UHF RFID为更精简、更高效的工业4.0指明了方向

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根据市场研究机构Prudour的研究人员在2020年的一份报告,到2025年,消费者和工业物联网市场总和预计将达到11.1万亿美元。物联网应用的急剧扩展带来了一些与物联网设备供电电池相关的问题,这不仅仅是在可持续性和环境保护方面,而且也是在可预测性和成本方面。

因此,工业4.0开发人员希望实现无电池解决方案。这就是RAIN RFID联盟采用的UHF RFID技术发挥作用的地方。

RAIN既是一个行业联盟,类似于SIG蓝牙技术联盟和Wi-Fi联盟,也是一种技术。正如RAIN联盟官网所述,从RAdio-frequency IdentificatioN字幕缩略词而来的RAIN联盟“旨在连接UHF RFID和云,通过互联网存储、管理和共享基于RFID的数据。RAIN RFID解决方案使用阅读器读取和写入标签、管理数据并采取相应行动”。该联盟欢迎任何对无源UHF RFID感兴趣的组织。

如今的制造系统使用RFID标签中存储的数据来实现更灵活、更高效的定制产品。RFID技术在工厂车间的应用已促进了更高水平的自动化和标准化,并为现代供应链的“精益”流程做出了卓越的贡献。与现有的有源标签和条形码等识别技术相比,无源RFID标签不需要自己的电源,也不需要直视线来操作。

由于这是一项新兴技术,如今很少有利益相关者能够提供将无源RFID芯片转变为RAIN RFID所需的智能传感设备的解决方案。这些IC系列可以完全无源地测量温度、湿度、运动、环境光、电气连续性和材料延展性等参数,无需额外的组件,并且可以将采集的数据传输到5至10米范围内的传统RAIN RFID阅读器。

不需要特殊的硬件/软件

从芯片到阅读器的数据传输仅需几毫秒,完全符合当前的EPC Gen2协议。对用户而言,其优势在于不需要特殊的硬件或软件来获取和处理测量值。目前市场上可用的阅读器可以捕获和解码来自芯片的数据并将其传输到更高一级的系统。例如,当将基于芯片的标签集成到物流应用中时,资产ID和EPC编号可以与传感器数据一起捕获。

inlay可转换为多种转发器格式,从柔性标签到硬标签。集成传感器IC的经典封装版本,如表面贴装型封装之一QFN,即使在恶劣环境中也适用。

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工业4.0使用的通信技术对比(来源:Asygn)

预测性维护应用

Prudour表示,由于无电池技术的进步以及对研发活动的更加重视,全球无电池RFID传感器市场预计将以13.3%的复合年增长率增长,到2030年将达到20.99亿美元。

传感器IC已经在许多工业案例中得到应用。例如,在检测管道变形时,以前需要基于应变计的传统传感器解决方案,或者根本没有合适的解决方案。

通常,标准应变计需要信号调节电路、模数转换器和通信设备来将数据传输到PC。现在,所有必要的组件都可以组合在一个芯片中,并且可以通过UHF RFID进行通信。既不需要电池,也不需要外部传感器。

此技术一个广泛的通用案例是预测性维护,它可以预测磨损或故障,使技术维护人员能够专注于关键问题,并生成大量数据以构建预测模型。像桥梁和大型建筑物这样的金属上层建筑,是此类技术应用的绝佳选择;工作人员可以在灾难性故障发生之前进行维修,以免招致罚款、支付昂贵的维修费用,或导致人员受伤。

在混凝土砌块制造过程中,将自由功率传感器嵌入其中,可以实时访问温度或湿度等关键参数,从而使建筑商、建筑经理和建筑用户等建筑的利益相关者能够随时监控结构,从而高枕无忧。

重工业设备制造商也热衷于将该技术用于水电或风力发电应用中的涡轮叶片过热检测等领域。压力传感器还可用于工业气瓶,以防止爆炸或火灾。另一个新兴应用是将芯片集成到弹性体中,例如,通过嵌入轮胎中的压力传感器测量车辆重量或负载。

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自由功率传感器(来源:Asygn)

除了工业应用之外,开发人员还瞄准了农业和医疗领域的应用。携带阅读器的无人机可以监测温室和露天场地的温度、湿度和光照条件;可以在现场跟踪装有耳标的牲畜,并监测它们的体温以检测疾病;通过将RFID传感器集成到假肢设备中,应变或温度偏差可以揭示故障,这样技术人员就可以帮助患者修复或更换有缺陷的假肢,以免造成问题。

如今行业已经完全认可了物联网。现今的任务是要让工业4.0解决方案更精简、更高效,以最大限度地提高投资回报率,而无电池UHF RFID技术则为我们指明了方向。

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