Ventajas y desventajas de la tecnología RFID activa y pasiva

En el 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 tiene una configuración diferente para conseguir el mejor rendimiento. Incluso cuando se trata de una tecnología bastante sencilla, como las placas de circuito de identificación por radiofrecuencia (RFID), hay muchas opciones entre las que 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.

En España, esta elección es especialmente relevante en proyectos de logística, retail, sanidad, industria, transporte, gestión de activos e inventario. No es lo mismo diseñar una etiqueta RFID pasiva para identificar productos en tienda o palés en un almacén que una etiqueta activa para localizar equipos, contenedores, herramientas o activos críticos en tiempo real. La decisión debe tener en cuenta alcance, coste, batería, entorno de uso, requisitos de lectura, integración con sistemas de inventario y compatibilidad con las bandas de frecuencia permitidas en España y la Unión Europea.

Cómo se aplica la tecnología RFID en España

En España, la tecnología RFID se utiliza cada vez más para mejorar la trazabilidad, automatizar inventarios y conectar objetos físicos con sistemas digitales. En este contexto, las etiquetas EPC de identificación por radiofrecuencia permiten asociar información del producto, localización, lote o fecha de caducidad a sistemas de trazabilidad e inventario. En retail, puede ayudar a controlar stock, reducir errores de inventario y facilitar experiencias de compra más ágiles. En logística e industria, permite identificar cajas, palés, herramientas, activos o piezas sin contacto visual directo. En sanidad, puede utilizarse para seguir medicamentos, material sanitario, instrumental, activos médicos o muestras.

Esta variedad de aplicaciones explica por qué es importante elegir bien entre RFID pasiva, semipasiva y activa. Las etiquetas pasivas suelen encajar mejor cuando el coste unitario es determinante y se identifican muchos objetos. Las semipasivas pueden ser útiles cuando se necesita sensor, memoria o mayor alcance sin llegar al coste de una etiqueta activa. Las activas son más adecuadas para seguimiento de activos de alto valor, localización en almacenes o monitorización en tiempo real.

Tecnología RFID pasiva

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

Las etiquetas de los sistemas RFID pasivos 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 reciben la señal en sus antenas y utilizan la energía para alimentar sus circuitos integrados (CI). Una vez que los procesadores han completado sus tareas, las etiquetas de los sistemas RFID pasivos se comunican con el lector mediante acoplamiento inductivo y retrodispersión. Todas estas características hacen que el uso de un sistema de etiquetas RFID pasivas tenga una serie de ventajas y desventajas. 

A continuación, se enumeran las ventajas y desventajas de la tecnología RFID pasiva:

Ventajas de la tecnología RFID pasiva

• 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 RFID 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 pasiva

• Rango corto - La ausencia de una antena activa origina que una etiqueta RFID 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 60 cm. Si operan en una muy alta frecuencia pueden llegar hasta unos 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 RFID pasivas no pueden almacenar mucha información.
• Requieren un lector - Las etiquetas RFID del tipo pasivas precisan de un lector de alta potencia incluso para activarse.
• Sin sensores - La mayoría de los sensores necesitan un suministro de energía constante para funcionar y posiblemente memoria para almacenar datos. Esto hace que las etiquetas RFID pasivas sean inadecuadas para la mayoría de las aplicaciones de detección.

Tecnologías RFID semipasivas

Un paso más allá de una etiqueta RFID pasiva es una etiqueta semipasiva. En un sistema RFID 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, por lo que su alcance es menor que el de un sistema RFID activo. La batería también puede albergar sensores y memoria para el consumo de energía. 

En aplicaciones españolas de cadena de frío, farmacia, alimentación, sanidad o industria, una etiqueta semipasiva puede ser útil cuando el objeto identificado también necesita registrar temperatura, humedad, golpes, tiempo de exposición u otros datos de estado. En estos casos, la batería no se utiliza para transmitir activamente como una etiqueta RFID activa, sino para alimentar sensores o memoria.

A continuación, se enumeran las ventajas y desventajas de la tecnología RFID semipasiva:

Ventajas de la tecnología RFID semipasiva

• Rango medio - Una de las principales razones por las que las etiquetas pasivas tienen un rango de alcance de lectura tan corto es porque necesitan estar 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 sus circuitos integrados (IC), lo que significa que están limitadas por el alto alcance de comunicación y no por el menor alcance de alimentación. Un sistema semipasivo puede leer una etiqueta RFID a 30 metros o más.
• Componentes activos - Las etiquetas RFID semipasivas pueden soportar los requerimientos energéticos de los sensores y la memoria gracias a su batería integrada. Si tienes una aplicación que necesita algunos sensores y memoria, pero no necesita un alcance extremadamente largo, puede que un circuito impreso RFID semipasivo sea suficiente.
• Gasto medio - Las etiquetas semipasivas son más caras que las pasivas, pero más económicas que las activas.
• Poco ruido - Al igual que los sistemas RFID pasivos, las etiquetas semipasivas no añaden mucho ruido al entorno.

​​Desventajas de la tecnología RFID semipasiva

• Requiere de un lector - Aunque las etiquetas semipasivas no necesitan un lector para alimentarse de energía, si lo necesitan para comunicarse.
• Vida útil limitada - La presencia de una batería limita automáticamente la vida útil de la etiqueta. En lugar de 20 años, se puede estimar un tiempo de funcionamiento de entre 2 y 7 años. Además, una etiqueta con una batería necesita un entorno más cuidadoso que una etiqueta con un circuito integrado (IC) y una antena.

Sistemas 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 lugar 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.

A continuación, se enumeran las ventajas y desventajas de la tecnología RFID activa:

Ventajas de la tecnología RFID activa

• Largo alcance - Un transmisor activo puede comunicarse a distancias más largas. Las etiquetas RFID 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 - Dado que las etiquetas activas tienen la antena ya vinculada a una fuente de energía, no tienen que depender de un interrogador de alta potencia para toda la potencia de su señal.
• Más componentes - Al añadir una batería más grande, también puede utilizar un procesador más potente, más sensores, más memoria, y más componentes en general. Si tu etiqueta RFID tiene que hacer muchas cosas diferentes, una etiqueta activa puede ser la mejor opción para ti.

​​Desventajas de la tecnología RFID activa

• Costosas - Mientras que las etiquetas pasivas pueden costar menos de 10 céntimos de dólar por unidad, las etiquetas RFID activas pueden costar hasta 20 dólares, cada una.
• Vida útil corta - Las etiquetas RFID activas suelen estar diseñadas para que la batería tenga una vida útil de entre 3 y 5 años. Cuando se agote la batería, tendrás que comprar una nueva etiqueta.
• Grandes y pesadas - Comparadas con etiquetas que son tan finas como una hoja de papel, las etiquetas activas son voluminosas y pesadas. Las baterías son pesadas y ocupan mucho 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 entorno. Asegúrate de ver cómo afectará el ruido de las etiquetas activas a tu sistema.

Aunque existen muchas ventajas y desventajas a considerar para las tecnologías RFID activa, pasiva y semipasiva, estos son los aspectos más importantes que hay que recordar:

• Las etiquetas RFID pasivas no admiten sensores ni tampoco memoria y tienen un alcance corto.
• Las etiquetas RFID semipasivas tienen un alcance medio y aun así pueden ser baratas.
• Las etiquetas RFID activas pueden hacer muchas cosas, pero son grandes, costosas y pesadas.

​​Con estos conocimientos, puedes elegir el mejor tipo de RFID para tu próximo proyecto.

Para equipos de ingeniería en España, elegir correctamente la tecnología RFID desde la fase de diseño evita rediseños posteriores de PCB, antena, alimentación, carcasa o firmware. También facilita la integración con sistemas de inventario, trazabilidad, logística, retail, sanidad o industria, donde la lectura fiable de etiquetas depende tanto del circuito como del entorno físico y regulatorio.

Puedes elegir entre muchas variedades de etiquetas RFID disponibles, pero cuando se trata de diseñar un circuito de PCB en general, la cantidad de opciones disponibles pueden llegar a ser abrumadoras. Por eso es importante utilizar un buen software que te guíe durante el proceso. Cuando necesites acceder a una herramienta de diseño 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 usar, 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 tu navegador web en una plataforma segura.

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