Tekstil İpliğine Entegre UHF RFID tekstil etiketi ve Sıcaklık Sensörü Etiketi

Araştırma yazIsının kaynağı: https://www.mdpi.com/1424-8220/22/3/818#cite

RFID tekstil etiketinin pasif RFID, geri saçılma tekniğini kullanarak ‘etiket’ adı verilen bir cihazla ilişkili nesneleri orijinal olarak tanımlayan bir teknolojidir.

Genel olarak, bir RFID tekstil etiketi, bir anten (genellikle bir dipol) ile okuyucudan kaynaklanan sinyali işleyen bir entegre devre (IC) arasındaki ilişki olarak basitleşir. Bununla birlikte, bir IC içermeyen (yani, çipsiz etiketler) ve okuyucuya geri saçılan sinyalin, geometri gibi anten (yani, basit yansıtıcı https://www.ilgazi.com/i-cube-max/ eleman) özellikleri tarafından tanımlanan bir ‘imza’dan oluştuğu başka bir RFID etiketleri kategorisi vardır. ve malzemeler.

Çipsiz RFID tekstil etiketlerinde herhangi bir aktif elektroniğin bulunmaması nedeniyle, bu yapıların, örneğin yüksek sıcaklık seviyesine sahip bir ortamda IC’ye zarar verme riski olmadan uygulamaları algılamak için büyük bir potansiyeli vardır. Bununla birlikte, avantajlarına rağmen, çipsiz etiketlerin ana dezavantajı, özel bir standardın olmamasıdır. Her şeyden önce, çevrenin etkisi nedeniyle okuma aralığı açısından güçlü bir kullanım sınırlamasıdır. Her nesne aynı zamanda bir yansıtıcı nesnedir. Bugün, RFID teknolojisi önemli ölçüde gelişti ve çipsiz sistemlerden ilham aldı; Ultra yüksek frekans (UHF) bandında çalışan RFID etiketleri, sıcaklık, nem veya gerilim gibi fiziksel veya mekanik özelliklerin algılanmasını sağlayan uygulamaları algılamak için kullanır ; buna RFID sensör etiketi denir.

Bir algılama işlevini bir RFID etiketine entegre etmek için iki ana yaklaşım geliştirilmiştir.

Birincisi etikete bir sensör eklemek: sensörü etikete bağlayarak veya iki devreyi aynı sistemde entegre ederek. Bugün piyasada sensörleri aynı ambalaja entegre eden RFID çipleri var, örneğin AMS tarafından üretilen çip. İkinci yaklaşım, bilgiyi algılamak için etiketin kendisinin fiziksel bir özelliğini kullanmaktır. Örneğin, anten alt tabakası neme duyarlıysa (Kapton alt tabakası), düzeneğin özellikleri değişir. Nem değişimini tespit etmek mümkün olacaktır. Bu sensör türü genellikle birincisinden daha az hassastır. Ancak daha basit, daha ucuzdur ve hiç enerji tüketmez.

Daha spesifik olarak, UHF RFID etiketlerinin kullanımı

Özellikle kullanıcı hakkında bilgi sağlama söz konusu olduğunda, giyilmektedir. Konseptin yaygınlaştırılması için çok umut verici bir yol gibi görünmektedir. Giyilebilir teknoloji, elektronik ve günlük nesnelerin birleştirilmesinden oluşur ve dört kategoride sınıflandırılır. (i) aksesuarlar, (ii) yamalar, (iii) implantlar ve (iv) akıllı tekstiller. “Akıllı tekstiller” kategorisi, elektronik cihazlar ve tekstil malzemelerinin bir araya gelerek akıllı giysiler yaratmasına olanak sağladığı için büyük ilgi gördü. RFID bağlamında elektronik cihaz, RFID tekstil etiketinden (çip ve anten) oluşan kablosuz bir iletişim sistemidir. RFID etiketi, giysi ile ilişkilendirilmeli ve bu nedenle kullanıcı için rahatlıktır. Ayrıca örneğin yıkanır gibi çeşitli kısıtlamaları karşılar.

Birçok UHF RFID sensör etiketi,

sıcaklık algılama için 3D baskı, mürekkep püskürtmeli baskı veya nem algılama için nakış gibi çok çeşitli üretim teknikleri kullanılarak geliştirilmiştir. Öte yandan, giyilebilirliğe özellikle iyi uyarlanmış. Patentli E-Thread teknolojisine dayanan ticari bir UHF RFID tekstil ipliği vardır. Bu teknoloji, bir dizi RFID etiketini entegre eden bir tekstil ipliği makarası elde etmek için anten ve çipin otomatik bir montaj işlemiyle ilişkilendirilmesini içerir.Bu tekniğin ilgi alanlarından biri, burada basit bir tel olan etiketi, üretilir üretilmez doğrudan nesneye entegre etmektir. Bu durumda, kullanıcı için etiketin giysiye girişi hem görünmezdir hemde konfor üzerinde herhangi etkisi yoktur.

RFID etiketinin üretim sürecinde ilk adım, entegre devre (IC) geometrisini değiştirmektir. Daha doğrusu, IC, antenin mikro kablolarını almak için iki yanal oluk kazınarak şekilde değiştirir. Daha sonra çip, anten kablolarıyla birleştirir. Bu adım, sabit aralıklarla monte edilen IC’ler ile birlikte iki iletken telden oluşan sürekli bir filaman üretebilen otomatik bir ekipmanla gerçekleştirir. IC düzeneğini mekanik olarak güçlendirmek için bir reçine kullanır. Son adım tekstil ambalajıdır.

UHF RFID ipliğine bir sıcaklık sensörü işlevselliği eklemek

Sunulan çalışmanın amacı, UHF RFID ipliğine sıcaklık sensörü işlevselliği eklemek, böylece etiketin pasif yapısını korur. E-Thread teknolojisine dayalı üretim sürecinin kısıtlamalarına saygı duyarak onu bir sensör etiketine dönüştürmektir. Önerilen fikir, empedans eşleştirme döngüsüne, sıcaklığa göre direnç değişimlerinin saptar. Böylece bir sıcaklık tahmini için yararlanılabilen bir termistör eklemektir. Kavramın ilk kanıtı [ 15 ]’te sunulmuştur. Okuma aralığının aşağıdakilerden farklı olduğunu gösterdi. 4.2 ile 6,2 m bir sıcaklık değişimi için 25 ile 70 ∘C.

Bu çalışmaya dayalı olarak, bu yazıda, bu yeni sıcaklık sensörü etiketinin prensibi hatırlatılmakta ve yeni sonuçlar sunulmaktadır. Bir yandan, sıcaklığın aktivasyon gücünden basit ve doğrudan çıkarılabileceği gösterilmiştir. Ancak böyle bir doğrudan ölçüm için, ortamı dikkate almak ve ona bağlı olan aktivasyon gücünün değişkenliğini telafi etmek için bir ön kalibrasyon yapılması gerekmektedir. Ayrıca, bu kalibrasyonun yayılma ortamı değişir değişmez tekrarlanması gerekir. Bu tür bir ölçüm sisteminin kullanımını oldukça kısıtlayıcı hale getirecektir. Kalibrasyon ihtiyacını önlemek için, sensör etiketi ile bir referans etiketi ilişkilendirir. Ardından sıcaklık ölçümü, önceden kalibrasyon yapılmadan diferansiyel olarak çıkarır.