFID

.
ป้ายย่านความถี่ต่ำ (Low Frequency)

ป้ายย่านความถี่ต่ำที่มีใช้อยู่ในปัจจุบันจะอยู่ที่ 125 KHz จนถึง 134.2 KHz ส่วนป้ายในความถี่จะถูกใช้ในงานปศุสัตว์ เนื่องจากมาตรฐานว่าด้วยการอ่านค่าประจำตัวสัตว์ (Animal Identification) หรือ ISO 11784/85 กำหนดในใช้ในย่านความถี่ 134.2 KHz เนื่องจากป้ายความถี่จะอ่านผ่านน้ำและเนื้อเยื้อของสัตว์ได้ ในกรณีฝังลงในผิวหนัง หรือถูกใช้เป็นป้ายในระบบควบคุมการเข้าออกอาคาร ที่จอดรถ หรือสายการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม  

.

โดยป้ายส่วนใหญ่จะเป็นแบบ Passive (ไม่มีแบตเตอรี่) แบบทั้งอ่านได้อย่างเดียวจนถึงอ่านและเขียนได้ มีหลายรูปแบบ (พิจารณาจากรูปที่ 6) ข้อด้อยคือ ป้ายย่านความถี่นี้จะมีสายอากาศค่อนข้างยาว (ขดลวด 10-100 รอบ) ทำให้ราคาต่อตัวค่อนข้างแพงถ้าเปรียบเทียบกับป้ายความถี่อื่น ๆ ประมาณ 100-300 บาท มีอัตราการส่งข้อมูลต่ำ (ระหว่าง 1-4 Kbps) ระยะอ่านสูงสุดประมาณ 10 เซนติเมตร (ขึ้นกับกำลังส่งของเครื่องอ่านและขนาดของสายอากาศในป้าย)

.

รูปที่ 6 ตัวอย่างป้ายความถี่ต่ำที่ใช้ในงานปศุสัตว์

.
ป้ายย่านความถี่สูง (High Frequency)

ป้ายในย่านความถี่สูงส่วนใหญ่จะใช้ย่านความถี่ 13.56 MHz ซึ่งเป็นย่านความถี่ที่นิยมใช้กันทั่วโลก ถูกใช้เป็นบัตร (Smartcard Contactless) หรือในรูปแบบฉลากสินค้าหรือป้ายสินค้า ที่เรียกกันว่า Smart Label พิจารณาจากรูปที่ 7 โดยคุณสมบัติของป้ายย่านความถี่สูงนี้ จะมีระบบป้องกันการชนกันของข้อมูล ทำให้สามารถอ่านได้หลาย ๆ ป้ายพร้อม ๆ กัน

.

มีระยะอ่านที่ไกลกว่าป้ายความถี่ต่ำ อยู่ที่ประมาณ 30-120 เซนติเมตร (ขึ้นกับกำลังส่งของเครื่องอ่านและขนาดของสายอากาศในป้าย) ส่วนใหญ่ป้ายจะเป็นแบบไม่มีแบตเตอรี่ สามารถอ่านและเขียนข้อมูลลงไปได้ มีอัตรารับส่งข้อมูลสูงกว่าป้ายความถี่ต่ำ อยู่ที่ 10-100 Kbps ส่วนสายอากาศจะมีขนาดสั้นกว่าป้ายความถี่สูงประมาณ 3-6 รอบ ทำให้ราคาถูกกว่าป้ายความถี่ต่ำ ราคาอยู่ที่ 20-120 บาท

.

ข้อเด่น สามารถอ่านผ่านกระดาษ หรือพลาสติก ได้ ส่วนข้อด้อยคือ จะไม่สามารถอ่านได้บริเวณที่มีน้ำและโลหะ เหมาะสมกับการประยุกต์ใช้ในงาน เช่น ฉลากสินค้าอิเล็กทรอนิกส์ หนังสือเดินทางอิเล็กทรอนิกส์ (e-Passport) ฉลากที่ติดกับสัมภาระบนเครื่องบิน บัตรเข้าออกสำนักงาน ห้องสมุดอัจฉริยะ (e-Library) ใช้ติดในหนังสือ เพื่อป้องกันขโมยและสามารถทำระบบยืมคืนอัตโนมัติได้ เป็นต้น

.

รูปที่ 7 ตัวอย่างป้ายย่านความถี่สูงแบบบัตรและ Smart label รูปแบบต่าง ๆ

.

ป้ายย่านความถี่สูงยิ่ง (Ultra High Frequency)

ป้ายในย่านความถี่สูงยิ่งนี้จะมีช่วงความถี่ตั้งแต่ 433, 868-915 MHz ซึ่งมีความแตกต่างกันในแต่ละประเทศที่ใช้งานขึ้นกับกฎเกณฑ์และข้อกำหนดต่าง ๆ ของแต่ละประเทศที่ไม่เหมือนกัน ซึ่งทาง ITU: International Telecommunication Union กำหนดออกแบบ 3 โซน ได้แก่ ยุโรป อเมริกา เอเชียและออสเตรเลีย และเรียกได้ว่าในแต่ละประเทศของแต่ละโซนก็มีกฎเกณฑ์และข้อกำหนดที่แตกต่างกันในรายละเอียด ขอยกตัวอย่างเช่น

.

- ยุโรปกำหนดให้ใช้ในย่านความถี่ที่  865-869 MHz สำหรับ RFID ย่านความถี่สูงยิ่งโดยกำส่งไม่เกิน 2W (e.r.p.*) ตามสูงกว่าที่กำหนดต่อทำการขออนุญาตติใช้งานเป็นกรณีพิเศษ
- อเมริกากำหนดให้ใช้ในย่านความถี่ที่  902-928 MHz กำส่งไม่เกิน 4W (e.i.r.p.**)
- ญี่ปุ่นให้ใช้ในย่านความถี่ที่ 952-955 MHz กำส่งไม่เกิน 0.02W (e.i.r.p.)
- สิงค์โปร์ให้ใช้ในย่านความถี่ที่ 866-869 หรือ 923-925 MHz กำส่งไม่เกิน 0.5W
- ประเทศไทยให้ใช้ในย่านความถี่ที่ 920-925 MHz กำส่งไม่เกิน 4W (e.i.r.p)

ประกาศคณะกรรมการกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ ลงในราชกิจจานุเบกษา
เล่มที่ ๑๒๓ ตอนพิเศษ ๑๐ ง เมื่อวันที่ ๒๔ มกราคม ๒๕๔๙
* e.r.p. = effective radiated power
** e.i.r.p. = effective isotropic radiated power

.

จะเห็นได้ว่ามีความหลากหลายความถี่ที่ใช้งานมาก ส่วนป้ายในย่านนี้มี ส่วนจุดเด่นทั้งแบบ Passive และ Active จุดเด่นของป้ายในความถี่สูงยิ่งนี้ อยู่ตรงระยะอ่านค่อนไกลกว่าความถี่อื่น ๆ ที่กล่าวมา โดยระยะอ่านประมาณ 3-7 เมตร (Passive) และประมาณ 10-30 เมตร (Active) และขนาดของสายอากาศค่อนข้างสั้นประมาณ 16 เซนติเมตร และสามารถทำจากเทคโนโลยีการพิมพ์ได้ (ต้องใช้เป็นน้ำหมึกที่มีส่วนผสมของโลหะ) พิจารณารูปที่ 7

.

ทำให้ราคาต่อป้ายค่อนข้างจะถูก อยู่ที่ประมาณ 5-12 บาท มีอัตรารับส่งข้อมูลค่อนเร็วประมาณ 100-256 Kbps มีระบบป้องกันการชนกันของข้อมูล เหมาะอย่างยิ่งกับการประยุกต์ใช้งาน เช่น ระบบ Supply Chain Management, Logistics, Pallet Tagging เป็นต้น

.

ที่สำคัญในอนาคตอีกไม่นานสินค้าในห้างสรรพสินค้าจะมีป้าย RFID แบบ UHF ติด เพื่อให้ลูกค้าได้รับความสะดวกรวดเร็วในชำระค่าบริการ เพียงแค่เข็นรถเข็นผ่านเครื่องอ่าน ราคาสินค้าก็จะถูกอ่านขึ้นมาทั้งหมด ไม่ต้องรอชำระเงินนานเหมือนในปัจจุบัน แต่จะต้องราคาต่ำมาก ๆ ถึงจะคุ้มในการติดสินค้าเป็นรายชิ้น นั้นก็คืออยู่กับจำนวนของการใช้งานของป้ายและการแข่งขันในเชิงธุรกิจ

.

รูปที่ 8 ตัวอย่างป้ายย่านความถี่สูงยิ่ง

.
ป้ายความถี่ไมโครเวฟ (Microwave)

ป้ายความถี่ไมโครเวฟเป็นป้ายความถี่ประเภทสุดท้ายที่กล่าวถึงโดยจะใช้ความถี่ที่ 2.4 GHz โดยป้ายส่วนใหญ่ในย่านความถี่นี้มักจะเป็นแบบ Active แต่ในปัจจุบันก็เริ่มมีป้ายแบบ Passive ให้ใช้งานมากขึ้น โดยจุดเด่นระยะอ่านไกลที่สุดอยู่ที่ประมาณ 100 เมตร (ถ้าเป็น Active) และที่ 3 เมตร (ถ้าเป็น Passive) มีอัตรารับส่งข้อมูลสูงที่สุดประมาณ 1 Mbps

.

ใช้หลักการสะท้อนกลับของสัญญาณ (Backscattering) ส่วนให้ใช้ในงานที่ต้องการอ่านระยะไกล เช่น ระบบชำระเงินบนทางด่วน ระบบที่ตามตู้สินค้า ส่วนจุดด้อย เนื่องจากใช้คลื่นไมโครเวฟ ทำให้สามารถถูกดูดกลืน และสะท้อนกลับด้วยน้ำได้

.

ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึงสภาพแวดล้อมในการใช้งานด้วย และที่สำคัญความถี่ช่วงนี้มีหลายเทคโนโลยีใช้งานกัน ตัวอย่างเช่น Bluebooth, Wi-Fi เป็นต้น ซึ่งอาจส่งผมกระทบในการลบกวนการทำงานกันและกันได้ ถ้าอยู่บริเวณหลายเดียวกัน โดยป้ายความถี่ไมโครเวฟมีหลายลักษณะ แต่มีรูปร่างค่อนข้างใหญ่ กว่าป้ายความถี่อื่น ๆ เนื่องจากในป้ายมีแบตเตอรี่อยู่ภายใน พิจารณาจากรูปที่

.

รูปที่ 9 ตัวอย่างป้ายย่านความถี่ไมโครเวฟ

.

สรุปถ้าเปรียบเทียบป้ายคลื่นความถี่ที่ใช้งานย่านความถีต่าง ๆ ในด้านของระยะการอ่าน อาจสามารถสรุปได้ดังตารางต่อไปนี้

.
เครื่องอ่าน (Reader)

โดยหน้าที่ของเครื่องอ่านก็คือ การเชื่อมต่อเพื่ออ่านหรือเขียนข้อมูลลงในป้ายด้วยสัญญาณความถี่วิทยุ ภายในเครื่องอ่านจะประกอบด้วย เสาอากาศที่ทำจากขดลวดทองแดง เพื่อใช้รับส่งสัญญาณ ภาครับและภาคส่งสัญญาณวิทยุ และวงจรควบคุมการอ่าน-เขียนข้อมูลซึ่งมักจะเป็นวงจรจำพวกไมโครคอนโทรลเลอร์ และส่วนของการติดต่อกับคอมพิวเตอร์

.

โดยการทำงานเครื่องอ่านที่ออกแบบมาที่ย่านความถี่ใดความถี่หนึ่งก็จะสามารถอ่านหรือเขียนข้อมูลของป้ายในย่านความถี่นั้น ๆ ไม่สามารถอ่านหรือเขียนข้อมูลในป้ายย่านความถี่อื่น ๆ ได้ และในรายละเอียดของเครื่องอ่านในความถี่เดียวกันอาจไม่สามารถอ่านป้ายย่านความถี่นั้นได้เนื่องจากอาจไม่ตรงกับ Protocol ในแต่ละมาตรฐานได้

.

ดังนั้นผู้ใช้จะต้องทำความเข้าใจว่าระบบที่จะนำมาใช้งานเป็นระบบประเภทไหน ย่านความถี่อะไร จงจำไว้ว่า ไม่มีเครื่องอ่านเครื่องไหน สามารถอ่านป้ายได้ทุกป้ายนะครับ เราลองมาเจาะลึกภายในวงจรของเครื่องอ่านกันว่ามีอะไรกันบ้าง ซึ่งทางเราได้ทำการออกแบบเครื่องอ่าน RFID ย่านความถี่สูง และความถี่ต่ำ โดยตัวอย่างที่อยู่ในบทความนี้ขอยกตัวอย่างเครื่องอ่านย่านความถี่สูง พิจารณาจากรูปที่ 10

.

รูปที่ 10 แสดงโครงสร้างของเครื่องอ่านย่านความถี่สูง

.

จากรูปที่ 10 จะมีองค์ประกอบหลักเริ่มจาก ส่วนกำเนิดสัญญาณรูปเหลี่ยม (Pulse Generator) ความถี่ 13.56 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) ผลิตสัญญาณส่งผ่านไปยังภาคขับ (Driver) เพื่อเพิ่มสมรรถนะในการขับภาคขยายกำลัง (Power Amplifier: PA) ซึ่งทำหน้าที่ขับกระแสสัญญาณต่อไปยังขดลวดเพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กเชื่อมโยงไปยังส่วนป้าย

.

ขณะเดียวกัน ส่วนขดลวดดังกล่าวก็จะทำหน้าที่เสมือนเป็นสายอากาศรับสัญญาณสนามแม่เหล็กความถี่คลื่นพาห์ 13.56 เมกะเฮิรตซ์ที่ถูกมอดูเลตเชิงขนาดจากข้อมูลจำเพาะของส่วนป้ายชื่อ 1  

.

จากนั้นส่วนตรวจจับขอบ (Envelope Detector) ที่ทำงานร่วมกับส่วนขยายสัญญาณแบบต่ำผ่าน (Filter and Limiter) ก็จะทำการแยกข้อมูลออกจากสัญญาณคลื่นพาห์และขยายจนกระทั่งได้ระดับศักดาของข้อมูลตามมาตรฐานลอจิก เพื่อส่งต่อเข้าส่วนประมวลผลข้อมูล (Processing Unit) ต่อไป พิจารณาจากรูปที่ 11,12 ซึ่งเป็นวงจรที่ออกแบบ

.

รูปที่ 11 แสดงตัวอย่างวงจรภายในเครื่องอ่านต้นแบบย่านความถี่สูง

.

รูปที่ 12 แสดงตัวอย่างเครื่องอ่านต้นแบบย่านความถี่สูง

.

ในปัจจุบันมีบริษัทที่ออกแบบเครื่องอ่านเป็นจำนวนมากส่วนใหญ่จะเป็นของต่างประเทศ มีผู้พัฒนาในประเทศไม่กี่บริษัท ซึ่งทางศูนย์ฯ จึงได้ทำการวิจัยและออกแบบเครื่องอ่าน RFID ย่านความถี่สูงและความถี่ต่ำ และพร้อมที่จะให้สิทธิกับบริษัทที่สนใจนำไปผลิตในเชิงพาณิชย์ต่อไป ถ้าผู้อ่านท่านใดสนใจข้อมูลเพิ่มเติมสามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ www.tidi.nectec.or.th และคลิกหน้า Research นะครับ

.

หลักการและเทคนิคการรับส่งข้อมูลในการสื่อสารระหว่างป้ายอิเล็กทรอนิกส์กับเครื่องอ่าน

กระบวนการส่งสัญญาณระหว่าง RFID และ Reader โดยทั่วไปก็เป็นไปตามกระบานการทางด้าน Digital Communication นั่นคือ การจะต้องเตรียมข้อมูลดิจิตอลที่จะส่งผ่านโดยการทำเข้ารหัสสัญญาณ (Coding) ให้อยู่ในรูปที่เหมาะสมสำหรับการส่งผ่านช่องสัญญาณหรือ Channel

.

คำว่าเหมาะสมหมายถึงว่าสัญญาณมีโอกาสจะถูกส่งผ่าน Channel ที่มีสัญญาณรบกวน (Noise) โดยมีค่าผิดพลาดน้อยที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ ซึ่งวิธีเข้ารหัสข้อมูล นั้นมีได้หลายแบบโดยการเลือกใช้นั้นขึ้นอยู่กับ Channel ที่จะส่งผ่าน ตัวอย่างเทคนิคการทำเข้ารหัสข้อมูล มีดังเช่น NRZ Coding/Manchester Coding/Miller Coding /Differential Coding เป็นต้น

.

รูปที่ 13 ตัวอย่างการเข้ารหัสสัญญาณแบบต่าง ๆ ในระบบ RFID

.

จากรูปที่ 13 เราจะพบว่ามาตรฐานการเข้ารหัสสัญญาณมีอยู่หลายเทคนิคและหลายรูปแบบ โดยที่นิยมใช้งานกันก็คือ NRZ และ Manchester โดยการเข้ารหัสแบบ NRZ (Non-Return to Zero) จะใช้สถานะลอจิก “High” แทนค่าที่เป็น 1 และใช้สถานะลอจิก “Low” แทนค่าที่เป็น 0 การเข้ารหัสสัญญาณวิธีเป็นวิธีที่ง่ายเนื่องจากเป็นการเข้ารหัสสัญญาณที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ทั่วไป

.

แต่จะมีปัญหาเรื่องอัตราการส่งข้อมูลที่ผิดพลาด (Bit Error Rate) ค่อนข้างสูงถ้ามีการส่งข้อมูล 1 หรือ 0 ซ้ำ ๆ กันเป็นระยะเวลานาน และระยะทางไกล ๆ เนื่องจากเครื่องอ่านรับอาจไม่สามารถรับข้อมูลแบบ NRZ ได้ครบทุกบิตที่ส่ง

.

เนื่องจากปัญหาของการการเข้าจังหวะ (Synchonize) ดังนั้นเทคนิคนี้จึงนิยมใช้กับระบบที่มีระยะอ่านใกล้เท่านั้น ส่วนระบบที่ต้องการระยะอ่านไกล ๆ จะใช้เทคนิคการเข้ารหัสแบบ Manchester เนื่องจากการเข้ารหัสสัญญาณแบบนี้ จะใช้สถานะขอบสัญญาณขาลง (Falling Edge) แทนค่าที่เป็น 1 และใช้สถานะขอบสัญญาณขาขึ้น (Rising Edge) แทนค่าที่เป็น 0

.

ซึ่งวิธีนี้จะช่วยเรื่องลดอัตราการส่งข้อมูลผิดพลาดได้มากเนื่องจาก ทุกบิตของข้อมูลมีการเปลี่ยนสถานะตลอดเวลาทำให้ปัญหาของการเข้าจังหวะระหว่างเครื่องอ่านและป้ายทำได้ง่ายขึ้น แต่การออกแบบเครื่องอ่านจะทำได้ยากขึ้น ถ้าเปรียบเทียบกับการเข้ารหัสแบบ NRZ เนื่องจากอัตราการส่งข้อมูลจากป้ายมายังเครื่องอ่านจะเป็น 2 เท่าของอัตราการส่งข้อมูลแบบ NRZ

.

หลังจากการทำการเข้ารหัสสัญญาณแล้ว สัญญาณจะถูกทำการโมดูเลตแบบดิจิตอล (Digital Modulation) กับคลื่นพาหะย่านที่สูงกว่าเพื่อทำการส่งรับข้อมูลในย่านนั้น ๆ การทำการโมดูเลตนั้นหมายถึง การทำการปรับเปลี่ยนค่าต่าง ๆ ของคลื่นพาหะซึ่งเป็นคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า การโมดูเลตแบบดิจิตอลมี 3 วิธีดังนี้

.

• Amplitude Shift Keying (ASK) เป็นการโมดูเลตโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงของความสูงของยอดคลื่นพาหะ (Amplitude) โดยทีข้อมูลที่เป็น 0 จะมีความสูงลดลง ขึ้นกับว่ามีการโมดูเลตกี่เปอร์เซ็นต์ เช่น 10%, 20 % หรือ 100% (ถ้าเป็น 100 % จะแสดงดังรูปที่ 14) ส่วนข้อมูลที่เป็น 1 จะมีความสูงเต็มยอดคลื่น หรือว่าเรียกว่า Unmodulate

.

รูปที่ 14 แสดงการโมดูเลตแบบ ASK แบบ 100%

.

• Frequency Shift Keying (FSK) เป็นการโมดูเลตที่ใช้การเปลี่ยนแปลงความถี่ของคลื่นพาหะ 2 คลื่นความถี่ มาผสมกับข้อมูล พิจารณาจากรูปที่ 15 โดยถ้าข้อมูลที่เป็น 0 จะมีความถี่ต่ำกว่าช่วงข้อมูลที่เป็น 1 โดยยอดความสูงของคลื่นไม่เปลี่ยนแปลง

.

รูปที่ 15 แสดงการโมดูเลตแบบ FSK

.

• Phase Shift Keying (PSK) เป็นการโมดูเลตที่ใช้การเปลี่ยนแปลงเฟส (Phase) ของคลื่นพาหะมาผสมกับข้อมูล พิจารณาจากรูปที่ 16 โดยถ้าข้อมูลเป็น 0 จะกลับเฟสให้ตรงกันข้ามกับข้อมูลที่เป็น 1 (0 องศา กลับเป็น 180 องศา)

.

รูปที่ 16 แสดงการโมดูเลตแบบ PSK

.

สุดท้ายนี้ผู้เขียนหวังว่าท่านผู้อ่านคงจะได้เข้าใจกับเทคโนโลยี RFID มากยิ่งขึ้น และตอนหน้าเรามาทำความรู้จักกับมาตรฐานต่าง ๆ ของ RFID ว่ามีอะไรกันบ้าง ถ้าเราจะนำไปใช้ในงานแต่ละประเภทความใช้มาตรฐานไหน จึงจะเหมาะสม และเรื่องของสิทธิส่วนบุคคลและความปลอดภัยของข้อมูลต่าง ๆ แล้วพบกันตอนหน้านะครับ

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด