Un sistema de radiofrecuencia trabaja a través de metales

Los sistemas RFID son dispositivos que leen y escriben información en un elemento móvil (tarjeta) mediante campos electromagnéticos y que están sustituyendo a los códigos de barras y a las tarjetas magnéticas o de chip. Sin embargo, por problemas de apantallamiento, no pueden trabajar en presencia de metales.

El nuevo sistema desarrollado por los investigadores del grupo de Dispositivos Magnéticos del Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM) adscrito a la UPM es capaz de salvar esta limitación ya que puede funcionar a baja frecuencia e incluso a través de metales. Así, puede ser utilizado en dispositivos que estén incluidos, por ejemplo, en cajas metálicas. Un buen ejemplo de su posible aplicación se encuentra en la industria de la construcción. Estas tarjetas podrían incluirse en el interior de ciertas estructuras (forjados, pilares, etc) de modo que informasen de su estado (humedad, corrosión, etc.) mediante la inclusión de detectores en la misma.

Los sistemas RFID se llaman pasivos cuando la tarjeta carece de batería y adquiere la energía para su funcionamiento del propio campo. Los que actualmente están en uso trabajan a alta frecuencia por lo que son inservibles en presencia de metales ya que dejan de ser fiables debido al apantallamiento que producen estos materiales.

El problema se evitaría reduciendo la frecuencia de trabajo, pero los sistemas comerciales están basados en circuitos resonantes que sólo funcionan a alta frecuencia.

El sistema desarrollado en la Universidad Politécnica de Madrid consigue reducir la frecuencia del campo electromagnético sustituyendo las espiras, habitualmente usadas como antenas de detección, por una antena activa de reducido tamaño y con alta sensibilidad, evitando así los circuitos resonantes. La nueva tarjeta incluye un núcleo de material magnético que se imana bajo la acción de un campo magnético excitador. Esta imanación, variable en el tiempo, es fácilmente detectable a gran distancia.

Alrededor del núcleo magnético se encuentra un bobinado. Cuando los extremos de dicho bobinado se cortocircuitan, el campo variable induce una corriente que impide la imanación del material. Por el contrario, si el circuito del bobinado se abre, el material magnético se imana.

La electrónica requerida para abrir y cerrar el bobinado se alimenta de la fuerza electromotriz inducida en el bobinado por el campo variable durante los periodos en los que se encuentra abierto. De este modo, se tiene una tarjeta que se alimenta de un campo magnético de baja frecuencia y que envía información mediante un sistema sencillo a un detector de campo magnético: ceros (0) si el bobinado está cortocircuitado (material no imanado) y unos (1) cuando el bobinado está abierto (material imanado).

Además de la tarjeta, se ha optimizado la geometría del sistema excitador/lector empleando diferentes detectores de campo magnético, distintos bobinados para la generación del campo variable, y de una electrónica propia, relativamente sencilla, que hace uso de técnicas de análisis de señal, previamente desarrolladas por el mismo grupo de investigación. Esto ha permitido crear un sistema RFID que funciona a baja frecuencia, no sólo en presencia de metales sino a través de ellos, es decir, a través de cajas o recubrimientos metálicos.

Por último, se ha desarrollado un modelo teórico que permite predecir con gran precisión las distancias límites de funcionamiento teniendo en cuenta los apantallamientos presentes en una aplicación particular.

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Referencia bibliográfica:

Ciudad Río-Pérez, David; Cobos Arribas, Pedro; Aroca, Claudio; Sánchez, Pedro.“Testing Thick Magnetic Shielding Effect on a New Low Frequency RFIDs System", Transactions On Antennas And Propagation 56 (12): 3838-3843 Dicembre de 2008.