Принцип работы противокражных систем

 

Все эти технологии основаны на принципе Однобитных Транспондеров, соответственно, сначала рассмотрим, что означает это понятие.

Однобитный транспондер

Основной единицей представления информации является 1 бит, и он может принимать только два значения: 0 и 1. В применении ко всевозможным системам дистанционного обнаружения и идентификации, в которых применяются так называемые Однобитные транспондеры, это означает, что возможны только два состояния: «Транспондер находится в зоне действия системы» или «Транспондер находится вне зоны действия системы». Казалось бы, ну какой толк с такого алгоритма, но не тут-то было,  несмотря на очевидные недостатки, такой принцип – Однобитных транспондеров, получил широчайшее применение и глубокое развитие в сфере защиты товаров,  в магазинах розничной торговли – Противокражных системах (EAS). Такие транспондеры, в простонародье, называют очень просто – Таг, бирка, этикетка, жесткий датчик и т.п.

EAS – Противокражные системы в Симферополе

Такая система (EAS), хоть и называется противокражной, является бесконтактным средством обнаружения или системой слежения за товаром. Её смысл в обнаружении транспондера, заранее закрепленного на товаре и не снятого при оплате, что говорит о НЕоплате этого товара.

Состоит такая система из целого комплекса приборов и компонентов: антенна считывающего устройства или детектора, элемент обеспечения безопасности – бирка или этикетка – Транспондер.

Также в эту систему могут быть добавлены Деактиваторы, которые прекращают работу транспондера – деактивируют его, специальные съемники для физического удаления транспондера с товара, защитные боксы снабженные транспондером, которые являются физическим препятствием для доступа к товару.

В современных антикражных системах деактивация или физическое удаление транспондера может быть автоматизировано и происходит на кассе, при оплате товара, сканировании Штирх-кода или сразу после этого.

Некоторые противокражные системы могут иметь в своем составе – Активатор, благодаря которому транспондер может быть активирован вновь.

Основной характеристикой подобных систем является Коэффициент обнаружения транспондеров в зависимости от расстояния до считывающего устройства (обычно рассматривается при максимально допустимом, установленным производителем, расстоянии между транспондером и антенной детектора).

Системы защиты от краж Радиочастотной технологии в Симферополе

Радиочастотные системы защиты от краж используют в качестве чувствительного элемента колебательный LC-контур, который настроен на резонансную частоту fr. Ранее для этого использовались катушки индуктивности из лакированного медного провода и припаянного к ее концам конденсатора. Катушка и конденсатор заключены в пластиковый корпус снабженный специализированным замком – Жесткий датчик – транспондер. Сегодня все чаще используют наклеиваемые ярлыки, в которых катушка наносится на металлическую фольгу. Для того чтобы уменьшить затухание и обеспечить высокую добротность колебательного контура, толщина алюминиевых проводящих дорожек, проложенных по прочной полиэтиленовой пленке толщиной 25 мк, должна составлять не менее 50мк. Для изготовления пластин конденсатора используется фольгированная пленка толщиной20мк.

Считывающее устройство (детектор), состоит из двух основных компонентов – передатчика (Tx) и приемника (Rx), как правило это две разные антенны, которые устанавливаются по бокам защищаемого прохода, но есть и Моноантенны, объединяющие эти два компонента в одном корпусе антенны. Такие антенны могут быть установлены посередине прохода.

Возникающий в колебательном контуре ток «пытается» противодействовать вызвавшей его причине, то есть – уменьшить внешнее электромагнитное поле. Это приводит к небольшому падению напряжения на антенне передатчика и, соответственно, к снижению измеренной интенсивности электромагнитного поля на антенне приемника. Данный эффект можно заметить по падению индуцированного напряжения в специальное измерительной катушке, таким образом можно отследить появление резонансного контура в поле детектора.

Относительная величина такого измерения зависит от расстояния между катушками (расстояние между передатчиком и LC-контуром, и расстояние между LC-контуром и приемником), а также от добротности Q возбуждаемого внешним полем резонансного контура.

Обычно относительное измерение напряжения на катушке передатчика, которая служит антенной, очень мало и его очень трудно измерить. Однако для надежного распознавания транспондера желательно получить как можно более отчетливый сигнал. Для этого применяются определенные ухищрения: частота излучения передатчика не является постоянной, она «плавает» (в противокражных системах 1 и 2 покалений, а в 3 и 4 поколениях, частота последовательно выдаваемых импульсов имеет определенный алгоритм и может проходить не по порядку). Генерируема частота изменяется в диапазоне между двумя граничными частотами, а разница между ними называется «Дельта или Девиация», а обозначается в настройках систем как «Sweep». Как правило, в антикражной системе нет выбора или настройки конкретно граничных частот накачки, а органы настройки позволяют выбрать Центральную частоту и уже относительно нее ширину «Sweep». Получается, частота такой системы 8,2 мГц + 7-10%.

Скорость такого «плавания» по частотам называется «Sweep frequency» — Свип частота или Частота свипирования, т.е. частота сканирования частот от между заданными границами.

В тот момент, когда такая плавающая частота совпадает с резонансной частотой колебательного контура транспондера, возникает резонанс, который приводит к заметному падению напряжения как на катушке передатчика, так и на катушке приемника, именно на определенной частоте, что и позволяет безошибочно свидетельствовать о внесении транспондера в поле системы. Также преимуществом данного метода является и то, что отпадает необходимость в точной настройке резонансной частоты колебательного контура транспондера, достаточно лишь обеспечить, чтобы она попадала в заданный диапазон частот. Это особенно актуально для транспондеров в виде наклеек — этикеток, так как из-за сильно влияющих на них внешних факторов, их резонансная частота очень подвержена неконтролируемым изменениям.

Так как после оплаты товара на кассе этикетка обычно не удаляется (для увеличения скорости обслуживания), то возникает необходимость не дать этикетке возможность работать в дальнейшем. По началу, этикеток вообще не существовало, а жесткие датчики – транспондеры просто снимались на кассе. Позже, при появлении этикеток, как правило, товар с этикетками выдавался покупателю с другой стороны от противокражной системы, но этот способ быстро «вышел из моды» с появлением деактиваторов и деактивируемых этикеток. Деактиватор либо устанавливается непосредственно в сканер штрих-кодов либо в непосредственной близости от него. Кассир просто подносит купленный товар к деактиватору, который создает достаточно сильное электромагнитное поле заданной частоты, приводящее к пробою пленочного конденсатора транспондера. Для этого в конденсаторах намеренно создаются области, в которых может возникнуть короткое замыкание, так называемые dimples (места с меньшим расстоянием между обкладками конденсатора, в которых происходит пробой и, как следствие, короткое замыкание). После подобного пробоя конденсатор уже невозможно восстановить. Это приводит к смещению резонансной частоты контура за пределы заданных в противокражной системе, как результат – к отсутствию реакции транспондера на воздействие внешнего электромагнитного поля выдаваемого антикражкой.

Для создания переменного электромагнитного поля достаточной интенсивности в зоне действия системы защиты от краж, обычно используются Рамочные антенны большой площади. Эти рамочные антенны встраиваются в колонны шлюзовой системы на входе/выходе из помещения. Классическая конструкция, знакомая нам по любому крупному магазину. Использование радиочастотного метода позволяет создавать ворота шириной до 2-х метров. Однако доля обнаружения транспондеров (бирок) относительно невысока и составляет 70-75%, что является нормой для всех противокражных систем Радиочастотной технологии. Это обясняется достаточно сильным влиянием определенных материалов. В первую очередь к таким материалам относятся металлы и металлосодержащие вещества (например, консервные банки, фольгированная упаковка) которые оказывают сильное влияние на резонансную частоту этикеток, на степень взаимодействия с катушкой детектора и экранирует радиоволны, что уменьшает вероятность обнаружения товара. Для того чтобы при указанной ширине прохода добиться нужной вероятности обнаружения, необходимо использовать этикетки большей площади, например вместо стандартных наклеек 40х40мм. использовать 50х50мм.

Другой важной особенностью, которую необходимо учитывать при проектировании радиочастотных систем, являются свойства различных товаров (например, катушки с кабелем или проволочные обмотки элементов товара), которые могут иметь резонансную частоту в пределах частоты сканирования антикражной системы – 8.2 мГц. +10%, что может привести к ложному срабатыванию системы безопасности.

Типичные характеристики Радиочастотной противокражной системы EAS

Коэффициент добротности, Q, средства защиты –  >60…80.

Минимальная напряженность электромагнитного поля, hd, необходимая для детектирования транспондера – 1.5A/м.

Максимальная напряженность поля области детектирования – 0.9 А/м.

Рабочая, центральная частота, мГц. (для России) – 8.2.

Дельта (Sweep), кГц – от 600 до 1500.

Частота сканирования (частота изменения частоты от нижнего предела, до верхнего)( Sweep frequency), Гц – от 60 до 540.

Системы защиты от краж Акустомагнитной технологии в Симферополе

Транспондеры (этикетки) противокражных систем акустомагнитной технологии представляют собой пластиковые кубики небольшого размера: около 40мм в длину, от 8 до 14мм в ширину, в зависимости от исполнения, и всего около 2-х мм. в высоту. Каждый такой кубик содержит, как минимум, одну металлическую полоску, изготовленную из магнитотвердого металла, которая жестко закреплена внутри этого пластикового кубика. Кроме того, имеется полоска аморфного металла, которая располагается таким образом, чтобы она могла свободно совершать механические колебания, т.е. она не закреплена и находится в свободном пространстве.

Ферромагнитные материалы, такие как Никель, железо и т.п., под действием напряженности магнитного поля H изменяют свою длину (на очень незначительную величину) – этот эффект носит название Макнитострикции и связан с малым изменением расстояния между атомами вещества при его намагничивании. В переменном магнитном поле полоски, изготовленные из магнитострикционного металла, начинают колебаться в продольном направлении с частотой внешнего переменного магнитного поля. Если частота магнитного поля совпадает с резонансной частотой металлической полоски, то амплитуда колебаний значительно увеличивается. Этот эффект особенно четко проявляется в аморфных материалах.

Важно также то, что эффект магнитострикции является обратимым – это означает, что при механических колебаниях магнитострикционного материала возникает магнитное поле. Современные Акустомагнитные противокражные системы устроены таким образом, что частота создаваемого магнитного поля точно совпадает с резонансной частотой встроенных в транспондер металлических полосок. Под воздействием внешнего переменного магнитного поля металлическая полоска начинает совершать механические колебания, и когда магнитное поле выключается, то металлическая полоска еще некоторое время продолжает колебаться подобно камертону. При этом она создает собственное магнитное поле, которое может быть обнаружено детектором – приемником.

Одним из главных преимуществ таких систем является то, что в момент приема сигнала от транспондера магнитное поле выключается, благодаря этому можно создавать детекторы с высокой чувствительностью.

Типичные параметры акустомагнитных антикражных систем:

Резонансная частота – 58кГц.

Точность установки частоты — +0.52%.

Добротность Q — > 150.

Минимальная напряженность ha, которая необходима для активации – Ю16000А/м.

Длительность импульса передатчика – 2мс.

Пауза между импульсами передатчика – 20мс.

Время затухания остаточных колебаний в транспондере – 5мс.

Нормальным считается коэффициент обнаружения бирки – транспондера – до 90%.

В активированном состоянии транспондеры акустомагнитных систем намагничиваются, а так как упомянутые ранее полосы из магнитотвердого металла обладают высокой остаточной намагниченностью, то их можно рассматривать как постоянный магнит. Для того чтобы деактивировать транспондер, необходимо размагнитить металлические полосы из магнитотвердого материала. Это приводит к рассогласованию резонансной частоты аморфной металлической полоски, и она больше не будет возбуждаться под воздействием поля, создаваемого противокражной системой. Для размагничивания полосы из магнитотвердого материала необходимо использовать переменное магнитное поле достаточной мощности , причем эта мощность должна медленно уменьшаться с течением времени. Поэтому все попытки обмануть систему при помощи манипулирования постоянными магнитами, которые злоумышленник может принести с собой, обречены на провал.

К значительному недостатку можно отнести то, что противокражные системы акустомагнитной технологии оказывают влияние друг на друга на значительно большем расстоянии, относительно систем других технологий. Это обусловлено рабочей частотой системы в Ультразвуковом диапазоне – 58кГц. Что влечет за собой необходимость синхронизации различных акустомагнитных противокражных систем между собой.

Системы защиты от краж Электромагнитной технологии в Симферополе

Системы электромагнитного типа используют сильное магнитное поле в диапазоне низких частот – от 10Гц. До 20кГц. Транспондер содержит металлические полоски из магнитомягкого аморфного металла, у которых кривая Гистерезиса имеет достаточно крутой наклон. В сильном переменном магнитном поле эти металлические полоски намагничиваются и переходят в состояние магнитного насыщения. Благодаря сильной нелинейной зависимости плотности магнитной индукции B от напряженности внешнего магнитного поля H вблизи точки насыщения, а также скачкообразному изменению B вблизи перехода напряженности внешнего магнитного поля через 0 возникают гармоники основной частоты переменного внешнего магнитного поля, которые принимаются детектором и свидетельствуют о присутствии транспондера.

Дальнейшая оптимизация электромагнитного способа заключается в том, что к основному сигналу добавляются гармоники с более высокой частотой. Благодаря высокой нелинейности кривой гистерезиса для металлических полосок возникают дополнительные гармоники с частотой, равной сумме и разности частот входящих сигналов. Например, если основная рабочая частота равна fh = 20 Гц и добавлены дополнительные сигналы с частотами f1=3.5 и f2=5.3 кГц, то в результате мы получим следующие сигналы:

f1+ f2=f1+2 = 8.80 кГц

f1-f2=f1-2 = 1.80 кГц

fh+f1=fh+1 = 3.52 кГц. и т.д.

При этом детектор реагирует не только на гармоники основной частоты, но также и на сигналы, полученные в результате сложения и вычитания частот дополнительных сигналов.

Транспондеры – метки в основном имеют форму самоклеящихся этикеток в виде полосок длиной от нескольких сантиметров до 20 см.

Благодаря низкой частоте излучаемого поля, электромагнитные системы подходят для товаров, изготовленных из металла. Недостатком таких систем является высокая требовательность к ориентации этикетки относительно антенны противокражной системы: для надежного обнаружения линии внешнего магнитного поля должны проходить через полосы аморфного металла вертикально.

Для деактивации этикетки экранируются слоем магнитотвердого металла или же частично закрываются пластинами из магнитотвердого материала. При прохождении через кассу транспондер деактивируется с помощью сильного постоянного магнита, который ориентирован вдоль металлических полосок транспондера. Под его воздействием пластины из магнитотвердого материала намагничиваются. При этом полосы из магнитотвердого металла спроектированы таким образом , что создаваемое ими, благодаря остаточному магнетизму, поле позволяет удерживать металлические полоски, изготовленные из аморфного материала, в состоянии насыщения. Благодаря этому переменное магнитное поле, которое излучается антикражной системой, уже не будет оказывать на транспондер никакого влияния.

После снятия намагниченности с магнитотвердых пластин этикетки можно использовать вновь, причем процесс деактивации и активации этикетки можно проводить с любой желаемой частотой, предельное количество таких циклов не ограничено. В связи с этим поначалу основной областью применения Электромагнитных систем защиты от краж были частные платные библиотеки в Европе и Америке, однако затем благодаря своим небольшим размерам (полоски могут иметь длину до 32мм.) и низкой стоимости, подобные этикетки, как и электромагнитная технология в целом, нашли применение и в защите товаров в розничной торговле.

Чтобы создать поле с интенсивностью, достаточной для размагничивания полосок из пермаллоя, обычно такие системы состоят из двух антенн, которые устанавливаются в расположенных по бокам от защищаемого прохода колоннах. В каждой колонне — антенне находится система катушек (обычно от 9 до 12-ти шт.), создающих такое магнитное поле, которое в центре имеет довольно небольшую интенсивность и существенно большую – по краям. В современных системах Электромагнитного типа ширина прохода может составлять до 1.5 м., при этом вероятность детектирования доходит до 70%.

Типичные параметры систем Электромагнитной технологии.

Частота – 70Гц.

Возможные комбинированные частоты для различных систем – 12Гц.;215Гц.;3.3кГц.; 5кГц.

Напряженность поля в зоне детектирования – 25…120А/м.

Минимальная напряженность поля, необходимая для детектирования – 16000А/м.