MIT Scholars는 자기 동력 센서로 RFID를 변환하는 독특한 디자인을 채택

최근 몇 년 동안 더 많은 소매 업체 및 제조업체는 RFID (Radio Frequency Identification Chip)를 사용하여 제품을 추적 할 수 있습니다. 이러한 RFID는 종이 라벨과 간단한 안테나 및 메모리 칩을 기반으로합니다. 이 RFID 꼬리표가 우유 판지 또는 재킷에 부합될 때, 그들은 관련된 제품의 ID, 상태 또는 위치에 관하여 RF 독자에 정보를 보내는 똑똑한 꼬리표로 사용될 수 있습니다.

공급망 전반에 걸쳐 제품 마킹 외에도 RFID 태그는 카지노 칩과 유원지 방문객 및 마라톤 런너를위한 습지 가축 장면을 추적하는 데 널리 사용됩니다.

MIT (Massachusetts Institute of Technology) 자동화 식별 실험실은 RFID 기술 개발의 최전선에있었습니다. Jimmy Mills의 컨설팅 보고서에 따르면 실험실의 연구원은 RFID 기술의 새로운 기능을 개발하려고합니다. 그들은 첨단 포도당과 무선 전송 신호를 감지 할 수있는 새로운 UHF RFID 태그 센서를 개발했습니다. 미래에, 팀은 이 RFID 센서를 완벽 하 게 계획 하 고 복잡 한 산화물 (CO)와 같은 화합물 및 가스의 환경을 모니터링.

기존 RFID 인프라에서 더 많은 가치를 탭하고 센서와 같은 더 많은 응용 프로그램을 확장하려는 사람들은 Sai Nithin Reddy Kantareddy, MIT 기계 공학 연구소의 대학원 학생 말했다. “우리는 싼 것의 수천을 창조해서 좋습니다. RFID 태그 센서, 그들은 탄소 monoxide 또는 암모니아와 같은 환경에서 모든 일반적인 가스를 감지하기 위해 여분의 배터리가 필요없는 건물 벽 또는 다양한 개체에 부착됩니다. 그리고 매우 저렴한 비용으로 거대한 센서 네트워크를 만듭니다. ·

Kantareddy의 연구 팀은 과학자 Rahul Bhattacharya 및 MIT 기계 공학 Fred Fort 꽃과 Daniel Fort 꽃 교수와 Open Learning Vice President Sanjay Sarma를 포함합니다.

"RFID는 오늘날 가장 저렴하고 가장 낮은 전력 RF 통신 프로토콜입니다." Sarma는 말했다. "일반적인 RFID 칩이 태그를 개선하여 실제 세상을 감지 할 때, 센서 ubiquity의 진정한 감각은 현실이 될 것입니다. ·

하이브리드 파

현재, RFID 태그는 다양한 구성에서 사용할 수 있으며, 배터리 전원 및 수동으로 사용할 수 있습니다. RFID 태그의 두 가지 유형은 원격 판독기와 backscattered RF 신호를 통신하는 소형 안테나를 포함하고, 태그에 작은 통합 칩에 저장된 데이터 또는 간단한 코드를 전송합니다. 배터리 전원 태그는 칩을 전원 작은 배터리를 포함합니다. 수동 RFID 태그는 독자 자체에서 에너지를 수집합니다. 독자는 FCC 한계 내의 충분한 에너지의 라디오파를 방출하여 저장 칩을 위한 에너지를 제공하고 RFID 꼬리표에 있는 신호 응접을 반영했습니다.

최근 몇 년 동안 연구원들은 배터리가 필요하거나 교체를 필요로하지 않는 긴 실행 센서로 수동 RFID 태그를 변환하는 방법과 실험을 시작했다. 이 노력은 일반적으로 특정 환경 stimuli에 응답에 있는 그것의 전기 재산을 바꾸는 꼬리표 안테나를 위해 디자인됩니다. 따라서, 특정 자극이 검출될 때, 안테나는 다른 특성 frequencies 또는 신호 힘을 가진 독자에 라디오 파를 뒤 반영할 것입니다.

예를 들어 Sarma의 팀은 이전에 지구의 습기에 반응하는 RFID 태그 안테나를 설계했으며 라디오 파 배출을 변경했습니다. 또한 팀은 RFID 태그 혈액을 통해 흐르는 빈혈을 감지하는 안테나를 만들었습니다.

그러나 Kantareddy는 안테나 중심 디자인의이 종류가 많은 결점이 있음을 주장했다. 주요 하나는 "다발 간섭"-일 단일 소스에서 라디오 파 (RFID 리더 또는 안테나와 같은) 섞인 효력을 가져오기 위하여 표면에 반영해.

“환경의 상태에 따라 전파가 벽과 물체에 반사되기 전에 여러 번 반영될 수 있습니다. 이것은 소음 형성과 방해 할 수 있습니다. " Kantareddy는 말했다. “안테나 기반 센서를 사용하는 것은 잘못 될 가능성이 높습니다. 또는 부정적인 신호, 즉, 센서의 응답은 라디오 필드에서 방해가되기 때문에 부적절하다는 것을 의미한다. 따라서 안테나 기반 감지는 충분한 신뢰성이 부족합니다."

작은 변화, 큰 지혜

Sarma의 팀은 새로운 해결책을 채택했습니다: 태그 안테나를 타겟팅하는 대신 메모리 칩을 개선하려고합니다. 그들은 2개의 힘 형태 사이 전환할 수 있는 상업적으로 유효한 통합된 칩을 구매했습니다: 완전히 수동식 RFID와 유사한 RF 에너지 형태에 근거를 두는 것은, 다른 사람은 외부 건전지 또는 축전기를 사용하는과 같은 국부적으로 에너지에 의하여 원조된 형태, 반 통행 RFID 꼬리표를 위해 유사하게.

연구 팀은 표준 RF 안테나를 사용하고 RFID 태그를 embed 칩의 위. 중요한 단계에서, 연구원은 칩이 환경 자극을 느낄 때 국부적으로 에너지 보조 형태로 전환할 수 있는 기억 칩의 주위에 간단한 회로를 창조했습니다. 이 모드에서 (배터리 보조 수동 모드, BAP), 칩은 수동 모드에서 방출하는 일반 코드에서 다른 새로운 프로토콜 코드를 방출합니다. 독자는 다음이 새로운 코드를 번역, RFID 태그는 관심의 환경 자극 신호를 감지했다.

RFID근Kantareddy는이거한감지기가태그의인식과통신기능사이근본적으로구별하기 때문에 안테나 디자인에 근거를 둔 감지기 보다는 믿을 수 있다고 말했다. 안테나 기반 센서에서 데이터와 데이터를 전달하는 안테나를 저장하는 칩 모두 환경에서 반사되는 라디오 파에 달려 있습니다. 그리고 Kantareddy의 새로운 디자인, 그것의 칩은 perception을 달성하기 위하여 혼합 라디오 파에 의존하지 않습니다.

"데이터의 신뢰성이 향상 될 수 있음을 희망합니다." Kantareddy는 말했다. "우리는 센서의 감지 상태이며 새로운 솔루션은 센서의 감지 및 비 감지 상태를 명확하게 결정할 수 있도록 해주는 Signal-enhanced 새로운 프로토콜 코드를 전달합니다." ·

"이 솔루션은 환경의 많은 태그로 인한 정보 과부하 문제를 해결하기 때문에 매우 흥미 롭습니다." Bhattacharyya는 말했다. "솔루션은 RFID 리더를 가능하게하는 장거리 수동 태그를 통해 정보 흐름의 지속적인 분석을 포기했습니다." 그것은 단지 중요한 사건이 소통하고 가공될 수 있다 그래야 충분히 배치될 수 있습니다."

플러그 앤 플레이 센서

데모로, 연구 팀은 RFID 혈액 포도당 센서를 개발했습니다. 그들은 전해질 포도당 oxidase로 채워지는 상업적으로 유효한 포도당 감각 전극을 이용합니다. electrolyte가 포도당과 상호 작용할 때, 전극은 국부적으로 에너지 근원 또는 건전지로 작동하는 책임을 생성합니다.

연구원은 RFID 태그의 메모리 칩 및 회로에 이러한 전극을 연결했습니다. 그들은 각 전극에 포도당을 추가할 때, 생성한 책임은 그것의 수동식 RF 힘 형태에서 국부적으로 책임 원조 형태에 칩을 전환할 수 있습니다. 더 포도당은 추가됩니다, 더 긴 칩은 두번째 힘 형태에 있습니다.

Kantareddy는 이 새로운 힘 형태를 감각할 수 있는 독자가 환경에 존재하는 신호로 이것을 사용할 수 있다는 것을 말했다. 이 독자는 시간을 측정함으로써 포도당의 양을 결정할 수 있습니다 칩은 배터리 보조 모드에서 -이 모드에서 더 긴 시간, 더 높은 포도당 함량.

연구팀에 의해 개발된 감지기가 포도당을 검출할 수 있는 그러나, 그것의 성과는 상업적으로 유효한 전용 포도당 감지기의 그것 보다는 아직도 더 낮습니다. Kantareddy는 그들의 목표는 RFID 포도당 센서를 개발하지 못했지만 센서에 기반한 안테나와 비교한 디자인을 보여주기 위해 더 신뢰할 수 있는 감지 성능이 있습니다.

"우리의 디자인을 사용, 얻은 데이터는 더 신뢰할 수," Kantareddy 말했다.

또한, 그들의 디자인은 더 능률적입니다. 이 태그는 주변의 반사 RF 에너지를 사용하여 수동 모드에서 작동 할 수 있습니다. 이 stimulus 자체는 태그에 전원을 제공 할 수 있으며 독자에게 경고 코드를 보낼 수 있습니다. 따라서 센서 자체는 통합 칩에 대한 추가 에너지를 제공 할 수 있습니다.

"이 태그는 RF 및 전극에서 에너지를 얻을 수 있기 때문에 통신 범위는 크게 확장되었습니다." Kantareddy는 말했다. “이 디자인을 사용해서 독자의 거리는 10 미터 이상, 멀리 초과할 수 있습니다. 1에서 2 미터 이동. 따라서 동일한 영역은 매우 판독기의 수와 비용을 줄일 수 있습니다."

다음, 그는 다른 유형의 전극과 디자인을 결합하여 RFID 탄소 monoxide 센서를 개발할 계획입니다. 일산화탄소가 나타나면 센서 충전 및 전원을 만들 수 있습니다.

" 안테나 기반 디자인을 사용하여 특정 응용 프로그램에 대한 특정 안테나를 설계해야합니다" Kantareddy는 말했다. "우리의 디자인으로, 우리는 상업적으로 사용할 수있는 전극, 플러그 앤 플레이를 사용해야합니다. 이는 전체 디자인 개념을 만듭니다. 그것은 매우 쉽게 확장. 사용자는 보일러, 가스 탱크 또는 파이프라인을 모니터링하는 공장 위치에 수천 개의 센서를 배치 할 수 있습니다.