Koncepcja

Projekt API-RFID NCBR PBS I (2012-2015)

CEL PROJEKTU

Głównym celem projektu było opracowanie laboratoryjnego modelu autonomicznego, półpasywnego identyfikatora RFID, niewymagającego zastosowania klasycznego zasilania bateryjnego. W jego strukturze zostały zaimplementowane mechanizmy pozyskiwania energii elektrycznej ze środowiska – pola elektromagnetycznego innych systemów radiokomunikacyjnych powszechnego użytku, a wybór takiego rozwiązania wynikał z istoty działania identyfikatora RFID. Pozyskana energia może być efektywnie gromadzona w elemencie pasywnym (np. superkondensatorze), niewymagającym wykonywania żadnych czynności eksploatacyjnych. Przewidywane zwiększanie rozmiarów geometrycznych obszaru poprawnej pracy względem popularnych, pasywnych systemów RFID pozwala na efektywną realizację procesów identyfikacji wielokrotnej i dynamicznej, a także zapewnia możliwość integracji w jednej strukturze identyfikatora oraz urządzeń o niewielkim poborze mocy (np. czujników), czyli autonomicznych funkcji dodatkowych.

KONCEPCJA ROZWIĄZANIA

Przyjęta koncepcja autonomicznego, półpasywnego identyfikatora RFID została uwarunkowana głównymi wadami istniejących rozwiązań komercyjnych, które znacząco ograniczają możliwości ich szerokiego stosowania w zautomatyzowanych procesach oraz wynikała z trendu poszukiwania alternatywnych, lub efektywnego wykorzystania już istniejących źródeł energii, które są obecne w środowisku pracy systemów RFID. Zgodnie z przyjętą definicją stabilnej i niezawodnej pracy całego systemu identyfikacji wielokrotnej w ściśle określonym obszarze poprawnej pracy systemu RFID, została określona użyteczność aplikacyjna proponowanego modelu laboratoryjnego. Została ona uwarunkowana realną oceną działania urządzenia w rzeczywistych warunkach, w których konieczne jest – przewidywalne ilościowo – zwiększanie rozmiarów geometrycznych obszaru poprawnej pracy względem popularnych, pasywnych systemów RFID, a także uwzględnianie dynamiki obiektów podlegających rozpoznawaniu. Dodatkowo, zapewnienie perspektywy integracji w jednej strukturze identyfikatora urządzeń o niewielkim poborze mocy (np. czujników wielkości fizycznych), które pozwalają na autonomiczną realizację dodatkowych funkcji w systemie bez udziału czytnika/programatora i jego anteny, umożliwia kontrolę przechowywania lub eksploatacji znakowanych obiektów (np. produktów szybko-rotujących, które muszą być składowane w odpowiednich warunkach środowiskowych).  Znacząca część potencjału aplikacyjnego wyników przedmiotowego projektu jest ulokowana w obszarze Internetu produktów (Internet of Things), którego podstawą sprzętową są urządzenia techniki RFID zgodne z wymaganiami elektronicznego kodu produktu.

W odniesieniu do konstrukcji pasywnych, niewielki obszar zastosowania obecnie dostępnych identyfikatorów półpasywnych jest przede wszystkim spowodowany wadami ich dodatkowego źródła energii. Do wad tych zalicza się: ograniczoną żywotność baterii, malejącą szczególnie w trudnych warunkach środowiskowych (np. w niskiej temperaturze), konieczność jej wymiany i zabezpieczenia przed kradzieżą, ograniczoną zdolność do oddawania energii źródła w impulsach większej mocy i in. Czynniki te powodują wzrost niepewności działania nielicznie znanych półpasywnych systemów RFID, a dodatkowo znacząco podnoszą koszty ich eksploatacji.

Wymienione problemy stanowiły podstawę do opracowania koncepcji bezbateryjnego demonstratora dla wielopasmowego, autonomicznego, półpasywnego identyfikatora RFID, w którego konstrukcji przewidziano zastosowanie mechanizmów: pozyskiwania energii ze środowiska, jej przetwarzania, a także gromadzenia na potrzeby realizacji dodatkowych funkcji w systemie. Przedmiotowa koncepcja jest wpisana w cykl rozwoju procesów automatycznej identyfikacji obiektów.

ROZWÓJ SYSTEMÓW AUTOMATYCZNEJ IDENTYFIKACJI OBIEKTÓW

rys1_polski.jpg

W ramach pierwszego etapu cyklu rozwoju procesów automatycznej identyfikacji obiektów, powszechnie wykorzystywane kody kreskowe zawierają tylko podstawowe i niezmienne informacje o obiektach, a proces ich rozpoznawania może być realizowany wyłącznie w sposób pojedynczy i z optyczną widocznością identyfikatora. Typowe pasywne, lub znane półpasywne (nieautonomiczne) identyfikatory RFID zawierają rozszerzone, zmienne informacje o obiektach (możliwy jest zapis/odczyt danych), a proces ich odczytu może być realizowany jednocześnie, bez ich optycznej widoczności.

Zaproponowaną w ramach projektu koncepcję układową wpisano w nowy – trzeci etap tego cyklu, w którym bezbateryjne, półpasywne identyfikatory RFID zawierają rozszerzone, zmienne informacje o obiektach i ich otoczeniu (pochodzące z czujników różnych wielkości fizycznych), a ich autonomiczna praca jest zapewniona dzięki energii pozyskanej z pola elektromagnetycznego systemów radiokomunikacyjnych powszechnego użytku. Źródłem dodatkowego zasilania identyfikatora jest superkondensator. Tego typu pasywny akumulator środowiskowej energii elektrycznej charakteryzuje się pomijalnym stopniem zużycia w czasie i nie posiada wad baterii konwencjonalnych. Ponadto, uzyskanie jego dużej pojemności przy niewielkich rozmiarach (zbieżność dużej, skutecznej powierzchni elektrod z bardzo małą dzielącą je odległością), pozwala na magazynowanie w tym elemencie znacznie większej ilości energii niż w kondensatorach konwencjonalnych, co umożliwia jej uwalnianie ze znacznie większą mocą niż w klasycznych źródłach bateryjnych.

Nasze serwisy używają informacji zapisanych w plikach cookies. Korzystając z serwisu wyrażasz zgodę na używanie plików cookies zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki, które możesz zmienić w dowolnej chwili. Więcej informacji odnośnie plików cookies.

Akceptuję