Fyrir þá sem eru nýir í óvirku RFID, vaknar algeng spurning: þar sem RFID merki skortir rafhlöður, hvað knýr þá flöguna í raun? Svarið er ekki að merkið framleiði sitt eigið rafmagn; frekar, það uppsker takmarkaða RF orku frá rafsegulsviðinu sem RFID lesandinn gefur frá sér og breytir því í DC spennu sem hægt er að nota af flögunni. Þetta ferli er þekkt sem RF Energy Harvesting-eða þráðlaus orkuöflun með merkinu.
Byggt á víðtækri reynslu Xminnov í hönnun RFID-merkjaloftneta, flísapökkun og forritaprófun, þá lúta þættir eins og lessvið, efnissamhæfi, flísnæmi og loftnetsstærð allir að lokum grundvallaratriði: hvort merkið geti fengið nægilega og stöðuga orku á raunverulegum rekstrarstað.
Þess vegna krefst skilningur á orkuuppskeru RFID merkja að horfa út fyrir þá einföldu staðreynd að "óvirk merki þurfa ekki rafhlöður." Það sem raunverulega ákvarðar afköst kerfisins er öll orkukeðjan- sem spannar allt frá sendingarafli lesandans til merkiloftnetsins, viðnámssamsvörun, leiðréttingu og orkustýringu, alla leið til ræsingar flísar og bakdreifingarsamskipta.
Hvað er RFID Tag Power Harvesting?
Afluppskera RFID merkja vísar til þess ferlis þar sem RFID merki notar RF (Radio Frequency) rafsegulorku sem myndast af lesanda til að veita rekstrarafli fyrir innri rafrásir þess. Taktu til dæmis algeng óvirk UHF RFID merki; þá vantar venjulega hefðbundna rafhlöðu. Þegar lesandi gefur út RF merki út í geiminn í gegnum loftnet sitt, fangar merkiloftnetið hluta af þeirri orku. Loftnetið breytir rafsegulbylgjunum í RF rafmerki; þær fara síðan í gegnum RF tengi og leiðréttingarrásir og breyta hátíðni AC merkinu í DC spennu. Þegar ræsingarskilyrðum flísarinnar er fullnægt byrja innri stafræn rökfræði merksins, minni og aðrar hagnýtar einingar að virka.
Á sama tíma býr merkið ekki til nýtt þráðlaust símafyrirtæki til samskipta eins og Wi-Fi tæki myndi gera. Fyrir óvirk UHF merki sem samræmast EPC Gen2/ISO 18000-63, er gagnasending fyrst og fremst náð með því að „bakdreifa“-breyta viðnáminu á loftnetsútstöðinni til að búa til mismunandi endurkastsástand sem lesandinn getur greint. GS1 EPC Gen2 forskriftin notar beinlínis bakdreifingarmótun sem samskiptakerfi milli merkis og spyrjanda. Frá verkfræðilegu sjónarhorni framkvæmir óvirkt RFID merki í raun tvær aðgerðir í röð:
Í fyrsta lagi uppsker það orku frá RF sviði lesandans; þá nýtir það þá orku til að knýja starfsemi flíssins og auðvelda bakdreifingarsamskipti.
Þetta útskýrir hvers vegna ekki er einfaldlega hægt að jafna „lessvið“ RFID-merkis við loftnetsstærð-stærra loftnet tryggir ekki sjálfkrafa lengri drægni. Merkið verður fyrst að fá nægilegt RF-inntaksafl til að koma flísinni í starfrænt ástand og í kjölfarið tryggja að lesandinn geti greint afturdreifða merkið á áreiðanlegan hátt.
Hvernig virkar anRFID merkibreyta RF orku í raforku?
Hvað varðar hringrásararkitektúr er hægt að einfalda dæmigerða óvirka RFID merki sem hér segir:RFID loftnet → Viðnámssamsvörun → Afriðli → DC Power Management → RFID IC.
Merkiloftnetið er ábyrgt fyrir að fanga rafsegulorkuna sem lesandinn myndar. Fyrir UHF RFID er loftnetið venjulega leiðandi uppbygging (prentuð eða etsuð) sem er hönnuð fyrir tiltekið tíðnisvið, en HF/NFC merki nota oft spóluloftnet til að uppskera orku með nær-segultengingu.
Ekki er hægt að nota RF merkið sem loftnetið fangar beint til að knýja stafræna flísinn. Inni í RFID IC verður RF inntakið að gangast undir leiðréttingu og aflstjórnun til að breytast í tiltölulega stöðuga DC spennu. Rannsóknir á RF raforku sýna að dæmigerður arkitektúr notar loftnet, ómunarbyggingu og afriðunarrás til að umbreyta rafsegulorku í jafnstraumsafl.
Í UHF RFID kerfum byggir þetta ferli að miklu leyti á leiðréttingargetu framenda-flögunnar. Rannsóknar- og verkfræðilíkön lýsa venjulega umbreytingu móttekins RF-afls í DC afl með afriðli til að virkja merkimiðann.
Það er oft gleymast smáatriði hér: merkið "fangar" ekki allt RF aflið sem lesandinn gefur frá sér.
Krafturinn sem raunverulega nær til merkisins er þegar undir áhrifum af þáttum eins og útbreiðslufjarlægð, stefnu loftnets, úttaksafli lesenda, skautun, hlutum í kring og endurspeglun umhverfis. Þegar orkan nær merkinu er hún enn frekar takmörkuð af loftnetsnýtni, viðnámssamsvörun og inntakseiginleikum flísarinnar. Að lokum fer aðeins brot af heildarorkukeðjunni í raun inn í flísina og breytist í raun í DC orku.
Þess vegna er raforkuuppskera RFID merkja í meginatriðum orkubreytingaráskorun sem einkennist af lágu aflmagni og miklu orkutapi.
UHF og HF/NFC nota mismunandi aðferðir við orkuöflun
Þó að bæði UHF RFID og HF/NFC RFID geti starfað óvirkt, þá er verulegur munur á orkutengingarbúnaði þeirra.
UHF RFID byggir fyrst og fremst á útbreiðslu rafsegulbylgna á fjar-sviði. Lesandinn geislar RF orku út í geiminn; merkisloftnetið fangar hluta þessarar orku og leiðréttir hana í gegnum framrás-flögunnar. Þessi aðferð hentar vel- fyrir forrit sem krefjast lengri lestrarsviðs, eins og vörugeymsla, vörustjórnun, smásölu og eignastýringu.
HF RFID og NFC starfa aðallega um 13,56 MHz. Merki nota venjulega spóluloftnet til að safna orku með nær-segultengingu. Tengistyrkur milli merkisspólunnar og lesandans hefur veruleg áhrif á rekstrarsvið og stöðugleika merksins.
Í sumum HF/NFC kerfum myndar merkisloftnetið ómunarnet með þétti, sem gerir skilvirkari orkutengingu við marktíðnina. Rannsóknir á RFID aflgjafarásum notast á svipaðan hátt við uppbyggingu þar sem inductor og resonant þétti uppskera orku frá rafsegulsviðinu, sem síðan er breytt í DC afl í gegnum afriðunarrás.
Þess vegna, þó að það sé ekki alveg rangt að draga saman „óvirka RFID orkuuppskeru“ einfaldlega sem „merkið tekur við útvarpsbylgjum og framleiðir rafmagn“ er það of einfalt fyrir verkfræðilega hönnun. UHF fjar-sviðsuppskera og HF/NFC nær-sviðstenging fela í sér sérstaka hönnunarrökfræði varðandi loftnetsstillingar, tengifjarlægð, viðnámssamsvörun og notkunarumhverfi.
Frá sjónarhóli RFID framleiðanda, hvernig er orkuöflunargeta merkis metin?
Við framkvæmd RFID merkjaverkefna hjá Xminnov setjum við alhliða frammistöðu merkis í raunverulegu-umhverfi fram yfir einangraðar lestrar-mælingar sem teknar eru á rannsóknarstofu.
Í fyrsta lagi verður að auðkenna marktíðnisviðið og samskiptareglur-eins og EPC Gen2/ISO 18000-63 fyrir UHF RFID, eða viðeigandi ISO staðla fyrir HF/NFC. Næst er viðeigandi loftnetsbygging valin út frá inntakseiginleikum flísarinnar.
Síðari skref fela í sér að prófa viðnámssamsvörun merkisins, endurómtíðni, frammistöðu á ýmsum efnum og virkjunarhegðun innan raunverulegs RF sviði. Fyrir UHF merki er einnig nauðsynlegt að meta næmni merkimiða, bakdreifingarvirkni og næmi lesenda heildstætt. Ef merkin eru á endanum ætluð til notkunar á málmbúnaði, bílahlutum, vökvaumbúðum eða í lokuðu rými, leggjum við almennt raunverulega efnisprófun í forgang fram yfir að treysta eingöngu á lausa-plássprófunarniðurstöður.
Þetta er vegna þess að það getur verið verulegur munur á „lessviði í lausu lofti“ sem mælt er á rannsóknarstofunni og „virku lessviði“ eftir að merkimiðinn er settur á vöruna.
