Ventajas y desventajas de las tecnologías de RFID activas y pasivas

Creado: November 20, 2017
Actualizado: September 26, 2021
Ventajas y desventajas de las tecnologías de RFID activas y pasivas

Al momento de diseñar una nueva placa de circuito impreso (PCB) o un nuevo producto, uno de los aspectos más complicados es seleccionar con exactitud los componentes que deberías utilizar. Al parecer cada tecnología existente hoy tiene una configuración diferente para lograr el mejor rendimiento, incluso cuando abordas una tecnología bastante sencilla como las placas de circuito de identificación por radiofrecuencia (RFID) te encuentras con que hay una gran cantidad de opciones para elegir. Si bien todos los tipos de etiquetas de diseño RFID utilizan un lector RFID activo, también conocido como interrogador, las etiquetas para cada configuración son diferentes. Existen tres categorías principales de diagramas esquemáticos de RFID que puedes utilizar, basadas en estos tipos de etiquetas RFID: pasiva, semipasiva y activa. Cada uno de estos sistemas tiene sus pros y sus contras, que debes evaluar para decidir si es el correcto para la aplicación a la que lo destinarás.

Tecnologías pasivas de RFID

La más simple de las tres configuraciones de RFID es la que utiliza un lector activo y una etiqueta pasiva. Las etiquetas de RFID pasivas están conformadas por solo dos componentes: un esquemático de circuito integrado (CI) y una antena. Cuando se combinan a veces se los denomina inlay. Es de destacar que una etiqueta RFID pasiva no incluye una fuente alimentación continua ni tampoco una batería.

Las etiquetas pasivas de RFID no necesitan una batería porque obtienen su energía de la señal de interrogación del lector. Para leer las etiquetas en esta configuración, el lector envía una potente señal a todas las etiquetas ubicadas dentro su rango de frecuencia de lectura. Estas etiquetas luego captan esa señal en sus antenas y utilizan la energía para activar sus circuitos integrados (CI). Luego de que los procesadores han completado sus tareas, las etiquetas emplean acoplamiento inductivo y por retrodispersión para responder al lector. Todas estas características originan que el uso de un sistema con etiquetas pasivas de RFID tenga una variedad de pros y contras.

Ventajas de la tecnología RFID

  • Económica - Debido a que las etiquetas de los sistemas RFID tienen como máximo tres componentes (CI, antena y carcasa), resultan bastante baratas.
  • Liviana - El diseño minimalista de la etiqueta pasiva origina que sea reducida en su conjunto.
  • Vida útil - Otro tipo de etiquetas que utilizan una batería solo pueden alcanzar una vida útil de entre 3 y 5 años. La resistencia de las etiquetas pasivas depende de los materiales de los que estén hechas y del ambiente en el que operen. Si se colocan en un entorno poco agresivo, pueden durar hasta 20 años.
  • Bajo ruido - Las placas de circuito impreso con acoplamiento inductivo y radiante sin una antena activa casi no producen ruido.

​​Desventajas de la tecnología RFID

  • Rango corto - La ausencia de una antena activa origina que una etiqueta pasiva tenga un rango de frecuencias extremadamente corto. Las etiquetas que operan en frecuencias de bajas a altas pueden tener un rango máximo de comunicación de hasta 2 pies (60 cm). Si operan en una muy alta frecuencia pueden llegar hasta los 20 ft (casi 6 metros), pero esto todavía representa un rango relativamente corto.
  • Almacenamiento limitado - La mayoría de las memorias no volátiles requieren de energía para que sus contenidos no se degraden. Sin una batería integrada, las etiquetas pasivas no pueden almacenar mucha información.
  • Requieren un lector - Las etiquetas RFID del tipo pasivas precisan de un lector de alta potencia incluso hasta para activarse.
  • Sin sensores - La mayoría de los sensores requieren de un suministro continuo de energía para funcionar y posiblemente de memorias para almacenar los datos. Esto torna inadecuadas a las etiquetas pasivas para la mayoría de las aplicaciones de detección.
Etiqueta inalámbrica para seguimiento por radiofrecuencia RFID
Las etiquetas pasivas pueden ser tan finas como una hoja de papel.

Tecnologias de RFID semipasivas

Un paso más allá de la etiqueta pasiva esta la etiqueta semipasiva. En un sistema semipasivo, las etiquetas cuentan con algún tipo de batería integrada, pero carecen de un transmisor activo. Esto implica que todavía siguen utilizando tecnologías de acoplamiento inductivo o radiante para comunicarse, quedando con un rango de alcance más corto que un sistema activo. La batería puede actuar también como fuente de alimentación de energía de los sensores y la memoria.

Ventajas

  • Rango medio - Una de las principales razones por las que las etiquetas pasivas tienen un rango de alcance tan corto es porque necesitan posicionarse cerca de un lector para activarse. El rango de activación es mucho más corto que el rango de comunicación evidenciado. Las etiquetas semipasivas pueden utilizar sus baterías para alimentar a sus circuitos integrados (ICs), eso significa que están limitadas por el alto rango de distancia de comunicación más que por el rango más corto de distancia de activación. Un sistema semipasivo puede leer una etiqueta RFID a 100 ft (casi 30 metros) o más.
  • Componentes activos - Las etiquetas semipasivas pueden soportar los requerimientos energéticos de los sensores y la memoria al contar con la batería integrada. Si tienes una aplicación en la cual se necesitan algunos sensores y memoria, pero no un rango extremadamente largo, puede que un circuito impreso RFID semipasivo sea suficiente.
  • Costo intermedio - Las etiquetas semipasivas son más costosas que las etiquetas pasivas, pero más económicas que las activas.
  • Bajo ruido - Al igual que los sistemas pasivos, las etiquetas semipasivas no agregan mucho ruido al entorno.

​​Desventajas

  • Requiere de un lector - Si bien las etiquetas semipasivas no dependen de un lector para alimentarse de energía aun así necesitan uno para comunicarse.
  • Vida útil limitada - La presencia de una batería limita forzosamente la vida útil de la etiqueta. En lugar de 20 años, se puede estimar un tiempo de operación de entre 2 y 7 años. Además, una etiqueta con una batería requerirá de un ambiente menos agresivo que una etiqueta con un circuito integrado (IC) y una antena.

Sistemas de RFID activos

La forma más compleja de RFID es la etiqueta RFID activa. En esta configuración, la etiqueta cuenta con una batería de mayor tamaño y utiliza un transmisor activo en vez de uno pasivo. Un transmisor activo necesita una batería de mayor tamaño que también pueda suministrar energía a un procesador más veloz y a otros componentes de alto consumo.

Ventajas

  • Rango largo - Un transmisor activo se puede comunicar a mayor distancia. Las etiquetas activas pueden tener un rango de lectura de más de 300 pies (100 metros), más del triple de alcance que el de las etiquetas semipasivas.
  • Lectores de baja potencia - Como las etiquetas activas tienen la antena ya vinculada a una fuente de energía, no tienen que depender de un interrogador de alta potencia para la fuerza de su señal.
  • Más componentes - Cuando agregas una batería más grande, también puede utilizar un procesador más potente, más sensores, más memoria, y más componentes en general. Si tu etiqueta requiere hacer muchas cosas diferentes, una del tipo activa puede ser la mejor elección para ti.

​​Desventajas

  • Costosas - Mientras que las etiquetas pasivas pueden costar menos de 10 centavos de dólar por unidad, las etiquetas activas pueden costar hasta 20 dólares, cada una.
  • Vida útil corta - Las etiquetas de RFID activas suelen estar diseñadas para que sus baterías mantengan una vida útil de entre 3 y 5 años. Una vez que se agote la batería, necesitarás una nueva etiqueta.
  • Grandes y pesadas - Comparadas con etiquetas que son tan delgadas como una hoja de papel, las etiquetas activas son voluminosas, y pesadas. Las baterías son pesadas y ocupan espacio. Si necesitas que tus etiquetas quepan cómodamente entre las páginas de un libro, las etiquetas activas no te servirán.
  • Ruidosas - Usar un transmisor activo añadirá ruido a tu ambiente. Asegúrate de ver bien cómo afectará a tu sistema el ruido de las etiquetas activas.
Un escaner y un almacen
Es posible que desees utilizar un sistema activo si necesitas escanear la totalidad de un almacén.

Si bien existen muchas ventajas y desventajas a considerar para las tecnologías activa, pasiva y semipasiva de RFID, estas son las cosas más importantes para recordar:

  • Las etiquetas pasivas no pueden soportar sensores ni tampoco memoria y tienen un rango corto
  • Las semipasivas tienen un rango intermedio y aun así pueden ser baratas
  • Las etiquetas activas pueden hacer muchas cosas, pero son grandes, costosas y pesadas

​​Ya armado de todo este conocimiento, puedes elegir el mejor tipo de RFID para usar en tu próximo proyecto.

Puedes elegir entre muchas variedades de etiquetas RFID disponibles, pero cuando se trata de diseñar en general un circuito de PCB la cantidad de opciones disponibles pueden ser simplemente abrumadoras. De ahí, la importancia en utilizar un buen paquete informático que sea capaz de guiarte durante el proceso. Cuando necesites acceder a una herramienta de maquetación de PCB fácil de utilizar y que incluya todo lo que necesitas para crear placas de circuitos de alta calidad y fáciles de fabricar, no busques más allá de CircuitMaker. Además de ser un paquete de diseño de PCB fácil de utilizar, todos los usuarios de CircuitMaker tienen acceso a un espacio personal de trabajo en la plataforma Altium 365. Puedes subir y almacenar tus datos de diseño en la nube, y también podrás ver fácilmente tus proyectos desde su navegador web en una plataforma segura.

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