Tööstusliku asjade interneti tajumise tehnoloogia - UHF RFID

Tänapäeval kasutavad nutikad tootmissüsteemid RFID-siltidesse salvestatud andmeid, et võimaldada paindlikumate ja tõhusamate kohandatud toodete tootmist. RFID-tehnoloogia rakendamine tehasepõrandal on toonud kaasa kõrgema automatiseerimise ja standardiseerimise taseme ning andnud ulatusliku panuse tänapäevase tarneahela „lean“ protsessi. Võrreldes olemasolevate identifitseerimistehnoloogiatega, nagu aktiivsed sildid ja vöötkoodid, ei vaja passiivsed RFID-sildid oma toiteallikat ega nõua töötamiseks otsest vaatevälja, millel on suured eelised.

Prudouri teadlaste 2020. aasta aruande kohaselt eeldatakse, et tarbijate ja tööstuslike asjade interneti turgude kogumaht ulatub 2025. aastaks 11,1 triljoni dollarini; ülemaailmne akuvaba RFID-andurite turg peaks kasvama 13,3% aastase liitkasvumääraga; see ulatub 2030. aastaks 209,9 miljoni dollarini. Asjade interneti rakenduste dramaatiline laienemine on tekitanud mõningaid küsimusi seoses asjade interneti seadmeid toitevate akudega – mitte ainult jätkusuutlikkuse ja keskkonnakaitse, vaid ka prognoositavuse ja kulude seisukohast. Seetõttu otsivad Tööstus 4.0 arendajad akuvabu lahendusi. Seejärel vastavad passiivsed RFID-seadmed ja passiivsed RFID-sildid sellele nõudlusele kahtlemata.

Passiivne RFID-tehnoloogia ei vaja spetsiaalset tarkVara ja riistvara ning andmeedastus RFID-sildilt RFID-lugejale võtab vaid paar millisekundit ja see on täielikult kooskõlas praeguse EPC Gen2 protokolliga. Kasutaja jaoks on eeliseks see, et mõõtmiste kogumiseks ja töötlemiseks pole vaja spetsiaalset riist- ega tarkvara. Praegu turul saadaolevad RFID-lugejad saavad RFID-siltidelt andmeid jäädvustada ja analüüsida ning saata neid kõrgema taseme süsteemidesse. Näiteks saab logistikarakendustesse integreerides lugemis- ja kirjutamiskiibipõhiseid RFID-silte koos anduriandmetega jäädvustada ka varade ID-sid ja EPC-numbreid. Sissekannet saab teisendada mitmesugusteks transponderivorminguteks, alates painduvatest siltidest kuni kõvade siltideni. Klassikalised pakendatud versioonid, näiteks QFN-i integreeritud andurite integraallülitused, sobivad isegi karmidesse keskkondadesse.

RFID-tehnoloogia asub asjade interneti tajukihis, mis on asjade interneti arengu alus ja eelduseks asjade interneti realiseerimiseks. Võrreldes teiste sageduste RFID-siltidega on UHF-sildid turvalisemad ja läbitungivamad. UHF-lugeritega on neil parem häiretevastane kaitse ning kiirem lugemis- ja kirjutamiskiirus. Seetõttu on viimastel aastatel selle areng kiirenenud ja rakendamine väga ulatuslik. Millised on siis UHF RFID-i signaali levimise meetodid, sealhulgas peamiselt lineaarne polarisatsioon ja ringpolarisatsioon?

Lineaarne polarisatsioon: elektromagnetlainet, mille puhul elektrivälja vektori orientatsioon on ruumis fikseeritud, nimetatakse lineaarseks polarisatsiooniks. Mõnikord kasutatakse parameetrina maapinda, maapinnaga paralleelset elektrivälja vektori suunda nimetatakse horisontaalseks polarisatsiooniks ja maapinnaga risti olevat suunda vertikaalseks polarisatsiooniks.

Ringpolarisatsioon: Kui raadiolainete polarisatsioonitasandi ja Maa normaaltasandi vaheline nurk muutub 0-st 360°-ni, st elektrivälja suurus jääb konstantseks ja suund muutub ajaga, on elektrivälja vektori lõpu trajektoor levikuga risti. Kui suuna tasapinna projektsioon on ring, nimetatakse seda ringpolarisatsiooniks.

Ringpolariseeritud antennid suudavad vastu võtta mis tahes polarisatsiooniga raadiolaineid ja nende kiiratavaid laineid saab samuti vastu võtta mis tahes polariseeritud antenn; ringpolariseeritud antennidel on pöörlemise ortogonaalsus; polariseeritud lained langevad sümmeetrilistele sihtmärkidele (näiteks tasapindadele, sfääridele jne). Kui pöörlemise suund on vastupidine, on erineva pöörlemissuunaga elektromagnetlainetel suurem polarisatsiooniisolatsiooni väärtus.