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Hasta la actualidad la mayoría de tags o etiquetas EPC/RFID del mercado se han basado en el concepto de campo lejano (Far Field), es decir, en el uso de las ondas electromagnéticas para realizar la comunicación entre el lector RFID y el tag. El campo lejano resuelve perfectamente los distintos casos de etiquetado a nivel de caja y palet pero no es tanto así cuando se trata de etiquetado a nivel de ítem donde se requiere tags pequeños y que además permitan una lectura masiva fiable. Por este motivo se plantea el campo cercano (Near Field) como una solución válida para la identificación de ítems que además sigue el estándar actual EPC UHF Gen2 permitiendo así una única infraestructura tecnológica. El Near Field permite reducir las dimensiones de los tags considerablemente y además facilita la posibilidad de realizar lecturas en grupo incluso en productos líquidos.
¿En qué consiste la tecnología UHF Near Field?
La tecnología Near Field en un sistema UHF RFID se caracteriza por basar su método de comunicación en el componente magnético reactivo creado por cualquier antena.
El campo magnético que crean las antenas se descompone en 2 partes, una reactiva cercana a la antena y que no se propaga y otra de radiante que es la que se propaga en la distancia. Este comportamiento ha permitido desarrollar diseños específicos de antenas lectoras en las que el campo magnético reactivo es predominante sobre los demás, como la antena Brickyard de Impinj.
En cambio la tecnología Far Field se basa en las ondas planas para realizar dicha comunicación, como el creado por las antenas tipo patch. Una onda plana está formada por dos componentes que se propagan: el magnético y el eléctrico. Esto permite que la comunicación sea posible con inlays basados en antenas dipolo eléctricas o magnéticas (antenas de ranura).
Haciendo uso del campo magnético cercano se pueden obtener resultados de lectura óptimos. Este campo es menos sensible a los diferentes tipos de materiales que rodean al tag, especialmente los dieléctricos (elementos mal conductores de la electricidad), permitiendo la lectura de los tags incluso en líquidos. Partiendo de esta teoría, se puede emular el método de comunicación de los sistemas LF o HF, ya que las distancias de lectura son sólo posibles en el campo cercano y se comprenden entre los 2 y los 30 cm. respecto al centro de la antena. En algunas ocasiones se podría recurrir al contacto con la antena o base lectora.
Geometría de las antenas del inlay
El tipo de antenas utilizadas para Far Field y Near Field, tanto las antenas lectoras como las antenas del inlay, tienen diferentes geometrías. Por ejemplo, si se observa una antena de Near Field vemos que es un bucle, un lazo cerrado. Estas son las típicas antenas magnéticas. En cambio para campo lejano las antenas más usuales son básicamente dipolos eléctricos. Esos ya tienen más apariencia de antena de radiofrecuencia.
Aunque, se podría decir que el campo lejano también funciona en campo cercano. “Es una barrera difusa. Existen migraciones que permiten que los inlays de campo lejano se lean con las antenas de campo cercano de los lectores, y las antenas de campo lejano de los lectores son capaces de leer inlays de campo cercano. Esto se debe a que los campos magnéticos y eléctricos se mezclan entre si, y a pesar de la tecnología de diseño de la antena lectora, siempre se generan campos residuales”, aclara Albert Escala.
Aplicaciones
En función de cada aplicación se utiliza un tipo de inlay u otro. Para lecturas de cierta distancia, por ejemplo de palets, donde habría de 1 a 6 metros de distancia de comunicación, la mejor opción es el campo lejano. En cuanto a la aplicación de los inlays de campo cercano, Escala identifica básicamente dos tipos de variables o condicionantes. “El primero es un tema de tamaño, es mucho más pequeño y, a veces, existen soportes o productos que se quieren trazar que no tiene sentido hacerlo con un inlay de campo lejano. Primero porque se requieren distancias de comunicación cortas y después por una limitación física, simplemente no cabe”.
El otro aspecto y más importante para Escala es que los inlays de campo cercano, al ser bucles magnéticos, no les afecta tanto el entorno donde se colocan. Es decir, entornos secos, en proximidad con líquidos o los cambios de humedad. “La frecuencia de resonancia no cambia tanto como en un inlay de campo lejano. Si se coje un inlay de campo lejano y se coloca encima de una botella de vino, el líquido que lleva la botella cambia las características propias de la antena del inlay y hace que se desintonice y que no trabaje óptimamente a la frecuencia de 866 MHz que es la frecuencia de trabajo de la RFID en Europa. En cambio esto, con un inlay de campo cercano, ocurre en menor medida, posibilitando aún la comunicación”.
El responsable técnico de Trace ve mucho sentido al campo cercano en aplicaciones en las que se quiera trazar productos que sean muy variables, es decir, que pasen por diferentes fases de proceso, por ejemplo, en el sector alimentario. “El inlay de campo cercano se podría utilizar para trazar jamones, botellas de licor en general y, sobretodo para el sector farmacéutico, ya que es un sector donde existe mucha variedad de productos; líquidos, envoltorios, etc. Se requiere algo que sea muy común y que dependa muy poco el hecho de si hay más o menos líquido o más o menos metal, pero siempre en aplicaciones a distancias de comunicación inferiores a los 50 cm”.
En Trace Tecnologías lo han comprobado trazando determinados tipos de productos a los que se les ha colocado un inlay de campo cercano, por ejemplo, una botella de agua. Han observado que la botella se lee cuando está vacía y cuando está llena, con independencia de la frecuencia de trabajo propia de cada región (Europa, América y Asia). “Con un inlay de campo cercano tenemos todo el espectro de trabajo cubierto, no está tan limitado por el soporte”, argumenta Escala.
Uno de los proyectos en los que está trabajando Trace Tecnologías y donde aplica tecnología Near Field es para la trazabilidad de jamones. El gran desafío de los jamones es que pasan por diferentes procesos. “El jamón llega directamente del matadero y en el proceso de recepción se le asocia la etiqueta RFID, apta para los procesos alimentarios ya que cumple la normativa de alimentación vigente. Cada pieza tiene una determinada composición de agua y sangre, variable a lo largo del proceso productivo. Los procesos internos requieren que cada pieza se lave de sal en repetidas ocasiones, por lo que cuando sale de la máquina de lavado la etiqueta está también mojada. La forma como sale la etiqueta de la máquina de lavado es aleatoria, puede quedar en el aire, tocando el jamón, sin tocar la carne, en vertical, etc. No es lo mismo un inlay enganchado sobre la carne que un inlay volando. Un inlay de campo lejano cuando está volando mantiene las características, cuando está mojado no las mantiene y cuando está enganchado sobre el jamón las acaba de perder del todo. En cambio, con un inlay de campo cercano, se sabe que la distancia de comunicación es corta pero que las características eléctricas del inlay serán aproximadamente las mismas esté como esté”, especifica Escala.
Costes
Habría que hacer una diferenciación entre los costes comunes y los variables. Los costes comunes serían el precio del chip y del montaje, y en cuanto a los variables, el tamaño de etiqueta y de antena. “Cuanto más grande es la etiqueta y la antena, más coste, pero no estaríamos hablando de la mitad de precio. Las etiquetas de Near Field serían un 20% o 15% más económicas en función de la geometría del inlay, porque el coste de las máquinas depende de la distancia entre los inlays, por temas de fabricación. Pero sí que, por tecnología de diseño, se reducen drásticamente los costes en relación con los tags de HF o LF”.
AECOC junto con Trace Tecnologías llevaron a cabo diversas pruebas para comprobar el rendimiento y la fiabilidad de las comunicaciones Near Field. Para ello se utilizó un lector EPC UHF Gen2 y una antena de campo cercano, además de distintos formatos de tags de Near Field EPC UHF Gen2.
Siguiendo un orden lógico se procedió a realizar lecturas a nivel unitario para comprobar la respuesta de los tags en diferentes productos tanto líquidos como sólidos y después se analizó la fiabilidad y el tiempo de respuesta en lecturas con varios elementos a la vez.
Las pruebas realizadas demostraron que el Near Field es una tecnología fiable en el 100% de los casos y que puede resolver definitivamente los problemas que se planteaban hasta ahora con líquidos. Es importante destacar que no todos los tags de Near Field son adecuados para todas las aplicaciones. Por este motivo, es imprescindible realizar pruebas y ensayos para determinar el tag más adecuado para cada producto o aplicación.
Además, al estar dentro del estándar EPC UHF Gen2 el Near Field ha sabido aprovechar todas las mejoras que ha habido desde que se empezó a apostar por el UHF como tecnología aplicable a la cadena de subministro, y es por ello que se plantea como una solución muy firme para el etiquetado a nivel de ítem, dejando de lado otras tecnologías que podrían encarecer el coste de implementación en los sistemas de información.
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