RFID teknolojisinin iki bileşeninin ayrıntılı açıklaması

Radyo Frekansı Tanımlama (RFID) teknolojisi, temassız otomatik tanımlama teknolojisidir. Temel prensibi, radyo frekansı sinyallerini ve bunların mekansal bağlanma ve iletim özelliklerini kullanarak sabit veya hareketli nesneler tarafından tanımlanacak nesneleri otomatik olarak tanımlamaktır.

Bir RFID sistemi genellikle iki bölümden oluşur: elektronik etiket ve okuyucu. Elektronik etiket ve okuyucu, bağlantı elemanları aracılığıyla RF sinyallerinin uzamsal (temassız) bağlanmasını sağlar. Bağlantı kanalı içinde, enerji transferi ve veri alışverişi zamanlama ilişkilerine dayalı olarak gerçekleştirilir. Okuyucu ile elektronik etiket arasında iki tür RF sinyal bağlantısı vardır.

1) Endüktif bağlanma: Bağlanma, elektromanyetik indüksiyon yasasına dayalı olarak uzayda yüksek frekanslı alternatif manyetik alan ile sağlanır.

(2) Elektromanyetik geri saçılma bağlanması: Radar prensip modelinde, yayılan elektromanyetik dalgalar temas ettiğinde hedeften yansır ve hedef bilgisini geri taşır; bu, elektromanyetik dalgaların mekânsal yayılım yasalarına dayanır.

Endüktif bağlantı genellikle orta ve düşük frekanslarda çalışan kısa menzilli RFID sistemleri için uygundur. Tipik çalışma frekansları: 125kHz, 225kHz ve 13.56MHz. Tanıma aralığı 1m'den azdır ve tipik çalışma mesafesi 10cm~20cm'dir. Elektromanyetik geri saçılma bağlama yöntemi genellikle yüksek frekans ve mikrodalga seviyelerinde çalışan uzun mesafeli RFID sistemleri için uygundur. Tipik çalışma frekansları şunlardır: 433MHz, 868MHz, 915MHz, 2.45GHz ve 5.8GHz. Tanıma aralığı 1m'den fazladır ve tipik aralığı 3m~10m'dir.

Elektronik etiketler, radyo frekans etiketleri, transponderlar veya veri taşıyıcıları olarak da bilinir, tanımlanacak öğeye elektronik etiketler bağlayır ve RFID sisteminin gerçek veri taşıyıcılarıdır. Genellikle, elektronik etiketler bir etiket anteninden ve özel bir etiket çipinden oluşur.

Güç kaynağı yöntemine bağlı olarak, elektronik etiketler aktif etiketler ve pasif etiketler olarak ayrılabilir. Aktif etiketlerde dahili piller bulunurken, pasif etiketlerde yoktur.

Okuyucu, okuma cihazı olarak da bilinir, okuma/yazma veya sadece okunabilir bir cihaz olabilir. Elektronik etiketle tanımlanacak bir öğe okuma aralığından geçtiğinde, etiketten anlaşılan tanımlama bilgilerini otomatik ve temassız olarak çıkararak otomatik tanımlama veya öğe tanımlama bilgilerinin otomatik olarak toplanmasını sağlar.

Akustik yüzey dalgası cihazı teknolojisi

Yüzey akustik dalgaları (SAW), piezoelektrik kristallerin yüzeyinde yayılan mekanik dalgalardır; ses hızı elektromanyetik dalga hızının sadece yüz binde biri kadardır ve bu da çok az yayılma zayıflamasına yol açar. SAW cihazları, mikroelektronik teknolojisi kullanılarak piezoelektrik substratlar üzerinde üretilerek çatal şeklinde elektroakustik dönüştürücüler ve reflektör anahtarlar üretilir. Substrat malzemesinin piezoelektrik etkisi kullanılarak, elektrik sinyalleri bir parmak arası dönüştürücüye (IDT) girdiyle, substrat yüzeyine sınırlandırılır ve ardından elektrik sinyallerine geri getirilir. Bu, elektriksel-akustik-elektrik dönüşüm sürecini mümkün kılarak, elektrik sinyal işlemesini tamamlar ve çeşitli uygulamalar için elektronik cihazlar üretir. Gelişmiş mikroelektronik işlem teknolojisiyle üretilen yüzey akustik dalga cihazları, kompakt boyut, hafif ağırlık, yüksek güvenilirlik, iyi tutarlılık, çok işlevsellik ve esnek tasarım gibi avantajlara sahiptir. İletişim, televizyon, uzaktan kumanda ve alarm sistemlerinde yaygın olarak kullanılmıştır; yüz milyonlarca cep telefonu ve televizyon çoklu yüzey akustik dalga filtresi kullanmaktadır. İşleme teknolojisinin hızlı gelişimiyle birlikte, SAW cihazları artık 10MHz~2.5GHz çalışma frekanslarını kapsıyor ve bu da onları modern bilgi endüstrisinin vazgeçilmez anahtar bileşenleri haline getiriyor.

SAW pasif elektronik etiketlerin çalışma prensibi

SAW pasif elektronik etiketler, etiket bilgisini okuyucuya iletmek için yansıma modülasyonu kullanır.

SAW etiketi, çapraz parmak dönüştürücü ve birkaç reflektörden oluşur; transdörün iki veri yolu hattı elektronik etiketin antenine bağlıdır. Okuyucunun anteni periyodik olarak yüksek frekanslı sorgu darbeleri gönderir. Elektronik etiket anteninin alım aralığında, alınan yüksek frekanslı darbeler, interkantasyon verici tarafından akustik yüzey dalgalarına dönüştürülür ve kristal yüzeyde yayılır. Reflektör grubu, gelen yüzey dalgalarını kısmen yansıtır ve bunları çapraz parmak dönüştürücüye geri getirir; bu da yansıtılan ses darbe dizisini yüksek frekanslı bir elektrik darbe sicine dönüştürür. Yansıtıcı grubu, yansıtılan sinyalin belirtilen kodlama bilgisini temsil edecek şekilde belirli bir desenle tasarlanmışsa, okuyucu o ürünün özel kodu olan yansıtıcı yüksek frekanslı elektrik darbe dizisi alır. Demodülasyon ve işleme yoluyla otomatik tanımlama sağlanır.

Yüzey akustik dalgalarının yavaş yayılma hızı nedeniyle, etkili yansıtılan darbe zinciri yalnızca birkaç mikrosaniye gecikmeden sonra okuyucuya geri döner. Bu gecikme sırasında, okuyucunun etrafından gelen parazit yansımaları zayıflar ve akustik yüzey dalgası elektronik etiketinin etkili sinyalini engellemez.

SAW pasif elektronik etiket uygulamaları

Yüzey akustik dalga teknolojisini kullanan elektronik etiketler 1980'lerin sonlarında başladı ve son yıllarda akustik yüzey dalgası etiketleri üzerine yapılan araştırmalar sıcak bir konu haline geldi. Yüzey akustik dalga elektronik etiketleri, modern elektronik, akustik, yarı iletken düzlemsel süreç teknolojisi, radar ve sinyal işleme teknolojilerini kullanarak yeni bir sistem başarısını temsil eder. IC çip tanımasından farklı yeni bir temassız otomatik tanımlama teknolojisi türüdür.

SAW cihazları RF bandında çalıştıkları için pasiftir ve elektromanyetik parazite karşı son derece dirençlidirler. Bu nedenle, SAW teknolojisiyle uygulanan elektronik etiketlerin belirli benzersiz avantajları vardır ve entegre devre teknolojisine ek olarak hizmet eder. Ana özellikleri şunlardır:

1. Geniş ve güvenilir okuma menzili, birkaç metreye kadar;

2. Metal ve sıvı ürünlerde kullanılabilir;

3. Etiket çipleri ile antenler arasında basit eşleştirme, düşük üretim maliyetleri;

4. Sadece sabit nesneleri tanımakla kalmaz, aynı zamanda 300 km/s hıza kadar hareket eden nesneleri de tanıyabilir;

5. Sıcaklık farkları (-100°C~300°C) ve güçlü elektromanyetik parazit gibi zorlu ortamlarda kullanılabilir.

Elektronik etiket teknolojisi, lojistik yönetimi, yol ve köprü ücret toplama, toplu taşıma, erişim kontrolü, sahteciliğe karşı mücadele, çiftliklerin sağlık ve güvenlik takibi ve tanımlaması, süpermarket hırsızlığının önlenmesi ve toplaması, havayolu bagaj ayırma, paket takibi, fabrika montaj hattı kontrolü ve takibi, ekipman ve varlık yönetimi, spor yarışmaları ve daha fazlası gibi geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.

SAW etiketleri ayrıca demiryolu kızılötesi mil sıcaklık algılama sistemlerinde sıcak mil konumlandırması, ray ölçekleri, aşırı yük algılama sistemleri ve otomotiv lastik basıncı gibi parametrelerdeki değişiklikleri ölçmek için de uygundur.

Almanya'da Baumer Ident GmbH tarafından üretilen OIS-W akustik yüzey dalgası etiketi ve Siemens tarafından üretilen SOFIS akustik yüzey dalga sistemi, Norveç'in Oslo kentindeki otomatik geçiş ücret toplama sisteminde ve Almanya'nın Münih kentindeki tren istasyonu varış konumlandırma sisteminde başarıyla kullanılmıştır. Amerika Birleşik Devletleri'nde Identtronix, i-Ray ve RF-SAW gibi şirketler de ticari SAW elektronik etiketleri üretmektedir.