MIT Scholars Adopt Unique Design to Transform RFID to Self-power Sensors (ang.).

W ostatnich latach coraz więcej sprzedawców i producentów zdecydowało się na użycie RFID (Radio Frequency Identification Chip). Często te RFID oparte są na etykietach papierowych oraz prostych antenach i chipsach pamięci. Gdy te znaki RFID są umieszczone na kartonach mlecznych lub kurtkach, mogą być używane jako inteligentne tagy do wysyłania informacji czytelnikowi RF o tożsamości, statusie lub lokalizacji odpowiedniego produktu.

Oprócz oznakowania produktów w łańcuchu dostaw, znaczki RFID są również szeroko wykorzystywane do śledzenia kasyna i scen hodowli bydła dla turystów i maratońskich biegaczy.

MIT(麻省理工学院)zautomatyzowane laboratorium identyfikacji na początku rozwoju technologii RFID. Według raportu konsultingowego Jimmy'ego Millsa, badacze w laboratorium starają się o rozwijanie nowych funkcji technologii RFID: RFID. Opracowano nowy czujnik UHF RFID zdolny do wykrycia glukozy i sygnałów bezprzewodowych. W przyszłości zespół planuje doskonalić czujnik RFID, aby monitorować środowisko związków i gazów, takich jak tlenek azotu (CO).

Ludzie chcący przyciągnąć większą wartość od istniejących infrastruktury RFID i rozszerzać więcej aplikacji, takich jak sensing, powiedział Sai Nithin Reddy Kantareddy, absolwentka MIT Mechanical Engineering Institute. Możemy tworzyć tysiące tych rodzajów tanich. czujniki RFID są przymocowane do ścian budynku lub różnych obiektów, bez potrzeby dodatkowej baterii do wykrycia wszystkich gazów w środowisku, takich jak tlenek węgla lub amoniak. Tworzą one ogromną sieć czujową przy bardzo niskich kosztach. '

W jego skład wchodzą naukowcy Rahul Bhattacharya i MIT Mechanical Engineering Fred Fort Flowers oraz Daniel Fort Flowers Professor i Open Learning wiceprezydent Sanjay Sarma.

RFID jest najniższym i najniższym protokołem komunikacji RF, obecnie Sarma powiedziała. "When a general-purpose RFID chip RFID może poczuć realny świat poprzez poprawę tagów, wtedy prawdziwe poczucie czujności staje się rzeczywistością. '

fala Hybrid

Obecnie tagy RFID są dostępne w różnych konfiguracjach, w tym baterie i pasywne. Oba typy tagów RFID zawiera małą antenę, która komunikuje sygnały z odległym czytelnikiem, wysyłając dane lub proste kody przechowywane na małym zintegrowanym chipie. Zbiornik baterii zawiera małą baterię, która zasila chip. Pasywne znaki RFID gromadzą energię z samego czytelnika. Czytelnik emituje fale radiowe o wystarczającej energii w granicach FCC, aby zapewnić energię dla układów przechowywania i odzwierciedlenie sygnałów w tagach RFID.

W ostatnich latach naukowcy zaczęli eksperymentować z sposobami na przekształcenie pasywnych tagów RFID na długodystansowe czujniki, które nie wymagają baterii lub potrzebują wymiany. Te wysiłki są zazwyczaj zaprojektowane dla anteny ta, która zmienia swoje właściwości elektryczne w odpowiedzi na pewne bodźce środowiskowe. W związku z tym, gdy wykryto pewne bodźce, antena odbija fale radiowe do czytelnika o różnych częstotliwościach lub siłach sygnałowych.

Na przykład zespół Sarmy zaprojektował antenę RFID, która odpowiada wilgoci na Ziemię i zmienia emisje fal radiowych. Zespół stworzył również antenę, która zdaje się anemii, która przepływa przez krew RFID.

Jednak Kantareddy twierdził, że ten rodzaj projektu antenowego ma wiele wad, główny jest „interwencją wielopatową” – nawet fale radiowe z jednego źródła (np. czytelnika RFID lub anteny). Odmienił się na powierzchni, aby przynieść mieszane skutki.

Zawartość w warunkach środowiska, fale radiowe mogą być odzwierciedlone na ścianach i obiektach wielokrotnie, zanim odzwierciedzą się do wytwórni. Może to zainterweniować w procesie tworzenia hałasu”, Kantareddy powiedział. Uzyskanie czujników opartych na antenach jest wyższe szanse, że zostanie ono błędnie zidentyfikowane. Sygnał ujemny, co oznacza, że jest możliwe, że odpowiedź czujnika jest niedokładna, ponieważ podlega ingerencji z pola radiowego. W związku z tym, wrażliwość na antenę nie ma wystarczającej wiarygodności”.

Małe zmiany, mądrość

Drużyna Sarmy przyjęła nowe rozwiązanie. Zamiast docelowych anten, starają się poprawić swoje chipy pamięci. Zakupili oni komercyjnie dostępny układ scalony, który może przełączyć dwa tryby zasilania: jeden oparty na trybie RF, podobny do w pełni pasywnego RFID, a drugi jest lokalnym trybem energetycznym, takimi jak użycie zewnętrznej baterii lub pojemności, podobnie jak dla półprzemiarowych tagów RFID.

Zespół badawczy używał standardowej anteny RF i powyższych chipsów do embedowych tagów RFID. W kluczowym kroku naukowcy stworzyli proste obwody wokół chipu pamięci, który pozwala chipowi na przełączanie się do lokalnego trybu energetycznego, gdy układ zmysłów na bodźce środowiskowe. W tym trybie (w trybie pasywnym BAP), chip emituje nowy kod protokołu, który różni się od standardowego kodu, który emituje w pasywnym trybie. Wtedy czytelnik tłumaczy ten nowy kod, co wskazuje, że tag RFID wykrył sygnalizację zainteresowania.

Kantareddy powiedział, że czujnik oparty na RFID jest bardziej wiarygodny niż czujnik oparty na projekcie anten, ponieważ zasadniczo odróżnia się pomiędzy percepcją i możliwością komunikacji. W czujnikach opartych na antenie, zarówno chip, który gromadzi dane i antenę, które przekazują dane w zależności od fal radiowych odbitych w środowisku. I nowy projekt Kantareddy’ego, jego układ nie polega na mieszanych falach radiowych, aby osiągnąć percepcję.

Mam nadzieję, że wiarygodność danych może być poprawiona, Kantareddy powiedział. Jak długo jestmy w stanie wrażliwym, nasze nowe rozwiązanie przekazuje nowe kody protokołu, które pozwolą nam wyraźnie określić stany czujnikowe i niewrażliwe.."

Rozwiązanie to jest bardzo interesujące, ponieważ rozwiązuje również problem informacji, spowodowany przez dużą liczbę tagów w środowisku. Rozwiązanie porzuciło ciągłą analizę informacji przepływa przez pasywne tagy, umożliwiając czytelnikom RFID. Mogą być ustawione tak, aby tylko ważne wydarzenia mogą być przekazywane i przetwarzane”.

Plug and play sensor.

Jako demonstrację, zespół badawczy opracował czujnik glukozy RFID. Używają one komercyjnie dostępne elektrody wrażliwe na glukozę, które są wypełnione elektrolityczne oksydazą glukozy. Kiedy elektrolit oddziałuje z glukozem, elektroda generuje ładunek, który działa jako źródło energii lub baterii.

Badacze połączyli te elektrody do chipsów pamięci RFID i obwodów. Po dodaniu glukozy do każdej elektrody, ładunek generowany może przełączyć chip z pasywnego trybu RF do lokalnego trybu pomocowego. Więcej glukozy jest dodawany, dłuższy układ jest w trybie drugiej mocy.

Kantareddy powiedział, że czytelnicy mogą czuć, że ten nowy tryb mocy może użyć jako sygnału, który glukoza jest obecny w środowisku. Czytelnik ten może określić ilość glukozy poprzez pomiar czasu, gdy chip jest w trybie akumulatorowym – dłuższy czas w tym trybie, wyższy poziom zawartości glukozy.

Chociaż czujnik opracowany przez zespół naukowców może wykryć glukozę, jego wydajność jest nadal niższa niż dostępnych komercyjnych czujników glukozy. Kantareddy stwierdził, że ich celem nie jest opracowanie czujnika RFID, ale pokazanie ich konstrukcji w porównaniu z antenami opartymi na czujniku ma bardziej niezawodny charakter.

Nasz projekt, dane uzyskane są bardziej wiarygodne, Kantareddy powiedział.

Jego projekt jest bardziej wydajny. Jej tag może być operowany w trybie pasywnym przy użyciu odbijającej się energii RF do czasu, gdy w pobliżu pojawia się uwaga środowiskowa. A tym samym bodźcem może dostarczyć mocy do znaku i wysyłać alarmowy kod do czytelnika. Dlatego sam czujnik może zapewnić dodatkową energię dla zintegrowanego układu.

"W związku z tym, że ta część może mieć energię zarówno RF, jak i elektrody, zasięg komunikacji został znacznie rozbudowany," Kantareddy powiedział. Wykorzystując ten projekt, odległość czytelnika może osiągnąć ponad 10 metrów. Zaczyna od 1 do 2 metrów. Dlatego ten sam obszar może zmniejszyć liczbę czytelników.

Następnie planuje opracowanie czujnika RFID, łączącego jego projekt z różnymi typami elektrod. Gdy pojawia się tlenek węgla, może stanowić ładunek czujnikowy i moc.

"Using an antenna-based design wymaga zaprojektowania określonej anteny dla konkretnej aplikacji" Kantareddy powiedział. "W związku z naszym projektem musimy użyć komercyjnie dostępnej elektrody, wtyczki i gry, co sprawia, że cała koncepcja jest możliwa. Jest bardzo łatwy do rozbudowy. Użytkownicy mogą wykorzystywać tysiące czujników w domu lub na miejscu zakładowym monitorować kotły, zbiorniki gazowe lub rurociągi.