Usando tags RFID para monitoramento de segurança residencial

Para simplificar sua instalação e operação, os sistemas modernos de segurança doméstica devem ser capazes de monitorar seus ambientes sem fio. Isso inclui o monitoramento de segurança de perímetro, detecção de intrusão, bem como a segurança de áreas confidenciais dentro da casa, como recipientes de medicamentos, cofres ou outros locais onde objetos de valor estão escondidos.

Embora o monitoramento de vídeo seja possível, ele requer processamento e análise de imagem sofisticados para detectar atividades não autorizadas e também levanta questões sobre privacidade. Sensores de movimento convencionais eliminam o problema de privacidade, mas exigem uma fonte de alimentação e suporte eletrônico, o que aumenta o custo de BOM do produto. Os detectores de movimento também requerem algum tipo de interface com fio ou sem fio para retransmitir a saída do sensor para a nuvem. Em muitos casos, câmeras e detectores de movimento exigem instalação profissional, o que os torna antieconômicos para muitas aplicações de custo reduzido.

Este artigo apresenta uma solução alternativa mais adequada às necessidades de muitos consumidores e pequenas empresas:o uso da tecnologia de etiqueta RFID para habilitar sistemas de segurança doméstica de baixo custo, sem bateria e fáceis de instalar.

As etiquetas RFID podem ser usadas como base para uma série de sensores de segurança robustos. Um detector de movimento pode ser feito integrando a etiqueta RFID com um interruptor reed. Da mesma forma, um detector de eventos de choque pode ser fabricado substituindo o interruptor reed por um interruptor de choque. Em ambos os casos, a chave do sensor é conectada entre os dois terminais da antena e também os dois terminais do chip RFID. Nesta configuração, a operação da etiqueta RFID é habilitada ou desabilitada de acordo com o estado LIGADO ou DESLIGADO do interruptor.

Os sensores fornecem uma solução compacta e de baixo custo para o sistema de monitoramento de segurança mostrado na Figura 1. Etiquetas RFID equipadas com sensores de movimento podem ser anexadas à janela, porta e cofre, enquanto uma etiqueta de detecção de choque pode ser anexada ao medicamento caixa. Um leitor RFID comercial tem duas funções:a) detecta qualquer sensor que foi colocado em seu estado ativo por seu movimento ou interruptor de detecção de choque b) o leitor também inunda a área com radiação RF de baixa potência que alimenta as etiquetas quando são ativadas . Como cada etiqueta RFID tem seu próprio ID exclusivo, o leitor RFID sabe onde ocorre a atividade detectada. Uma vez capturados, os dados da atividade podem ser transmitidos para a nuvem para análise e, quando apropriado, notificação do usuário via smartphone ou um alerta por e-mail.

Figura 1. Monitoramento de segurança usando etiqueta RFID.

Princípios de funcionamento do sensor

Os diagramas funcionais na Figura 2 ilustram os mecanismos de funcionamento do sensor de choque e do sensor de movimento.

Figura 2. Um sensor de choque é composto por um chip RFID, uma antena e um sensor de choque (a). Em seu estado normal (sem perturbações), a bola de metal coloca em curto os dois contatos do sensor de choque (b). Quando o sensor é perturbado, sua bola de metal não causa mais curto-circuito nos dois contatos, permitindo que a antena receba energia para o chip RFID e transmita seu sinal (c). Um sensor de movimento é composto por um chip RFID, uma antena e uma chave reed (d). Em seu estado normal, a chave reed é mantida em seu estado ON por um ímã afixado próximo. Isso causa um curto na antena, evitando que o chip RFID receba energia (e). Quando o ímã é removido, a chave de palheta muda para o estado DESLIGADO, ativando assim o dispositivo RFID (f).

Detector de choque

Conforme afirmado anteriormente, o sensor de choque consiste em um chip RFID e uma antena, conforme mostrado na Figura 2a. O interruptor de choque é composto por uma cavidade e uma pequena bola de metal que rola por dentro. Quando o interruptor de choque é colocado na vertical, a bola rola sobre os dois contatos condutores que se projetam para fora da cavidade, criando um caminho condutor (Figura 2b). Se o sensor se inclinar em outra direção, os contatos são desconectados, tornando-se um meio simples de detecção de movimento ou orientação. Quando usado como um sensor de segurança, o interruptor de choque é conectado entre os dois terminais da antena e colocado na vertical, de modo que os coloque em curto em sua posição passiva. O curto resultante quebra o casamento de impedância entre o chip RFID e a antena, evitando que a etiqueta RFID irradie um sinal. Se o sensor de choque for inclinado, a bola de metal se move para fora dos contatos, permitindo que a etiqueta RFID receba energia e irradie um sinal, que é lido pelo leitor RFID.

Sensor de movimento

O sistema de sensor de movimento mostrado na Figura 2d consiste em um chip RFID, uma antena, uma chave de palheta e um ímã. Uma chave de palheta é composta de dois contatos de palheta de metal flexível ferromagnético em uma cavidade de vidro selada. Os dois contatos da chave estão normalmente abertos, até que a presença de um campo magnético faça com que eles fechem (Figura 2e). Quando o sensor é movido para fora da proximidade do ímã, seus contatos retornam à condição original aberta como na Figura 2f, ativando o chip RFID e alertando o leitor de que a etiqueta foi movida. Isso é ilustrado na Figura 1, onde, por exemplo, a etiqueta RFID com a chave reed é afixada na janela e o ímã é fixado na parede perto da etiqueta RFID. Quando a janela é fechada, o ímã mantém a chave de palheta na posição fechada, desviando a antena e mantendo o chip inativo. Quando a janela é movida para cima ou para baixo, o ímã não está mais perto o suficiente para manter a chave de palheta fechada. Neste ponto, o interruptor reed volta à sua posição aberta e a etiqueta RFID torna-se ativa.

Sensores idiotas, sistema inteligente

Uma vez que cada etiqueta RFID tem seu próprio ID exclusivo, ela pode ser correlacionada ao objeto ou local específico que está sendo monitorado. Essas informações podem ser usadas pelo leitor RFID ou pelo aplicativo de segurança baseado em nuvem para entender mais sobre a natureza do evento, incluindo a identificação do número de possíveis invasores, onde eles estão localizados e fazer algumas inferências sobre suas atividades. Essa análise também pode reduzir o número de alarmes falsos causados ​​por animais de estimação ou outros distúrbios benevolentes.

A tecnologia RFID é uma ferramenta promissora para a criação de sistemas de segurança robustos, confiáveis ​​e de baixo custo. As etiquetas são fáceis de instalar e não requerem baterias, garantindo sua confiabilidade a longo prazo. Em aplicações do mundo real, entretanto, alguns cuidados devem ser tomados para garantir que os leitores RFID estejam posicionados para fornecer cobertura completa da área sob vigilância. A comercialização também exigirá o desenvolvimento de leitores RFID “inteligentes” que possam realizar pelo menos a primeira camada de processamento da atividade produzida pelas etiquetas RFID.

>> Este artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, EDN.