निष्क्रिय आरएफआईडी में नए लोगों के लिए, एक सामान्य प्रश्न उठता है: चूंकि आरएफआईडी टैग में बैटरी की कमी होती है, तो वास्तव में चिप को क्या शक्ति मिलती है? इसका उत्तर यह नहीं है कि टैग अपनी बिजली स्वयं उत्पन्न करता है; बल्कि, यह आरएफआईडी रीडर द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से सीमित आरएफ ऊर्जा एकत्र करता है और इसे चिप द्वारा प्रयोग करने योग्य डीसी वोल्टेज में परिवर्तित करता है। इस प्रक्रिया को आरएफ एनर्जी हार्वेस्टिंग या टैग द्वारा बिजली के वायरलेस अधिग्रहण के रूप में जाना जाता है।
आरएफआईडी टैग एंटीना डिजाइन, चिप पैकेजिंग और एप्लिकेशन परीक्षण में एक्समिन्नोव के व्यापक अनुभव के आधार पर, रीड रेंज, सामग्री अनुकूलता, चिप संवेदनशीलता और एंटीना आकार जैसे कारक अंततः एक बुनियादी मुद्दे पर निर्भर करते हैं: क्या टैग अपने वास्तविक ऑपरेटिंग स्थान पर पर्याप्त और स्थिर ऊर्जा प्राप्त कर सकता है।
इसलिए, आरएफआईडी टैग पावर हार्वेस्टिंग को समझने के लिए इस साधारण तथ्य से परे देखने की आवश्यकता है कि "निष्क्रिय टैग को बैटरी की आवश्यकता नहीं होती है।" जो वास्तव में सिस्टम प्रदर्शन को निर्धारित करता है वह संपूर्ण ऊर्जा श्रृंखला है जो रीडर की संचारित शक्ति से लेकर टैग एंटीना, प्रतिबाधा मिलान, सुधार और पावर प्रबंधन, चिप स्टार्टअप और बैकस्कैटर संचार तक फैली हुई है।
आरएफआईडी टैग पावर हार्वेस्टिंग क्या है?
आरएफआईडी टैग पावर हार्वेस्टिंग उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसके द्वारा एक आरएफआईडी टैग अपने आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के लिए ऑपरेटिंग पावर प्रदान करने के लिए रीडर द्वारा उत्पन्न आरएफ (रेडियो फ्रीक्वेंसी) विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, सामान्य निष्क्रिय यूएचएफ आरएफआईडी टैग लें; उनमें आम तौर पर पारंपरिक बैटरी का अभाव होता है। जब कोई रीडर अपने एंटीना के माध्यम से अंतरिक्ष में आरएफ सिग्नल प्रसारित करता है, तो टैग एंटीना उस ऊर्जा के एक हिस्से को पकड़ लेता है। ऐन्टेना विद्युत चुम्बकीय तरंगों को आरएफ विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है; फिर ये आरएफ इंटरफ़ेस और रेक्टिफिकेशन सर्किटरी से गुजरते हैं, उच्च आवृत्ति एसी सिग्नल को डीसी वोल्टेज में परिवर्तित करते हैं। एक बार जब चिप की स्टार्टअप शर्तें पूरी हो जाती हैं, तो टैग के आंतरिक डिजिटल तर्क, मेमोरी और अन्य कार्यात्मक मॉड्यूल काम करना शुरू कर देते हैं।
साथ ही, टैग सक्रिय रूप से संचार के लिए एक नया वायरलेस कैरियर उत्पन्न नहीं करता है, जैसा कि वाई-फाई डिवाइस करता है। EPC Gen2/ISO 18000-63 के अनुरूप निष्क्रिय UHF टैग के लिए, डेटा ट्रांसमिशन मुख्य रूप से "बैकस्कैटर" के माध्यम से प्राप्त किया जाता है - एंटीना टर्मिनल पर प्रतिबाधा को संशोधित करके अलग-अलग प्रतिबिंब स्थिति बनाता है जिसे पाठक पता लगा सकता है। जीएस1 ईपीसी जेन2 विनिर्देश स्पष्ट रूप से टैग और पूछताछकर्ता के बीच संचार तंत्र के रूप में बैकस्कैटर मॉड्यूलेशन को अपनाता है। इंजीनियरिंग परिप्रेक्ष्य से, एक निष्क्रिय आरएफआईडी टैग प्रभावी ढंग से दो अनुक्रमिक क्रियाएं करता है:
सबसे पहले, यह पाठक के आरएफ क्षेत्र से ऊर्जा प्राप्त करता है; फिर, यह उस ऊर्जा का उपयोग चिप के संचालन को शक्ति देने और बैकस्कैटर संचार को सुविधाजनक बनाने के लिए करता है।
यह बताता है कि क्यों आरएफआईडी टैग की "रीड रेंज" को केवल एंटीना के आकार के बराबर नहीं किया जा सकता है। बड़ा एंटीना स्वचालित रूप से लंबी दूरी की गारंटी नहीं देता है। चिप को परिचालन स्थिति में लाने के लिए टैग को पहले पर्याप्त आरएफ इनपुट शक्ति प्राप्त करनी होगी, और बाद में यह सुनिश्चित करना होगा कि रीडर द्वारा बैकस्कैटर सिग्नल का विश्वसनीय रूप से पता लगाया जा सके।
एक कैसे होता हैआरएफआईडी टैगआरएफ ऊर्जा को विद्युत शक्ति में परिवर्तित करें?
सर्किट आर्किटेक्चर के संदर्भ में, एक विशिष्ट निष्क्रिय आरएफआईडी टैग को निम्नानुसार सरल बनाया जा सकता है:आरएफआईडी एंटीना → प्रतिबाधा मिलान → रेक्टिफायर → डीसी पावर प्रबंधन → आरएफआईडी आईसी.
टैग एंटीना रीडर द्वारा उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को कैप्चर करने के लिए जिम्मेदार है। यूएचएफ आरएफआईडी के लिए, एंटीना आम तौर पर एक प्रवाहकीय संरचना (मुद्रित या नक़्क़ाशीदार) होती है जिसे एक विशिष्ट आवृत्ति बैंड के लिए डिज़ाइन किया जाता है, जबकि एचएफ/एनएफसी टैग अक्सर निकट क्षेत्र चुंबकीय युग्मन के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए कॉइल एंटेना का उपयोग करते हैं।
एंटीना द्वारा कैप्चर किए गए आरएफ सिग्नल का उपयोग सीधे डिजिटल चिप को पावर देने के लिए नहीं किया जा सकता है। आरएफआईडी आईसी के अंदर, आरएफ इनपुट को अपेक्षाकृत स्थिर डीसी वोल्टेज में परिवर्तित करने के लिए सुधार और पावर प्रबंधन से गुजरना होगा। आरएफ पावरिंग में अनुसंधान से पता चलता है कि विशिष्ट आर्किटेक्चर विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को डीसी पावर में बदलने के लिए एक एंटीना, एक गुंजयमान संरचना और एक रेक्टिफायर सर्किट का उपयोग करते हैं।
यूएचएफ आरएफआईडी सिस्टम में, यह प्रक्रिया काफी हद तक चिप के अगले सिरे की सुधार क्षमताओं पर निर्भर करती है। अनुसंधान और इंजीनियरिंग मॉडल आमतौर पर टैग आईसी को सक्रिय करने के लिए एक रेक्टिफायर के माध्यम से प्राप्त आरएफ पावर को डीसी पावर में परिवर्तित करने का वर्णन करते हैं।
यहां एक विवरण अक्सर अनदेखा किया जाता है: टैग रीडर द्वारा उत्सर्जित संपूर्ण आरएफ शक्ति को "कैप्चर" नहीं करता है।
वास्तव में टैग तक पहुंचने वाली शक्ति पहले से ही प्रसार दूरी, एंटीना अभिविन्यास, रीडर आउटपुट पावर, ध्रुवीकरण, आसपास की वस्तुओं और पर्यावरणीय प्रतिबिंब जैसे कारकों से प्रभावित होती है। एक बार जब ऊर्जा टैग तक पहुंच जाती है, तो यह एंटीना दक्षता, प्रतिबाधा मिलान और चिप की इनपुट विशेषताओं द्वारा और बाधित हो जाती है। अंततः, कुल ऊर्जा श्रृंखला का केवल एक अंश वास्तव में चिप में प्रवेश करता है और प्रभावी रूप से डीसी पावर में परिवर्तित हो जाता है।
इसलिए, आरएफआईडी टैग पावर हार्वेस्टिंग अनिवार्य रूप से एक ऊर्जा रूपांतरण चुनौती है जो कम बिजली स्तर और उच्च ऊर्जा हानि की विशेषता है।
यूएचएफ और एचएफ/एनएफसी ऊर्जा संचयन के लिए विभिन्न तरीकों का इस्तेमाल करते हैं
यद्यपि यूएचएफ आरएफआईडी और एचएफ/एनएफसी आरएफआईडी दोनों निष्क्रिय रूप से काम कर सकते हैं, उनके ऊर्जा युग्मन तंत्र में महत्वपूर्ण अंतर हैं।
यूएचएफ आरएफआईडी मुख्य रूप से सुदूर क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रसार पर निर्भर करता है। पाठक आरएफ ऊर्जा को अंतरिक्ष में विकीर्ण करता है; टैग ऐन्टेना इस ऊर्जा के एक हिस्से को कैप्चर करता है और चिप के फ्रंट{2}एंड सर्किटरी के माध्यम से इसे ठीक करता है। यह विधि वेयरहाउसिंग, लॉजिस्टिक्स, रिटेल और परिसंपत्ति प्रबंधन जैसे लंबी अवधि की पढ़ने की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
एचएफ आरएफआईडी और एनएफसी मुख्य रूप से 13.56 मेगाहर्ट्ज के आसपास काम करते हैं। टैग आमतौर पर निकटवर्ती चुंबकीय युग्मन के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए कुंडल एंटेना का उपयोग करते हैं। टैग कॉइल और रीडर एंटीना के बीच युग्मन शक्ति टैग की ऑपरेटिंग रेंज और स्थिरता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है।
कुछ एचएफ/एनएफसी प्रणालियों में, टैग एंटीना एक संधारित्र के साथ एक गुंजयमान नेटवर्क बनाता है, जो लक्ष्य आवृत्ति पर अधिक कुशल ऊर्जा युग्मन को सक्षम करता है। आरएफआईडी बिजली आपूर्ति सर्किट में अनुसंधान इसी तरह एक संरचना को नियोजित करता है जहां एक प्रारंभ करनेवाला और अनुनाद संधारित्र विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जिसे बाद में एक रेक्टिफायर सर्किट के माध्यम से डीसी पावर में परिवर्तित किया जाता है।
इसलिए, "निष्क्रिय आरएफआईडी ऊर्जा संचयन" को केवल "टैग रेडियो तरंगें प्राप्त करता है और बिजली उत्पन्न करता है" के रूप में सारांशित करना पूरी तरह से गलत नहीं है, यह इंजीनियरिंग डिजाइन उद्देश्यों के लिए बहुत सरल है। यूएचएफ सुदूर{{1}फील्ड हार्वेस्टिंग और एचएफ/एनएफसी निकट-फील्ड युग्मन में एंटीना कॉन्फ़िगरेशन, युग्मन दूरी, प्रतिबाधा मिलान और अनुप्रयोग वातावरण के संबंध में अलग-अलग डिज़ाइन तर्क शामिल होते हैं।
आरएफआईडी निर्माता के दृष्टिकोण से, टैग की ऊर्जा संचयन क्षमता का मूल्यांकन कैसे किया जाता है?
एक्समिन्नोव में, आरएफआईडी टैग परियोजनाओं को क्रियान्वित करते समय, हम प्रयोगशाला में लिए गए अलग-अलग रीड रेंज मापों की तुलना में वास्तविक दुनिया के वातावरण में टैग के व्यापक प्रदर्शन को प्राथमिकता देते हैं।
सबसे पहले, लक्ष्य आवृत्ति बैंड और प्रोटोकॉल की पहचान की जानी चाहिए {{0}जैसे कि यूएचएफ आरएफआईडी के लिए ईपीसी जेन2/आईएसओ 18000-63, या एचएफ/एनएफसी के लिए प्रासंगिक आईएसओ मानक। इसके बाद, चिप की इनपुट विशेषताओं के आधार पर एक उपयुक्त एंटीना संरचना का चयन किया जाता है।
इसके बाद के चरणों में टैग के प्रतिबाधा मिलान, गुंजयमान आवृत्ति, विभिन्न सामग्रियों पर प्रदर्शन और वास्तविक आरएफ क्षेत्र के भीतर सक्रियण व्यवहार का परीक्षण करना शामिल है। यूएचएफ टैग के लिए, टैग संवेदनशीलता, बैकस्कैटर प्रदर्शन और रीडर संवेदनशीलता का समग्र मूल्यांकन करना भी आवश्यक है। यदि टैग अंततः धातु उपकरण, ऑटोमोटिव भागों, तरल पैकेजिंग, या सीमित स्थानों पर उपयोग के लिए हैं, तो हम आम तौर पर केवल मुफ्त अंतरिक्ष परीक्षण परिणामों पर भरोसा करने के बजाय वास्तविक सामग्री परीक्षण को प्राथमिकता देते हैं।
ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रयोगशाला में मापी गई "मुक्त हवा में पढ़ने की सीमा" और उत्पाद पर टैग लगाने के बाद "प्रभावी पढ़ने की सीमा" के बीच महत्वपूर्ण अंतर हो सकता है।
