À quoi sert la technologie RFID dans l'industrie ?

La RFID, Radio Frequency Identification, est aujourd’hui bien présente dans notre univers quotidien, souvent sans qu’on s’en rende compte : systèmes anti-vol dans les magasins, contrôle d’accès, télépéage, puces pour animaux domestiques, passeports, paiement aux caisses sans scan manuel...

Dans l’industrie et la supply chain, avec des marchandises fabriquées au 4 coins de la planète, confectionnées et assemblées souvent sur plusieurs sites de production différents, par différents fournisseurs, entreposées dans de grands centres de distribution avant d’arriver dans les rayons des magasins, il est facile de comprendre que sans suivi ni traçabilité, il y a de forte chance de perdre les produits le long du parcours.

C’est l’objectif principal de cette technologie, dite de Track&Trace, dans le secteur industriel : pouvoir assurer un suivi et une traçabilité des pièces et des marchandises tout au long du cycle de production, puis sur la phase d’acheminement jusqu’au point de livraison et même pour la gestion des stocks.

Qu'est-ce que la technologie RFID ? Comprendre les bases

RFID est l’acronyme de Radio Frequency Identification. C’est l'identification par radiofréquence. Cette technologie utilise des ondes radio pour identifier automatiquement des objets. Elle est basée sur un système RFID, qui comprend un lecteur RFID (1) et un transpondeur RFID (2), encore appelé Tag RFID, puce RFID ou étiquette RFID.

Système RFID

1) Lecteur RFID

2) Transpondeur RFID

Le transpondeur est placé directement sur l'objet à identifier, tandis que le lecteur RFID lit sans contact les données stockées sur le transpondeur à une certaine distance.

Selon la distance de détection nécessaire, on n’utilisera pas la même plage de fréquence d’onde radio. La technologie RFID est disponible en 3 plages de fréquence différentes.

1. Le lecteur RFID

Un lecteur RFID (également appelé dispositif de lecture/écriture RFID) possède une antenne qui envoie des requêtes au transpondeur RFID et en reçoit des données.Le lecteur RFID a également la capacité d'évaluer les données reçues et de les décoder dans le format cible souhaité. Enfin, le lecteur RFID dispose de diverses interfaces qui permettent de transmettre les données au système cible souhaité (ordinateur, contrôleur, nuage, etc.).

Composants d'un lecteur RFID avec antenne intégrée.

1) Antenne

2) Évaluation des données

3) Interfaces

4) Transpondeur RFID

2. L’antenne RFID

L’antenne RFID est un composant mécanique qui régule l'émission et la réception d'un champ électromagnétique. L'antenne permet à la puce du transpondeur RFID d'envoyer des informations d'identification à un lecteur RFID ou de recevoir des demandes. Elle peut soit être directement intégrée au lecteur RFID (antenne intégrée), soit être séparée du lecteur RFID et connectée par un fil (antenne externe).

Lecteur RFID avec antenne externe

1) Antenne RFID externe

2) Unité d'évaluation

3) Connectivité

4) Transpondeur RFID

5) Câble de l'antenne

3. Le transpondeur RFID

Le transpondeur RFID (également appelé étiquette RFID) comprend une antenne et une puce (également appelée IC, Integrated Circuit).

La puce contrôle la communication avec le lecteur RFID et sert de banque de mémoire pour les données pertinentes (jusqu'à 64 000 bits) nécessaires à l'identification de l'objet.

1) Antenne RFID externe

2) Puce (IC)

Les transpondeurs sont divisés en trois catégories en fonction du type de transmission des données :

Les transpondeurs RFID passifs utilisent l'énergie du champ électromagnétique du lecteur RFID pour recevoir ou envoyer des données.
Les transpondeurs RFID semi-passifs utilisent une petite batterie intégrée pour fournir une énergie supplémentaire à la puce du transpondeur. Cela permet au transpondeur d'être utilisé sur de plus grandes distances de détection.
Les transpondeurs RFID actifs disposent d'une batterie qui leur permet d'enregistrer et de sauvegarder en permanence les données de mesure (température, humidité, etc.). Les données de mesure enregistrées peuvent, si nécessaire, être lues à l'aide du lecteur RFID. Il n'est donc pas nécessaire d'établir une connexion radio permanente avec le transpondeur.

4. Trois plages de fréquence de la RFID déterminent la portée

La portée de détection d'un système RFID dépend de nombreux facteurs. Parmi ceux-ci figurent la fréquence du lecteur RFID, le transpondeur RFID utilisé et sa puce, l'alignement de l'étiquette et du lecteur, ainsi que les influences ambiantes.

Différentes plages de détection peuvent être atteintes en fonction de la fréquence utilisée pour un système RFID.

RFID LF (basse fréquence < 135 kHz) : jusqu'à 0,1 m
RFID HF (haute fréquence 13.56 MHz) : jusqu'à 0,3 m
RFID UHF (ultra haute fréquence 865 MHz ... 928 MHz) : jusqu'à 10 m

5. À retenir ! La distance de lecture dépend du type de transpondeur utilisé.

Le choix du transpondeur RFID affecte grandement la portée de lecture réalisable. En général, on peut dire que plus la surface de l'antenne est grande, plus la portée de lecture est importante.

La puce du transpondeur RFID est également déterminante. Les puces sont devenues nettement plus sensibles ces dernières années. Par conséquent, elles nécessitent moins d'énergie de la part du lecteur RFID pour recevoir des données (liaison aller) ou envoyer des données (liaison retour).

Des portées de détection allant jusqu'à 100 m peuvent être atteintes pour les systèmes RFID avec transpondeurs actifs.

Un autre facteur de fonctionnement est l'alignement de l'étiquette RFID et du lecteur RFID. Un alignement optimal du transpondeur RFID peut améliorer considérablement la portée de détection, tandis qu'un alignement sous-optimal peut entraîner une réduction significative de la portée de détection.

Enfin, l'environnement immédiat dans lequel le système RFID est utilisé a aussi une influence sur la qualité de son fonctionnement. Certains matériaux tels que le métal, la température ou les liquides peuvent affecter la portée de détection.

Comment fonctionne la technologie RFID ?

Ce que l'on appelle l'interface aérienne fait référence à la transmission de données via le milieu de l'air au moyen d'ondes électromagnétiques. La méthode de transmission de l'interface aérienne (lecteur ↔ transpondeur) diffère entre la RFID LF/HF et la RFID UHF.

1. RFID LF/HF

La RFID LF et HF fonctionne selon le principe du couplage inductif, la bobine d'antenne du lecteur RFID générant un champ électromagnétique. Lorsqu'un transpondeur RFID se trouve dans ce champ, un courant est induit dans la bobine d'antenne du transpondeur, alimentant ainsi le transpondeur en énergie. Le courant est amorti dans le temps par les circuits de la puce, ce qui génère un signal. Le lecteur RFID détecte la variation du champ et en déduit un signal numérique.

1) Lecteur RFID

2) Bobine d'antenne du lecteur RFID

3) Transpondeur RFID

4) Bobine d'antenne du transpondeur RFID

5) Lignes de champ

2. RFID UHF

La RFID UHF fonctionne sur le principe du couplage capacitif et utilise la méthode dite de rétrodiffusion. L'antenne du lecteur RFID génère un champ électromagnétique qui induit un courant dans l'antenne du transpondeur et alimente ainsi le transpondeur en énergie. La puce du transpondeur ainsi activée module le signal porteur, qui est à son tour reçu et évalué par le lecteur.

1) Lecteur RFID

2) Transpondeur RFID

3) Champ électromagnétique du lecteur - liaison aller

4) Signal provenant du transpondeur - liaison retour

Conclusion

La technologie RFID offre une gamme de fonctionnalités innovantes pour la gestion des données et la surveillance des actifs, que ce soit dans les entreprises, les systèmes de transport, ou même dans notre vie quotidienne. Il est donc important de comprendre les bases de cette technologie et de bien peser les avantages et les inconvénients avant de l'adopter.