Technologia percepcji przemysłowego Internetu Rzeczy - UHF RFID

Obecnie inteligentne systemy produkcyjne wykorzystują dane przechowywane w tagach RFID, aby umożliwić bardziej elastyczne i wydajne dostosowywanie produktów. Zastosowanie technologii RFID na hali produkcyjnej przyniosło wyższy poziom automatyzacji i standaryzacji oraz wniosło znaczny wkład w proces „szczupłej” produkcji nowoczesnego łańcucha dostaw. W porównaniu z istniejącymi technologiami identyfikacji, takimi jak aktywne tagi i kody kreskowe, pasywne tagi RFID nie potrzebują własnego zasilania i nie wymagają linii wzroku, aby działać, co ma duże zalety.

Według raportu z 2020 r. autorstwa badaczy Prudour, łączne rynki konsumenckiego i przemysłowego Internetu rzeczy mają osiągnąć 11,1 biliona dolarów do 2025 r.; oczekuje się, że globalny rynek czujników RFID bez baterii będzie rósł ze złożoną roczną stopą wzrostu na poziomie 13,3%; Do 2030 r. osiągnie 209,9 mln USD. Gwałtowny rozwój zastosowań IoT wywołał pewne problemy związane z bateriami zasilającymi urządzenia IoT — nie tylko pod względem zrównoważonego rozwoju i ochrony środowiska, ale także z perspektywy przewidywalności i kosztów. Dlatego twórcy Przemysłu 4.0 szukają rozwiązań bez baterii. Wówczas pasywne urządzenia RFID i pasywne tagi RFID niewątpliwie spełniają to zapotrzebowanie.

Technologia pasywnego RFID nie wymaga specjalnego oprogramowania ani sprzętu, a transmisja danych ze znacznika RFID do czytnika RFID trwa zaledwie kilka milisekund i jest w pełni zgodna z obecnym protokołem EPC Gen2. Korzyścią dla użytkownika jest to, że nie jest wymagany żaden specjalny sprzęt ani oprogramowanie do pozyskiwania i przetwarzania pomiarów. Czytniki RFID obecnie dostępne na rynku mogą przechwytywać i analizować dane z tagów RFID i wysyłać je do systemów wyższego poziomu. Na przykład identyfikatory aktywów i numery EPC mogą być przechwytywane wraz z danymi z czujników podczas integrowania tagów RFID opartych na chipie do odczytu i zapisu w aPlikacjach logistycznych. Wkładki można konwertować na różne formaty transponderów, od elastycznych tagów po twarde tagi. Klasyczne wersje w opakowaniach, takie jak zintegrowane układy scalone czujników QFN, nadają się nawet do trudnych warunków.

Technologia RFID znajduje się w warstwie percepcyjnej Internetu rzeczy, która jest podstawą rozwoju Internetu rzeczy i warunkiem wstępnym do realizacji Internetu rzeczy. W porównaniu z tagami RFID o innych częstotliwościach, tagi UHF są bezpieczniejsze i bardziej penetrujące. Dzięki czytnikom UHF mogą lepiej opierać się zakłóceniom i mają szybsze prędkości odczytu i zapisu. Dlatego w ostatnich latach ich rozwój jest szybszy, a ich zastosowanie jest bardzo szerokie. Więc jakie są metody propagacji sygnału UHF RFID, w tym głównie polaryzacja liniowa i polaryzacja kołowa:

Polaryzacja liniowa: Fala elektromagnetyczna, w której orientacja wektora pola elektrycznego jest ustalona w przestrzeni, nazywana jest polaryzacją liniową. Czasami podłoże jest używane jako parametr, kierunek wektora pola elektrycznego równoległy do podłoża nazywany jest polaryzacją poziomą, a kierunek prostopadły do podłoża nazywany jest polaryzacją pionową.

Polaryzacja kołowa: Kiedy kąt między płaszczyzną polaryzacji fal radiowych a płaszczyzną normalną Ziemi zmienia się od 0 do 360°, to znaczy, że wielkość pola elektrycznego pozostaje stała, a kierunek zmienia się w czasie, trajektoria końca wektora pola elektrycznego jest prostopadła do propagacji. Kiedy rzut na płaszczyznę kierunku jest okręgiem, nazywa się to polaryzacją kołową.

Anteny o polaryzacji kołowej mogą odbierać fale radiowe o dowolnej polaryzacji, a ich fale promieniowane mogą być również odbierane przez dowolną spolaryzowaną antenę; anteny o polaryzacji kołowej mają ortogonalność obrotową; fale spolaryzowane padają na cele symetryczne (takie jak płaszczyzny, kule itp.). Kiedy kierunek obrotu jest odwrócony, fale elektromagnetyczne o różnych kierunkach obrotu mają większą wartość izolacji polaryzacyjnej.