Impinj ou NXP para etiquetas RFID de lavandaria? O que realmente importa

Ao desenvolver ou selecionar uma etiqueta RFID para roupa, surge inevitavelmente a questão da escolha do circuito integrado. No entanto, a seleção de circuitos integrados RFID não pode basear-se apenas nas especificações da ficha técnica.

A Impinj e a NXP são dois fornecedores consolidados de circuitos integrados para etiquetas RAIN RFID, e ambas oferecem opções de alto desempenho utilizadas em aplicações de RFID ao nível do artigo. Atualmente, a série M800 da Impinj e a família UCODE da NXP representam duas importantes vias tecnológicas à disposição dos projetistas de etiquetas RFID.

É tentador compará-los analisando alguns valores apresentados numa ficha técnica — sensibilidade de leitura, capacidade de memória ou velocidade de gravação — e concluir que um circuito integrado é melhor do que outro.

No que diz respeito à tecnologia RFID na lavandaria, a resposta raramente é assim tão simples.

Um circuito integrado RFID não funciona de forma independente. O seu desempenho na prática depende da antena, da construção da etiqueta, do material têxtil, da infraestrutura do leitor e das condições em cada ponto de leitura.

Assim, em vez de perguntar qual é a marca que fabrica o “melhor” circuito integrado, uma pergunta mais útil é:

Que características do circuito integrado são realmente importantes quando a etiqueta finalizada é utilizada numa operação de lavandaria industrial?

O panorama dos circuitos integrados mudou

Durante muitos anos, a seleção de circuitos integrados para etiquetas RFID UHF de uso geral centrou-se em plataformas já consolidadas, como a série Monza da Impinj e a família UCODE da NXP.

As últimas gerações permitiram melhorar ainda mais o desempenho de RF.

A série M800 da Impinj inclui atualmente o M830 e o M850. Ambos oferecem uma sensibilidade de leitura especificada de -25,5 dBm e suportam o padrão Impinj Gen2X, para além do funcionamento padrão RAIN RFID / GS1 Gen2v2. A principal diferença em termos de memória reside no facto de o M830 dispor de uma memória EPC de 128 bits sem memória de utilizador, enquanto o M850 dispõe de uma memória EPC de 96 bits e de uma memória de utilizador de 32 bits.

No que diz respeito à NXP, o UCODE 9 e o UCODE 9xe continuam a ser plataformas de alto desempenho bem consolidadas. Ambas oferecem uma sensibilidade de leitura especificada de -24 dBm. O UCODE 9xe aumenta a memória EPC de 96 bits para 128 bits, mantendo o mesmo desempenho de RF que o UCODE 9.

O mais recente UCODE X eleva ainda mais o desempenho de RF, com a NXP a especificar uma sensibilidade de leitura de -26,2 dBm e uma sensibilidade de escrita de -23 dBm, a par de uma configuração flexível da memória EPC/utilizador.

No papel, é fácil comparar estas diferenças.

No entanto, um operador de lavandaria não utiliza um circuito integrado.

Eles utilizam um etiqueta RFID para roupa, pronta a utilizar, integrada num sistema RFID completo.

Essa distinção altera a forma como estas especificações devem ser interpretadas.

Uma maior sensibilidade do IC não significa, automaticamente, uma melhor etiqueta de lavagem

A sensibilidade de leitura é, normalmente, a primeira especificação que as pessoas comparam.

Um circuito integrado mais sensível necessita de menos potência de RF recebida para entrar em funcionamento. Em princípio, isso pode proporcionar um maior alcance de leitura, permitir a utilização de antenas mais pequenas ou conferir à etiqueta uma maior margem de RF em condições difíceis.

Todos estes são úteis.

Mas a relação não é:

maior sensibilidade = alcance de leitura proporcionalmente maior = melhor etiqueta para a roupa.

O circuito integrado é apenas uma parte do projeto de RF.

A antena determina a eficácia com que a energia de RF é captada e transferida para o circuito integrado. A sua geometria, adaptação de impedância, largura de banda de funcionamento e interação com os materiais circundantes podem influenciar significativamente o desempenho da etiqueta final.

As etiquetas de lavagem introduzem variáveis adicionais.

Podem ser cosidos em linho, inseridos numa bainha, selados a quente em têxteis ou integrados em peças de vestuário. Podem ser dobrados juntamente com o têxtil, comprimidos em pilhas ou envoltos em linho húmido. A sua orientação em relação à antena do leitor raramente é controlada.

Um bem desenvolvido Etiqueta RFID para roupa Um dispositivo baseado num circuito integrado (CI) maduro pode, por conseguinte, apresentar um desempenho superior ao de uma etiqueta que utilize um CI mais recente e mais sensível, caso este último não tenha sido devidamente otimizado enquanto projeto completo.

No que diz respeito à tecnologia RFID aplicada à lavandaria, Uma maior sensibilidade do circuito integrado deve ser considerada como uma margem de segurança adicional, e não como uma garantia de melhor desempenho da etiqueta.

Essa margem pode, no entanto, revelar-se valiosa.

Pode permitir que um projetista reduza as dimensões da antena, melhore o desempenho em orientações difíceis, compense as perdas causadas pela embalagem da etiqueta ou crie maior tolerância para ambientes têxteis exigentes.

Em última análise, o benefício tem de ser demonstrado ao nível da etiqueta final.

O ambiente da lavandaria altera o problema de RF

Operações de lavandaria comercial são particularmente úteis para compreender por que razão as comparações com base nas fichas técnicas têm as suas limitações.

Uma etiqueta de lavandaria não permanece num único ambiente de RF controlado ao longo de toda a sua vida útil.

A mesma etiqueta pode ser lida enquanto os têxteis estiverem sujos, molhados, empilhados de forma solta, bem compactados, dobrados, a passar por uma esteira transportadora ou armazenados como stock limpo.

Considere vários pontos de leitura típicos.

Recepção de roupa suja

Os têxteis recebidos podem chegar em sacos, carrinhos ou grandes pilhas.

As etiquetas podem estar dispostas de forma muito compacta, com uma orientação imprevisível, e os têxteis podem conter uma humidade significativa.

Nestas condições, o desafio não consiste em atingir a distância máxima possível de leitura a partir de uma etiqueta isolada.

O sistema necessita de uma margem de RF suficiente e de uma zona de leitura bem concebida para identificar de forma fiável um conjunto vasto e irregular de etiquetas.

Classificação

A triagem automatizada ou semiautomatizada impõe um requisito diferente.

Os artigos podem passar por um ponto de leitura definido a uma determinada velocidade. O tempo de leitura disponível torna-se mais curto, pelo que a fiabilidade do desempenho do inventário assume uma importância cada vez maior.

Neste caso, tanto o desempenho da etiqueta como as capacidades do leitor podem afetar o resultado.

Inventário de roupa de cama limpa

Após a lavagem e o acabamento, os têxteis podem ser dobrados e empilhados de forma compacta.

O ambiente está mais limpo e mais previsível, mas a orientação e o empilhamento das etiquetas ainda podem criar dificuldades no que diz respeito à radiofrequência.

Mais uma vez, a consistência em toda a pilha é, normalmente, mais valiosa do que uma distância de leitura máxima excecional a partir de uma etiqueta posicionada de forma ideal.

Leitura portátil

O inventário com dispositivos portáteis cria mais um ambiente de RF.

A posição, a distância e a orientação do leitor variam continuamente. O corpo humano e a massa têxtil circundante também podem influenciar a propagação de RF.

Uma etiqueta que apresenta um desempenho excecional num túnel com leitor fixo não oferece necessariamente a mesma vantagem relativa durante o inventário com leitor portátil.

É por isso que a seleção de circuitos integrados para aplicações de lavandaria deve ser avaliada em função de pontos de leitura operacionais efetivos, em vez de um único resultado do intervalo de leitura do laboratório.

Em que as séries M800 e Gen2X podem fazer a diferença

A série Impinj M800 introduz um aspeto adicional a ter em conta, uma vez que as suas capacidades vão além da sensibilidade convencional dos circuitos integrados.

Os modelos M830 e M850 continuam a estar em conformidade com a interface aérea padrão RAIN RFID, pelo que as etiquetas baseadas nestes modelos podem funcionar com leitores compatíveis com a norma. Ao mesmo tempo, suportam a tecnologia Impinj Gen2X.

Com uma infraestrutura compatível, o Gen2X introduz melhorias de desempenho que afetam áreas como a legibilidade das etiquetas, a velocidade do inventário, a filtragem de etiquetas e a comunicação entre o leitor e a etiqueta.

Esta distinção é importante.

No pensamento convencional, a melhoria da legibilidade das etiquetas centra-se frequentemente, em primeiro lugar, na ligação de ida — o leitor fornece energia suficiente para ativar o circuito integrado.

No entanto, para que a leitura seja bem-sucedida, é também necessário que a resposta da etiqueta seja recebida e descodificada de forma fiável pelo leitor.

O Gen2X aborda aspetos desta comunicação ao nível do sistema.

No caso de uma aplicação em lavandarias que envolva grandes quantidades de etiquetas ou pontos de leitura de elevado rendimento, isto poderá trazer vantagens significativas.

No entanto, há uma ressalva importante:

O valor do Gen2X depende da infraestrutura de leitura e da forma como o sistema de lavandaria foi concebido.

Se uma lavandaria utilizar uma infraestrutura Gen2 padrão sem suporte para Gen2X, uma etiqueta M830 ou M850 poderá continuar a funcionar normalmente e a beneficiar das características de RF subjacentes do circuito integrado. No entanto, o sistema não irá adquirir automaticamente todas as capacidades de desempenho adicionais do Gen2X.

Por conseguinte, escolher o M800 simplesmente porque suporta a Gen2X não faz muito sentido, a menos que se tenham também em conta o ambiente de leitura e a futura arquitetura do sistema.

Este é um bom exemplo do motivo pelo qual a escolha de circuitos integrados RFID para lavandarias é, cada vez mais, uma decisão do sistema, e não apenas uma decisão de tag.

Quando o UCODE 9 ainda faz sentido

Mais recente não significa necessariamente que seja necessário.

A UCODE 9 tornou-se uma plataforma madura com uma sensibilidade especificada de -24 dBm, tendo já sido desenvolvidos inúmeros modelos de etiquetas e antenas à sua volta.

Essa maturidade tem um valor prático.

No caso de um design de etiqueta para lavandaria já existente que ofereça o desempenho de leitura, a durabilidade e a estabilidade de produção necessários, a mudança para outro circuito integrado apenas porque a sua ficha técnica indica uma sensibilidade mais elevada poderá trazer poucos benefícios operacionais.

A substituição de um circuito integrado pode exigir uma reavaliação da antena, testes de desempenho e validação da produção. No caso de uma etiqueta para lavandaria, podem também ser necessários testes repetidos de lavagem e testes ao nível da aplicação antes de uma nova configuração poder ser considerada equivalente ao produto existente.

Se a etiqueta existente já proporcionar uma margem de segurança suficiente, a decisão tecnicamente correta poderá ser mantê-la inalterada.

Isto leva-nos a um princípio importante:

Uma atualização de um circuito integrado só é vantajosa quando resolve uma limitação real de desempenho ou de conceção.

A memória adicional do UCODE 9xe é importante no setor da lavandaria?

O UCODE 9xe ilustra outro problema comum na seleção de circuitos integrados.

Oferece uma memória EPC de 128 bits, em vez da configuração EPC de 96 bits do UCODE 9, mantendo ao mesmo tempo o mesmo desempenho de RF especificado.

Isso é melhor para a roupa?

Não necessariamente.

Em muitos sistemas de gestão de roupa de cama, a etiqueta serve principalmente para fornecer uma identificação única. Informações como o tipo de artigo, a propriedade do cliente, o histórico de lavagens, o número de circulações, a localização e o estado do ciclo de vida são mantidas na plataforma de software, em vez de serem gravadas repetidamente na etiqueta RFID.

Numa arquitetura deste tipo, o aumento da capacidade do EPC poderá ter um valor operacional reduzido.

Existem, no entanto, projetos em que uma estrutura de codificação mais longa é exigida por um esquema de identificação existente, por uma arquitetura de integração ou por especificações do cliente. Nesses casos, a memória EPC de 128 bits pode tornar-se um fator de escolha legítimo.

A decisão deve, portanto, ser orientada pela arquitetura de dados.

Não selecione mais memória de etiquetas apenas porque há mais memória disponível.

Na maioria dos sistemas de lavandaria, a questão mais importante é saber se a etiqueta pode ser identificada de forma fiável em todos os pontos do processo em que tal é necessário.

O que é que o UCODE X altera?

A introdução do UCODE X torna a comparação mais interessante.

Com uma sensibilidade de leitura especificada de -26,2 dBm, proporciona, em teoria, uma margem de RF substancialmente maior do que as gerações anteriores do UCODE. Oferece ainda uma sensibilidade de gravação melhorada, uma codificação mais rápida e uma atribuição flexível de memória.

No que diz respeito à conceção de etiquetas para a roupa, o aspeto mais interessante não é simplesmente o número em si.

A verdadeira questão é o que essa margem de RF adicional permite que o projetista da etiqueta faça.

Potencialmente, pode ser utilizado para:

• melhorar a legibilidade dentro do formato de etiqueta existente;
• reduzir as dimensões da antena;
• compensar as perdas de RF causadas pela embalagem;
• melhorar o desempenho em orientações menos favoráveis das etiquetas;
• proporcionar uma margem de projeto adicional em diferentes frequências de funcionamento.

No entanto, cada uma destas possibilidades requer validação.

As etiquetas para lavandaria apresentam restrições mecânicas e de materiais relativamente invulgares quando comparadas com as etiquetas descartáveis de retalho. A estrutura da antena tem de resistir a flexões e processos repetidos, enquanto os métodos de encapsulamento e fixação influenciam o desenho de RF.

A transição do UCODE 9 para o UCODE X não deve, portanto, ser considerada como uma simples substituição de chip.

A questão relevante é:

Será que o novo circuito integrado permite criar uma etiqueta de lavagem significativamente melhor ou resolver uma limitação que o design atual não consegue ultrapassar?

Se a resposta for sim, poderá valer a pena proceder a uma reformulação e a uma validação.

Se a etiqueta existente já exceder os requisitos de desempenho da aplicação, a capacidade adicional do circuito integrado poderá proporcionar um retorno prático limitado.

A durabilidade na lavagem não é uma especificação do IC

Há outra distinção importante que, por vezes, passa despercebida quando se comparam circuitos integrados RFID.

Nem a Impinj nem a NXP determinam se uma etiqueta de lavandaria acabada resistirá a um processo de lavagem industrial apenas com base nas especificações do circuito integrado.

A resistência à lavagem deve-se, principalmente, à construção integral da etiqueta.

Isto inclui:

• ligação entre o chip e a antena;
• material e estrutura da antena;
• encapsulamento;
• vedação;
• proteção mecânica;
• método de fixação;
• resistência ao calor, à pressão e aos produtos químicos.

Um circuito integrado com excelente desempenho em RF pode, mesmo assim, tornar-se parte de uma etiqueta de lavandaria pouco fiável se a ligação da antena ou o encapsulamento falharem após lavagens repetidas.

Da mesma forma, uma etiqueta durável deve manter não só a integridade física, mas também um desempenho de RF estável ao longo da sua vida útil prevista.

Por este motivo, os ensaios de ciclo de lavagem e os ensaios de RF não devem ser tratados como temas distintos.

Uma etiqueta que permanece fisicamente intacta após lavagens repetidas, mas que perde significativamente o seu desempenho de leitura, não cumpre totalmente o requisito.

No que diz respeito à lavandaria industrial, A estabilidade de RF ao longo do ciclo de vida da etiqueta é mais importante do que as especificações do circuito integrado no primeiro dia.

Então, que circuito integrado deve ser utilizado numa etiqueta RFID para roupa suja?

Não existe uma resposta universal válida, do tipo “escolha a Impinj para esta aplicação” ou “escolha a NXP para aquela aplicação”.”

Um processo de seleção mais eficaz começa pelos requisitos da etiqueta final e do sistema.

Quando uma plataforma de circuitos integrados já madura cumpre os requisitos

Se uma etiqueta UCODE 9 já existente ou uma etiqueta para lavandaria baseada na tecnologia Impinj oferecer uma margem de leitura suficiente, um processo de fabrico estável e uma durabilidade comprovada na lavagem, poderá não haver motivos para a substituir.

A maturidade, por si só, tem valor.

Quando é necessária uma maior margem de RF

Se um projeto exigir uma etiqueta mais pequena, enfrentar condições de leitura difíceis ou necessitar de uma maior margem de segurança, os circuitos integrados (IC) mais recentes e de alta sensibilidade, como o M830/M850 ou o UCODE X, tornam-se particularmente interessantes.

A etiqueta finalizada deve ainda ser redesenhada ou validada tendo em conta o novo circuito integrado, em vez de se partir do princípio de que a melhoria descrita na ficha técnica se traduzirá diretamente no desempenho da aplicação.

Quando a infraestrutura Gen2X faz parte do sistema

Nos casos em que exista uma infraestrutura de leitura compatível e em que a leitura em áreas densamente povoadas ou com elevado débito seja importante, a série M800 merece ser avaliada não só como um circuito integrado, mas também como parte de um sistema mais abrangente compatível com a norma Gen2X.

Quando os requisitos de EPC ou de memória do utilizador são diferentes

Os requisitos de memória podem limitar a escolha entre o M830, o M850, o UCODE 9, o UCODE 9xe e opções mais recentes com memória configurável.

Mas a memória deve seguir o modelo de dados da aplicação, em vez de o determinar.

Quando um sistema de lavandaria já existente está a ser modernizado

A compatibilidade com os leitores, antenas e software instalados, bem como com as zonas de leitura já definidas, deve ser avaliada antes de se proceder à substituição do circuito integrado da etiqueta.

Um circuito integrado com especificações técnicas mais exigentes não justifica desestabilizar um sistema comprovado, a menos que isso resulte numa melhoria operacional significativa.

Teste a etiqueta, não apenas o chip

A forma mais fiável de escolher entre a Impinj e a NXP para um projeto de RFID na área da lavandaria é, em última análise, empírica.

Crie modelos de etiquetas representativos e teste-os nas condições que realmente importam.

No âmbito do nosso próprio trabalho de desenvolvimento e avaliação de etiquetas RFID, realizamos testes comparativos de desempenho de circuitos integrados (IC) e de etiquetas em condições controladas, incluindo avaliações entre diferentes gerações e configurações de circuitos integrados. Estes testes ajudam-nos a compreender como as diferenças observadas ao nível dos circuitos integrados se traduzem no desempenho das etiquetas acabadas e no comportamento do sistema.

Isso significa ir além de um único teste de alcance de leitura ao ar livre.

Uma avaliação significativa da tecnologia RFID na lavandaria deve ter em conta:

• têxteis secos e molhados;
• diferentes tipos de linho e materiais para confeção de vestuário;
• posições realistas de fixação das etiquetas;
• têxteis dobrados e empilhados;
• orientações aleatórias das etiquetas;
• populações de etiquetas em massa;
• leitores fixos e portáteis, quando aplicável;
• regiões de frequência de funcionamento efetivas;
• pontos de leitura relevantes do processo de lavagem;
• Desempenho de RF antes e depois de ciclos de lavagem repetidos.

O objetivo não é identificar qual o circuito integrado que sai vencedor numa comparação em laboratório.

É também por isso que O desempenho da tecnologia RFID têxtil deve ser avaliado ao nível do sistema, em vez de apenas através das especificações de cada componente.

O objetivo é determinar cuja etiqueta final proporciona uma margem de desempenho suficiente e repetível no âmbito do sistema de lavandaria previsto.

O que realmente importa

A Impinj e a NXP continuam a melhorar o desempenho dos circuitos integrados RAIN RFID de diferentes formas.

A série Impinj M800 combina uma elevada sensibilidade ao nível do circuito integrado com capacidades Gen2X que permitem alargar o desempenho ao leitor e ao ambiente do sistema. Os UCODE 9 e 9xe da NXP continuam a ser plataformas maduras de alto desempenho, enquanto o UCODE X representa mais um passo significativo em termos de sensibilidade de RF e flexibilidade de conceção.

Estas diferenças são importantes.

Mas, na lavandaria industrial, só têm importância no contexto da etiqueta completa e do sistema completo.

Uma melhoria de 1 ou 2 dB em relação aos dados técnicos de um circuito integrado pode proporcionar uma margem útil do ponto de vista da engenharia. Pode ajudar a reduzir o tamanho da etiqueta ou a melhorar as leituras difíceis. No entanto, não consegue corrigir uma antena mal adaptada, uma construção inadequada da etiqueta ou um ponto de leitura mal concebido.

Da mesma forma, as funcionalidades avançadas dos protocolos só criam valor quando a infraestrutura circundante as consegue utilizar.

No que diz respeito às etiquetas RFID para roupa, a pergunta certa não é, portanto: “A Impinj é melhor do que a NXP?”

É: “Qual é o circuito integrado que proporciona a este design de etiqueta e a este sistema de lavandaria a margem de desempenho de que realmente necessitam?”

É aí que começa a escolha criteriosa do circuito integrado RFID.