Безбатарейные устройства UHF RFID обещают более экономичный промышленный IoT

Резкое расширение приложений IoT уже вызывает некоторые проблемы связанных с батареями, которые питают устройства Интернета вещей.

Согласно отчету исследователей Prudour, совокупный рынок потребительского и промышленного Интернета вещей к 2025 году достигнет 11,1 трлн долларов США. Резкое расширение приложений Интернета вещей уже вызывает некоторые проблемы, связанные с аккумуляторами, питающими устройства Интернета вещей, - не только с точки зрения устойчивости и защиты окружающей среды, но также с точки зрения прогнозирования и затрат. Поэтому разработчики Индустрии 4.0 стремятся реализовать решения без батарей. Именно здесь вступают в игру технологии UHF RFID, подобные подходу, принятому RAIN RFID Alliance.

RAIN - это и отраслевой альянс, во многом аналогичный Bluetooth SIG и Wi-Fi Alliance, и технология. Как описано на веб-сайте альянса, аббревиатура RAIN (от RAdio-frequency IdentificatioN) «предназначена для обозначения связи между UHF RFID и облаком, где данные на основе RFID могут храниться, управляться и совместно использоваться через Интернет. В решении RAIN RFID используется считыватель для чтения и записи помеченного элемента, управления данными и принятия мер ». Членство в альянсе открыто для любой организации, заинтересованной в пассивных UHF RFID.

Сегодняшние производственные системы используют данные, хранящиеся в RFID-метках, для создания более гибких и эффективных индивидуальных продуктов. Применение технологии RFID в производственных цехах привело к гораздо более высокому уровню автоматизации и стандартизации и внесло большой вклад в «бережливые» процессы в современной цепочке поставок. По сравнению с известными технологиями идентификации, такими как активные метки и штрих-коды, пассивные метки RFID не нуждаются в собственном источнике питания и не требуют прямой видимости для работы.

Поскольку это новая технология, очень немногие заинтересованные стороны сегодня могут предложить решения, которые превращают пассивные чипы RFID в интеллектуальные сенсорные устройства, необходимые для RAIN RFID. Эти семейства ИС могут измерять такие параметры, как температура, влажность, движение, окружающий свет, электрическая целостность и пластичность материала, полностью пассивно, без необходимости в дополнительных компонентах, и могут передавать полученные данные на обычный считыватель RFID RAIN в диапазоне от 5 до 10 метров. .

Никакого специального аппаратного / программного обеспечения не требуется

Передача данных от чипа к считывателю занимает всего несколько миллисекунд и полностью соответствует текущему протоколу EPC Gen2. Преимущество для пользователя заключается в том, что для сбора и обработки измеренных значений не требуется специального оборудования или программного обеспечения. Читатели, доступные в настоящее время на рынке, могут захватывать и интерпретировать данные с чипа и пересылать их в системы более высокого уровня. Например, при интеграции тегов на основе чипа в логистическое приложение, идентификатор актива и номер EPC могут быть записаны вместе с данными датчика.

Вкладки можно преобразовать во множество форматов транспондеров, от гибких этикеток до жестких тегов. Классическая версия корпуса, такая как QFN со встроенным датчиком IC, подходит для использования даже в суровых условиях.

Сравнение коммуникационных технологий, используемых для Индустрии 4.0 (Источник:Asygn)

Приложения для профилактического обслуживания

Ожидается, что глобальный рынок безбатарейных датчиков RFID будет расширяться со средним годовым темпом роста 13,3% и достигнет 2099 миллионов долларов США в 2030 году благодаря достижениям в области безбатарейных технологий, а также большему вниманию к исследованиям и разработкам. по словам Прудура.

Сенсорные ИС уже используются во многих промышленных случаях - например, при обнаружении деформации труб, - когда ранее требовались традиционные сенсорные решения на основе тензодатчиков или для которых просто не было подходящего решения.

Обычно для стандартного тензодатчика требуются схемы формирования сигналов, аналого-цифровые преобразователи и устройства связи для передачи или передачи данных на ПК. Теперь все необходимые компоненты можно объединить в одном чипе, а связь возможна через UHF RFID. Ни батарейки, ни внешние датчики не требуются.

Широко распространенным вариантом общего использования является профилактическое обслуживание, которое может предвидеть износ или поломку, позволяет специалистам по обслуживанию сосредоточиться на ключевых проблемах и генерировать огромные объемы данных для построения прогнозных моделей. Металлические надстройки, такие как мосты и большие здания, являются отличными кандидатами для такой технологии; бригады могут заняться ремонтом до того, как произойдут катастрофические отказы, которые повлекут за собой штрафные санкции, потребуют дорогостоящего ремонта или, в худшем случае, приведут к травмам. Встраивание датчиков свободной мощности в бетонные блоки во время их изготовления обеспечит доступ в режиме реального времени к критическим параметрам, таким как температура или влажность, что позволит строителям, менеджерам зданий и пользователям зданий отслеживать конструкции с течением времени, тем самым обеспечивая спокойствие для сотрудников. эти заинтересованные стороны.

Производители тяжелого промышленного оборудования также стремятся использовать эту технологию для таких приложений, как обнаружение перегрева лопаток турбин в гидро- или ветроэнергетических установках. Датчики давления также могут использоваться на промышленных газовых баллонах для предотвращения взрывов или пожаров. Еще один появляющийся случай - включение стружки в эластомеры, например, для измерения веса или нагрузки транспортного средства с помощью датчиков давления, встроенных в шины.

Встраивание датчиков свободной мощности в бетон обеспечит доступ в режиме реального времени к критическим параметрам, чтобы можно было отслеживать конструкции с течением времени. (Источник:Asygn)

Помимо промышленных приложений, разработчики нацелены на варианты использования в сельском хозяйстве и здравоохранении. Дроны со встроенными считывателями могут контролировать температуру, влажность и условия освещения в теплицах и открытых полях. Домашний скот, снабженный ушными бирками, можно отслеживать в поле, а температуру их тела можно контролировать для выявления болезней. А за счет включения датчиков RFID в протезы, деформация или отклонение температуры могут выявить неисправности, чтобы технические специалисты могли помочь пациентам отремонтировать или заменить дефектный протез до того, как он вызовет проблему.

Промышленность уже полностью приняла IoT. Теперь задача состоит в том, чтобы сделать решения Индустрии 4.0 более компактными и эффективными, чтобы максимизировать рентабельность инвестиций, и технологии UHF RFID без батарей показывают пример.

—Фредерик Марикур, директор по продажам Asygn.

>> Эта статья изначально была опубликована на нашем дочернем сайте EE Times Europe.