Tiems, kurie pradeda naudoti pasyvųjį RFID, kyla dažnas klausimas: kadangi RFID žymose trūksta baterijų, kas iš tikrųjų maitina lustą? Atsakymas nėra tas, kad žyma pati gamina elektros energiją; veikiau surenka ribotą RD energiją iš RFID skaitytuvo skleidžiamo elektromagnetinio lauko ir paverčia ją nuolatine įtampa, kurią gali naudoti lustas. Šis procesas žinomas kaip RF Energy Harvesting{1}}arba belaidis energijos gavimas pagal žymą.
Remiantis Xminnov ilgamete RFID žymų antenos projektavimo, lustų pakavimo ir taikymo bandymų patirtimi, tokie veiksniai kaip skaitymo diapazonas, medžiagų suderinamumas, lusto jautrumas ir antenos dydis galiausiai priklauso nuo esminio klausimo: ar žyma gali gauti pakankamai ir stabilios energijos savo faktinėje veikimo vietoje.
Todėl norint suprasti RFID žymų energijos paėmimą, reikia pažvelgti ne tik į paprastą faktą, kad „pasyvioms žymoms nereikia baterijų“. Kas iš tikrųjų lemia sistemos veikimą, yra visa energijos grandinė-, apimanti nuo skaitytuvo perdavimo galios iki žymos antenos, varžos suderinimo, ištaisymo ir galios valdymo iki lusto paleidimo ir atgalinio sklaidos ryšio.
Kas yra RFID žymų energijos surinkimas?
RFID žymos galios paėmimas reiškia procesą, kurio metu RFID žyma naudoja RF (radijo dažnio) elektromagnetinę energiją, kurią generuoja skaitytuvas, kad užtikrintų savo vidinių elektroninių grandinių darbinę galią. Paimkite, pavyzdžiui, įprastas pasyvias UHF RFID žymas; jiems paprastai trūksta įprastos baterijos. Kai skaitytuvas per savo anteną skleidžia RF signalą į erdvę, žymės antena užfiksuoja dalį šios energijos. Antena paverčia elektromagnetines bangas į RF elektrinius signalus; tada jie praeina per RF sąsają ir ištaisymo grandinę, paversdami aukšto -dažnio kintamosios srovės signalą nuolatine įtampa. Kai įvykdomos lusto paleidimo sąlygos, pradeda veikti žymos vidinė skaitmeninė logika, atmintis ir kiti funkciniai moduliai.
Tuo pačiu metu žyma aktyviai negeneruoja naujo belaidžio ryšio operatoriaus, kaip tai padarytų „Wi{0}}Fi“ įrenginys. Pasyviosios UHF žymos, atitinkančios EPC Gen2/ISO 18000-63, duomenų perdavimas visų pirma pasiekiamas „atgalinės sklaidos“ būdu modifikuojant varžą antenos gnybte, kad būtų sukurtos įvairios atspindžio būsenos, kurias skaitytuvas gali aptikti. GS1 EPC Gen2 specifikacija aiškiai naudoja atgalinės sklaidos moduliaciją kaip ryšio tarp žymos ir užklausiklio mechanizmą. Inžineriniu požiūriu pasyvi RFID žyma efektyviai atlieka du nuoseklius veiksmus:
Pirma, jis surenka energiją iš skaitytuvo RF lauko; tada ji naudoja tą energiją lusto operacijoms maitinti ir atgalinio sklaidos ryšiui palengvinti.
Tai paaiškina, kodėl RFID žymos „skaitymo diapazonas“ negali būti tiesiog prilyginamas antenos dydžiui-didesnė antena automatiškai negarantuoja didesnio nuotolio. Žyma pirmiausia turi įgyti pakankamai RF įvesties galios, kad lustas veiktų, o vėliau užtikrinti, kad skaitytuvas galėtų patikimai aptikti atgalinį signalą.
Kaip veikia anRFID žymakonvertuoti RD energiją į elektros energiją?
Kalbant apie grandinės architektūrą, tipinę pasyviąją RFID žymą galima supaprastinti taip:RFID antena → varžos suderinimas → lygintuvas → nuolatinės srovės maitinimo valdymas → RFID IC.
Žymės antena yra atsakinga už skaitytuvo generuojamos elektromagnetinės energijos fiksavimą. UHF RFID antena paprastai yra laidžioji struktūra (atspausdinta arba išgraviruota), sukurta tam tikrai dažnių juostai, o HF/NFC žymenys dažnai naudoja ritės antenas energijai gauti per artimojo lauko magnetinę jungtį.
Antenos užfiksuotas RF signalas negali būti tiesiogiai naudojamas skaitmeninei lustai maitinti. RFID IC viduje RF įvestis turi būti ištaisyta ir valdoma galia, kad ji būtų paversta santykinai stabilia nuolatine įtampa. RF maitinimo tyrimai rodo, kad tipiškose architektūrose naudojama antena, rezonansinė struktūra ir lygintuvo grandinė, kad paverstų elektromagnetinę energiją į nuolatinės srovės energiją.
UHF RFID sistemose šis procesas labai priklauso nuo lusto priekinės dalies{0}}taisymo galimybių. Tyrimų ir inžinerijos modeliai paprastai apibūdina gautos RF galios pavertimą nuolatine nuolatine galia per lygintuvą, kad suaktyvintų žymę IC.
Čia dažnai nepastebima detalė: žyma „neužfiksuoja“ visos skaitytuvo skleidžiamos RF galios.
Galiai, kuri iš tikrųjų pasiekia žymą, jau turi įtakos tokie veiksniai kaip sklidimo atstumas, antenos orientacija, skaitytuvo išėjimo galia, poliarizacija, aplinkiniai objektai ir aplinkos atspindžiai. Kai energija pasiekia žymą, ją dar labiau riboja antenos efektyvumas, varžos atitikimas ir lusto įvesties charakteristikos. Galiausiai tik dalis visos energijos grandinės iš tikrųjų patenka į lustą ir efektyviai paverčiama nuolatinės srovės energija.
Todėl RFID žymų galios rinkimas iš esmės yra energijos konvertavimo iššūkis, kuriam būdingas mažas galios lygis ir dideli energijos nuostoliai.
UHF ir HF/NFC naudoja skirtingus energijos surinkimo metodus
Nors ir UHF RFID, ir HF/NFC RFID gali veikti pasyviai, jų energijos sujungimo mechanizmai labai skiriasi.
UHF RFID daugiausia priklauso nuo toli{0}}lauko elektromagnetinių bangų sklidimo. Skaitytojas spinduliuoja RD energiją į erdvę; žymeklio antena užfiksuoja dalį šios energijos ir ištaiso ją per lusto priekinę{2}galinę grandinę. Šis metodas gerai-tinka programoms, kurioms reikia ilgesnio skaitymo diapazono, pvz., sandėliavimo, logistikos, mažmeninės prekybos ir turto valdymo.
HF RFID ir NFC daugiausia veikia apie 13,56 MHz. Žymose paprastai naudojamos ritės antenos energijai paimti per artimojo lauko{2}}magnetinę jungtį. Žymės ritės ir skaitytuvo antenos sujungimo stiprumas daro didelę įtaką žymos veikimo diapazonui ir stabilumui.
Kai kuriose HF/NFC sistemose žymeklio antena sudaro rezonansinį tinklą su kondensatoriumi, leidžiančiu efektyviau sujungti energiją tiksliniu dažniu. RFID maitinimo grandinių tyrimuose taip pat naudojama struktūra, kai induktorius ir rezonansinis kondensatorius surenka energiją iš elektromagnetinio lauko, kuri vėliau per lygintuvo grandinę paverčiama nuolatine galia.
Todėl, nors apibendrinti „pasyvų RFID energijos rinkimą“ tiesiog kaip „žyma priima radijo bangas ir generuoja elektrą“ nėra visiškai neteisinga, ji per daug supaprastinta inžinerinio projektavimo tikslais. UHF toli{1}}lauko rinkimas ir HF/NFC artimojo lauko{2}}jungimas apima skirtingą projektavimo logiką, susijusią su antenos konfigūracija, sujungimo atstumu, varžos suderinimu ir taikymo aplinkomis.
Kaip RFID gamintojo požiūriu įvertinama žymės energijos surinkimo galimybė?
Įmonėje Xminnov, vykdydami RFID žymų projektus, pirmenybę teikiame visapusiškam žymos našumui realioje{0}}pasaulio aplinkoje, o ne atskiriems skaitymo-diapazono matavimams, atliekamiems laboratorijoje.
Pirmiausia reikia nustatyti tikslinę dažnių juostą ir protokolą,{0}}pvz., EPC Gen2/ISO 18000-63, skirtą UHF RFID, arba atitinkamus ISO standartus, skirtus HF/NFC. Toliau pagal lusto įvesties charakteristikas parenkama tinkama antenos struktūra.
Tolesni veiksmai apima žymos varžos atitiktį, rezonansinį dažnį, įvairių medžiagų veikimą ir aktyvinimo elgseną tikrame RF lauke. Naudojant UHF žymas, taip pat būtina visapusiškai įvertinti žymų jautrumą, atgalinės sklaidos našumą ir skaitytuvo jautrumą. Jei žymos galiausiai skirtos naudoti ant metalinės įrangos, automobilių dalių, skysčių pakuočių arba uždarose erdvėse, mes paprastai teikiame pirmenybę faktiniam medžiagų bandymui, o ne vien tik laisvos-erdvės bandymų rezultatais.
Taip yra todėl, kad gali būti didelis skirtumas tarp „nuskaitymo diapazono laisvame ore“, išmatuoto laboratorijoje, ir „veiksmingo nuskaitymo diapazono“, kai etiketė yra pritvirtinta prie gaminio.
