Produtos que possuem etiquetas eletrônicas que se comunicam diretamente com um caixa, gado que possui pequenos chips nas orelhas e que se comunica com um controle de identificação, bagagens em aeroportos e até mesmo implantes em humanos são exemplos de aplicação dos chips RFID ou Identificação por radiofreqüência. Veja nesse artigo o que são e como funciona esse processo eletrônico de identificação.
A idéia básica da identificação por radiofreqüência ou RFID é a de se ter um chip muito pequeno capaz de responder a sinais de um sistema de leitura, sem a necessidade de fios. Esse chip pode ser embutido em etiquetas de produtos, malas, bagagens, implantado em animais e até mesmo em seres humanos. existem duas tecnologias para o RFID, a que faz uso de chips ativos, ou seja, que levam sua própria fonte de alimentação e de chips passivos, ou seja, que usam o próprio sinal do sistema de leitura remota para se alimentar. Esses chips tendem a ser os mais usados atualmente quer seja pela facilidade de implementação e baixo custo como também pela autonomia ilimitada, pois não se necessita de uma bateria.
Como Funciona
A idéia básica do funcionamento do sistema ativo é simples. Um chip tem um transmissor e um receptor de dimensões extremamente reduzidas. Quando o transmissor de leitura emite um sinal solicitando informações do chip, seu receptor recebe esse sinal e ativa o sistema transmissor que responde enviando essas informações, conforme mostra a figura 1.
Figura 1 – O transmissor envia energia e o sinal retorna com a informação gravada no chip.
O sistema passivo, por outro lado, funciona de uma maneira um pouco diferente que pode ser entendida se partir do circuito simples de um transformador, conforme mostra a figura 2.
Figura 2 –Com o secundário aberto, a impedância alta do primário faz com que a tensão que aparece sobre R seja pequena.
Se aplicarmos ao enrolamento primário desse transformador um sinal, estando o enrolamento secundário aberto, o sinal vê o circuito como uma alta impedância, ou seja, ele não é carregado. Se tivermos um resistor em série com o enrolamento, conforme mostra a mesma figura, a impedância elevada do transformador divide o sinal com o resistor e no resistor aparece uma tensão muito baixa. Por outro lado, se o enrolamento secundário do transformador for curto-circuitado, conforme mostra a figura 3, o comportamento do circuito muda.
Figura 3 – Com o secundário em curto, a impedância do primário cai e a tensão que aparece sobre R é maior.
O sinal vê o enrolamento primário do transformador onde ele é aplicado como uma baixa impedância, e com isso a tensão que aparece sobre o resistor é maior. Se formos além e imaginarmos que o transformador não tem um núcleo comum, mas é formado por bobinas separadas por certa distância, como mostra a figura 4, o efeito é o mesmo apenas que a alteração de impedância que o sinal vê é menor, dependendo do acoplamento existente entre as bobinas.
Figura 4 – O fenômeno ocorre com menor intensidade, mesmo que as bobinas estejam separadas.
Isso significa que se o enrolamento primário estiver ligado a um circuito de leitura e o secundário for uma bobina num pequeno “tag”, podemos “a distância ler o nível lógico 0 ou 1 nesse tag, dependendo da bobina estar aberta ou fechada, conforme mostra a figura 5.
Figura 5 – É possível ler o nível lógico de um chip à distância baseado no “reflexo” sobre a impedância do transformador que ele causa.
Evidentemente a distância máxima em que isso pode ser feito depende da sensibilidade do circuito de leitura, mas pode chegar a ter até um ou dois metros. É claro que um único bit para a leitura não torna o circuito muito prático. O ideal seria a possibilidade de lermos algumas dezenas ou centenas de bits que possam representar informação útil. Isso é feito justamente agregando-se à pequena bobina um chip e um sistema de alimentação, conforme mostra a figura 6.
Figura 6 – Agregando um chip com dados ao sistema.
O sistema de alimentação aproveita a própria tensão induzida na bobina quando o sistema de leitura é aproximado. O circuito de alimentação retifica o sinal quando sua intensidade chega a alguns volts, alimentando então o pequeno chip de memória e de sua leitura.
Evidentemente, o consumo do circuito deve ser extremamente baixo para não carregar a bobina e com isso dar ao leitor a indicação falsa de um bit alto. O chip é formado por uma matriz de transistor de efeito de campo MOS e um sistema seqüencial de alimentação, conforme diagrama simplificado mostrado na figura 7.
Figura 7 – Diagrama simplificado do sistema.
Cada transistor CMOS representa uma unidade da memória podendo estar polarizado no sentido de conduzir ou não conforme o bit que desejamos gravar nele. O sistema de leitura liga cada transistor em seqüência à bobina para que o dado nele gravado seja lido. Assim, quando um transistor é ativado para se ler o bit gravado nele, o que é feito polarizando-se esse transistor existem duas possibilidades. Se o transistor estiver aberto, não condução, a bobina ao ser ligada nele, reflete uma alta impedância ao circuito leitor que então vê um bit 0. Se o transistor estiver em condução, apresentando uma resistência muito baixa, a bobina é colocada em curto e o sistema de leitura vê um bit 1.
Como a leitura é feita em seqüência, ao ser ativado, o sistema de leitura recebe um trem de bits que corresponde justamente a informação gravada no pequeno chip. Os chips usados nesse tipo de circuito são extremamente pequenos, conforme mostra a figura 8.
Figura 8 – Foto de um tag RFID da Texas Instruments. Observe o tamanho do chip, da ordem de poucos milímetros.
Maior mesmo é a bobina que deve ser usada no sistema de transmissão e recepção dos sinais.
Aplicações
As aplicações para o RFID são ilimitadas e o que se pode gravar no chip depende apenas do tamanho de sua memória. Podemos citar, como exemplo simples, as chaves modernas de ignição de automóveis que possuem o chamado ¨transponder” que nada mais é do que um tag RFID embutido que contém o código de acionamento daquele veículo, conforme mostra a figura 9.
Figura 9 – Chaveiro com transponder para chave de carro, usando RFID.
Outra aplicação está identificação de bagagens e mercadorias que teriam etiquetas com tags que poderiam ser lidas nos locais em que isso for necessário. Informações sobre preço, endereço do dono, etc. estariam contidas no chip. Temos ainda os casos de identificação de gado, plenamente usado em nossos dias aqui mesmo em nosso país em que um “tag” contendo informações sobre o animal estariam gravadas como data de nascimento, vacinas, etc.
Nas pessoas, esses tags poderiam ser implantados em deficientes e pessoas com doenças graves que precisariam de ajuda ou socorro em condições que elas mesmas não poderiam fornecer informações. Essas informações incluiriam o endereço, o que fazer em caso de necessidade de socorro, etc.
