Radyo Frekansı ile Tanımlama (RFID)

Genel Bakış:

Radio Frequency Identification (RFID) ya da Türkçe'si ile Radyo Frekansı ile Tanımlama etrafında anten sarılı olan bir mikroçip ve bir okuyucudan oluşan otomatik tanıma sistemidir. Veri ve enerji transferi, mikroçip ve okuyucu arasında herhangi bir temas olmadan sağlanmaktadır. Okuyucunun yaydığı elektromanyetik dalgalar antenle buluşmakta ve mikroçipteki devreleri harekete geçirmektedir. Mikroçip dalgaları modüle ederek okuyucuya geri göndermekte ve okuyucu da yeni dalgayı dijital veri haline dönüştürmektedir.

Radyo Frekanslı Tanıma Sistemleri’nin (RFID) mobil ve kablosuz iletişim teknolojileri içindeki önemi giderek artmakta ve farklı kullanım alanları ile çok sayıda sektörü etkileyeceği bilinmektedir. RFID, radyo dalgalarını kullanarak ürün ve malzemelerin tanınmasını sağlayan bir otomatik tanıma sistemidir.

RFID Sistem Elemanları

Bir RFID sisteminin kurulması için farklı yazılım ve donanım gereksinimleri bulunmaktadır. Bunlar:

1. RFID için gerekli olan donanımlar:

•  RFID etiketler,
• Antenler, 
• RFID okuyucular,
• Kontrolör devre, 
• Programlayıcılar,
• Frekanslar ve standartlar

                       2. Sistemi yönetecek yazılım ve arayüzler (arakatman yazılımları) 

RFID Etiket

RFID etiket nesne hakkındaki bilginin depolanmış olduğu bir mikroçip, çipe bağlı bir anten ve bunların üzerini kaplayan koruyucu film tabakasından oluşur. Bir çok şekil ve ebata sahip etiketler bulunmaktadır. RFID etiketler, elektronik veri taşıyıcıları olarak kullanılır ve bulundukları değişik noktalarda farklı bilgiler yazılıp okunabilir. RFID etiketindeki mikroçip 64 bit'den 8 MB'a kadar veri depolama özelliğine sahip olabilir, ki bu da üzerinde bulunduğu nesnenin üretim-sevk tarihi, sipariş numarası, müşteri bilgileri, kurum/personel bilgileri, seri numarası gibi önemli verileri kolayca taşıyabileceği anlamına gelir. RFID etiketler enerji kaynağına göre pasif (pilsiz), aktif (pilli) ya da yarı pasif olabilir. Aktif etiketler haberleşmek ve işlem yapabilmek için kendilerine fiziksel olarak entegre edilmiş bir enerji kaynağından yararlanırken, pasif etiketler bu enerjiyi haberleşme alanına girdikleri okuyucudan sağlamaktadır.

RFID Anten

RFID antenler, elektromanyetik dalgaları bir sistemden alıp çevreye veren ya da çevresindeki elektromanyetik dalgalardan aldığı işaretlerle bir sistemi besleyen, kablosuz haberleşme performansını artırmak için kullanılan cihazlardır. Anten çift yönlü bir dönüştürücüdür. Bazı uygulamalarda bir anten hem alıcı hem de verici olarak çalışabilir.

RFID anten, “etiket-okuyucu-wifi-wimax-gprs ve özellikle ZigBee gibi” farklı kablosuz iletişim teknolojileri içerisinde veri haberleşmesini sağlayan donanımdır. Birçok durumda etiket okuma menzilleri çok düşük olduğu için anten kullanımı çok önemlidir. Konsept olarak basit olmasına rağmen, antenlerin düşük güçlerde en iyi sinyal alımlarını gerçekleştirmeleri ve özel koşullara uyum sağlamaları gerekir. Antenler uygulamaların çalışacağı ortamın özelliklerine ve uygulamanın gerektirdiği mesafelere bağlı olarak, en iyi performansı sağlamak için farklı boy, şekil ve frekans aralıklarında tasarlanmalıdır.

Okuyucu / Programlayıcı

Okuyucu, RFID etiket üzerindeki antenden sinyal alarak etiket bilgisini okuyabilen, radyo frekansı aracılığıyla üzerindeki antenden etikete sinyal yayan, gerektiğinde etikete yeni bilgilerin yazılmasını sağlayabilen bir donanımdır. RFID okuyucu, iletilmek istenen bilgiyi elektriksel işarete dönüştürür ve gerekli işlemleri yaparak yayılacak duruma getirir. Bu işaret bir iletim hattı ile RFID antene verilir, anten de bu işareti EM dalga biçiminde haberleşme ortamına aktarır. Ortamdaki dalgalar alıcı RFID anten tarafından alınarak mikroçipe aktarılır ve bilgi işareti elde edilir. Okuyucular sabit, portatif ve mobil olmak üzere üç çeşittir. Aşağıda lisans bitirme projemde de kullandığım bir RFID okuyucu yer almaktadır.

RFID Teknolojisinin Özellikleri ve Tercih Nedenleri

RFID etiketleri (mikroçipleri) çok farklı biçimlerde şekillendirilebilir. 1-2 milimetreden 10 santimetreye kadar çapı olan, ortası oyuk, vidalanabilir küçük diskler şeklinde olabilir. Hayvanların deri altına enjekte edilmek üzere, 12 milimetreden 32 milimetreye kadar uzunluğa sahip cam kapsüller şeklinde oluşturulabilir. Kapı giriş-çıkış kontrollerinde kullanılmak üzere bir saat içine yerleştirilebileceği gibi, bir süpermarkette ürünlerin üzerine yapıştırılabilen etiket şeklinde de olabilir.

RFID etiketleri kullandıkları enerji açısından aktif ve pasif olmak üzere ikiye ayrılır. Pasif etiketlerin kendi sahip oldukları bir enerji kaynağı yoktur. Okuyucunun oluşturduğu elektromanyetik alan içinde bu mikroçipler aktive olur ve mikroçipte saklanan veriler okuyucu tarafından alınır. Aktif etiketlerde ise bir destek pil bulunmaktadır. Bu sayede mikroçip kendi enerjisini kendi üretir. Aktif etiketler daha pahalı olmakla birlikte 300 metreye kadar okunma uzaklığına sahiptir. Pasif etiketler sınırlı bir okuma uzaklığına sahiptir ve herhangi bir bakım gerektirmemektedir.

Sadece okunma özelliğine sahip RFID etiketlerinin yanı sıra hem okunma hem yazma özelliğine sahip RFID etiketleri de vardır. Okunma ve yazma özelliğine sahip etiketler daha pahalı olmakla birlikte, daha çok yeniden kullanılabilir taşıma paketleme sistemlerinde kullanılırlar.

RFID sistemlerinin bir diğer özelliği de okuyucunun elektromanyetik dalgaları hangi frekans üzerinden gönderdiğidir. Frekans değeri yükseldikçe mikroçipteki verilerin okunma uzaklığı da yükselir. Temel olarak okuyucuların gönderdiği üç farklı frekanstan bahsedilebilir.

•  Düşük Frekans (LF, 30 kHz-300 kHz)
• Yüksek Frekans veya Radyo Frekansı (HF,RF 3 MHz-30MHz)
•  Ultra Yüksek Frekans (UHF, 300 MHz – 3 GHz) veya Mikrodalga (>3 GHz)

Çok yüksek frekanslı RFID sistemlerinde etiketler 5 metreye kadar okunabilmektedir. Aşağıdaki tabloda bazı örnek frekanslarda veri okuma hızları ve uzaklıkları belirtilmiştir.

Sonuç

RFID teknolojisinin özellikle tedarik zinciri açısından çok büyük yararları bulunmaktadır. Bunlar zincirin daha sıkı izlenmesi ve yönetilmesi, stok yönetiminin daha az çalışan ile sağlanması, düşük işçilik maliyetleri, müşteri hizmetlerinde gelişim sağlanması, fire oranlarında azalma, müşterilerin daha iyi hedeflenmesi ve müşteri davranışının daha iyi modellenmesi olarak sıralanabilir. RFID ile desteklenen tedarik zinciri uygulamalarında zincirde etkinlik, doğruluk ve güvenlik sağlanabilmektedir. Gerçek zamanlı stok ve lojistik bilgisi üretici, tedarikçi, dağıtıcı ve perakendeciler tarafından zincirin her aşamasında paylaşılmaktadır.

Gelecekte RFID teknolojisi ile iş süreçleri yeniden ele alınacaktır. Tedarikçi, dağıtıcı ve perakendeci bir araya gelerek ortak stratejik yatırım kararları alacaktır. Gerçek zamanlı olarak elde edilen kesin veriler ile müşteri ilişkileri yönetimi kavramı çok daha fazla önem kazanacaktır. RFID, iş süreçlerini yeniden şekillendirecek ve gerçek bir paradigma değişikliği yaratacaktır.

Not: Lisans bitirme projemizde RFID ve ZigBee teknolojisini biraraya getiren ve ürün takip sistemi şeklinde özetleyebileceğim bir yapı oluşturmuştuk. Temel amacımız RFID etiketlere yazdığımız ürün bilgilerinin RFID okuyucular ile okunup ZigBee node'lar(RFD-Reduced Function Device) üzerinden ve kablosuz olarak koordinatör ZigBee(FFD-Full Function Device) node'a aktarılması ve buradan  PC de veritabanında işlenmesi mantığına dayanmaktaydı. 

Değinmek istediğim nokta kablosuz uygulamaların zamanla artacağıdır...