XIII. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "XIII. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA"

Virág Dobosné
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 XIII. FIATA ŰSAKIAK TUDOÁNYOS ÜÉSSAKA Kolozsvá, 008. mácius A RFID RNDSR TRJDÉSI HUÁAINAK A RÁDIÓNAVIGÁCIÓJA Tóth nikő, Pof. D. Illés Béla Abstact In ecent yeas automatic identification pocedues (Auto ID) have become vey popula in many sevice industies, puchasing and distibution logistics, industy, manufactuing companies and mateial flow systems. A backscatte RFID system is basically a ada system in which the eade (ada tansceive) povides the adio fequency signal fo communications in both diections. The tag has no tansmitte powe geneating souce, but uses the impinging (incident) powe fom the eade on which to modulate its esponse. In passive systems the eade powe field is also used to povide the necessay opeating voltages fo the tag s cicuits. The tag may change eithe the amplitude o phase of the e-adiated signal depending on whethe the eal o eactive pat of the impedance is changes. Rada pinciples tell us that the amount of enegy eflected by an object is dependent on the eflective aea of the object; the lage the aea, the geate the eflection. This pape descibes the mechanism and povides the mathematics to calculate the communication link budget and hence the eading ange of tags. Összefoglalás A mindennapi életben az automatikus azonosítási endsze nagyon népszeűvé vált számos szolgáltatói ipaágban, a beszezési- és az elosztási logisztikában, a gyátó vállalatoknál és az anyagáamlási endszeek teületén. A ádiónavigációs RFID endsze alapvetően egy ada endsze, amelyikben az olvasó (ada adó-vevő) biztosítja a ádiófekvencia jeleket a kapcsolat, vagy összeköttetés mindkét iányában. A címkék nem endelkeznek ádióadása alkalmas áamot létehozó, geneáló foásuk, viszont az olvasóból ájuk eső áamból, enegiából felhasználnak, így az olvasó képes szabályozni, megfelelően igazodni a tag által visszaeagált válasz adást. A passzív endszeben az olvasó áameősség mezője szintén felhasználja a működéshez szükséges feszültség ellátást a címkék áamköéhez. A címke megváltoztathatja vagy az amplitúdónak vagy az állapotfázisnak a visszasugázott jeleit, amelyek függnek a tényleges vagy a eaktív (meddő) ellenállás módosulásától. A ada alapelvei megmutatják a tágyakól visszaveődő enegiák összegéől, amelyek függnek a tágyól visszaveődő felület és a visszatüköződés nagyságától. 1. Az RFID endsze működési alapelve Az RFID működési elve egyszeű: helyezz egy tanszpondet - mikocsipet egy antennával - egy teméke, és használj egy olvasót - egy eszköz egy vagy több antennával - ahhoz, hogy a mikocsipből kiolvasd az adatokat ádióhullámok segítségével. Nagy többségben az RFID tanszpondeek (más néven tag-ek) szilikon alapú mikocsipet használnak aa, hogy egy egyedi soozatszámot - valamint gyátófüggő további adatot - táoljanak. Alapvetően az RFID endszeek kétfelé csopotosíthatók: aktív és passzív RFID endszeek. A passzív RFID tag-ek nem endelkeznek adóval, csak az olvasóból kisugázott enegia segítségével veik vissza a (modulált) ádióhullámokat. Az aktív tag-ek saját adóval és többnyie saját enegiafoással endelkeznek. Az aktív tag-ek a mikocsipjükben táolt infomációt sugáozzák ádióhullámok útján. Aktív RFID endszeeket használnak például nagy étékű konténeek, vasúti kocsik, stb. követésée. A használt fekvencia 39

2 . ába. A backscatte működési vázlata általában 455 Hz,,45 GHz vagy 5,8 GHz és az olvasási távolság általában méte. Az F és HF endszeek általában induktív csatolást alkalmaznak. ényegében egy tekecs van az olvasó antennájában és a tag antennájában is, amelyek együtt egy e- lektomágneses mezőt alkotnak. A tag ebből az elektomágneses mezőből nyei az 1. ába. Az RFID működése enegiáját, és a beépített mikocsip áamot kap, majd megváltoztatja az antennán a te-helést. Az olvasó ézékeli ezt az enegiaváltozást és ezeket a változásokat egyesekké és nullákká vál-toztatva számítógép számáa ételmezhető adatokká alakítja. ivel az olvasó és a tag antennája együtt alkotja az elektomágneses mezőt, viszonylag közel kell lenniük egymáshoz. z az olvasási távolság egyik kolátja. A passzív UHF endszeek ún. popagation csatolást alkalmaznak. bben az esetben az olvasó és a tag nem alkot elektomágneses mező, hanem az olvasó által kibocsátott enegiát a tag aa használja, hogy az antennáján megváltoztatja tehelést és egy módosított jelet sugáoz vissza. zt nevezik backscatte-nek. Az UHF tag-ek háomféle módon tudják a bitsoozatot visszaküldeni: amplitúdó-, fázis- és fekvencia shift key módszeel. Az F és HF endszeek általában induktív csatolást alkalmaznak, így az olvasó mező méete kisebb, jobban ellenőizhető az olvasás. Az UHF endszeek popagation csatolást alkalmaznak, és ezét nehezebben ellenőizhető, met a hullámok nagyobb távolsága szóódnak szét a tében. A hullámok visszaveődnek a felületeken, és eléhetnek olyan tag-eket, amit nem is akaunk olvasni. Az F és HF endszeek jobban működnek fém- és folyadékfelületek közelében, mint az UHF endszeek.. A címke változó együtthatójának vagy visszaveő képességének kiszámítása A címke antennájának az impedanciája összefügg a sugázási ellenállás A chip tatalmazhat egy eaktív alkotóelemet. R, ami egy betáplálási pont. Tellman szeint: az antenna képes figyelembe venni a geneáto feszültségét -t, ahol a a a belső feszültség. Az egyenétékű feszültség aányában az -e eső ádióhullámok eőssége feltétele az antenna effektív eősségének, azaz εh, ahol a h az antenna effektív eőssége. Amíg az egyenétékű impedancia a áamköe is egyenétékű akko tehelést ad az antennáa. Amiko az antenna eaktív észe és az impedancia tehelését kiszámítva, figyelmen kívül hagyva az 40

3 antenna ellenállás gyengítését, a teljes teljesítmény wattban méve a ádióhullámokból kapjuk meg: P ( εh) R + R Ahol, ε a ádióhullámok mező eőssége volt/méteben, h az antenna effektív eőssége méteben, R az antenna sugázási ellenállása, R ellenállási tehelés. A teljes áam töedéke R /R + R eljuttatja a tehelést és visszasugáozza. nnek megfelelően a Teman visszaveődési együttható a következőképpen kapjuk meg: ρ 1 0 Amiko az antenna impedancia induktivitásmentes: (1) () ρ ( R R ) + X ( R R ) X + + (3) ahol, R a tehelés ellenállása, X a eaktív tehelés, R az antenna sugázási ellenállása. Azét, hogy megkapjuk a valódi étékét a diffeenciálmű visszatüköződési együtthatónak ρ, a belső áameősség hatásáa kell felíni az egyenletet. zét a javított ρ a következő lesz: 3. A címkék ádiónavigációjának költségvetése ρ ρ1-ρ (4) Az olvasó átviteli teljesítménye P t visszaveődik a tagől és szabályozza a tagek impedanciáját, amelyik megváltoztatja a tagekől a visszatüköződést. gy keesztmetszeten áthaladó σ négyzetméteenként mét adatbeviteli képesség a következő: PG t t Adatbeviteli képesség 4π R σ Watts (5) Az adatbeviteli képesség visszaveődése a ádióvevőnél, a visszaékezési távolság R, az áameősség sűűsége P d, így a adanál a: PG σ Watts pe m (6) 4πR 4πR t t d P A G effektív teljesítménynyeesége nem meghatáozott sugázási szögű antenna esetében: 41

4 Gλ Ae (7) 4π A tag antennájának a keesztmetszetén áthaladó impedancia egyenétékű a nem meghatáozott sugázási szögű antenna Ae - vel, amiko a tag jól illesztett, összehangolt. A (3) és a (7) egyenletekből ki lehet számítani a ada keesztmetszetén áthaladó impedanciát, amiko a tag antennája hibásan illesztett: σ λ 4π G ρ (8) ahol a G az antenna teljesítménynyeesége, λ a hullámhossz és ρ a tag modul áto diffeenciálmű visszatüköződési együtthatója. A (6) és a (8) összekötő egyenletekből a vételi teljesítménynél megkapjuk a vevő ada antenna teminálját S PG σλ R t t Watts 3 4 (9) ( 4π ) 4. Következtetések A dolgozat lényege, hogy amiko ádiófekvenciás azonosítási endszet szeetnénk kiépíteni egy logisztikai aktában, akko mind a fekvencia, mint pedig az adathodozó tag-ek kiválasztásako figyelembe kell venni az alábbi köülményeket: kíséendő tágy; olvasási távolság; olvasó előtti elhaladás sebessége; átviendő adatok mennyisége, ahhoz, hogy optimálisan működő endszet tudjunk megvalósítani. A fenti pontokban feltüntetett képletekben szeeplő tényezők behelyettesítése és kiszámítása után egy ugalmasan, hatékonyan, megbízhatóan működő azonosítási endszet tudunk létehozni. Iodalom [1] Fedeick Teman, Radio nginees Handbook, 1943, ; 179 [] Cselényi, J. & Illés B. (004.) ogisztikai endszeek I., iskolci gyetemi Kiadó [3] Cselényi, J. & Illés B. (006.) Anyagáamlási endszeek tevezése és iányítása, iskolci gyetemi Kiadó [4] Allaga Gy. & Ava G. & Jancsó T. & elis. & Sákány., A vonalkódtól a chip kátyáig, PRI edia Kiadó Tóth nikő, PhD hallgató iskolci gyetem, Gépészménöki és Infomatikai Ka, Anyagmozgatás és ogisztika Tanszék 3515, iskolc, gyetemváos Telefon / Fax: ext mail: enikototh@tvn.hu Pof. D. Illés Béla, Tanszékvezető, gyetemi taná iskolci gyetem, Gépészménöki és Infomatikai Ka, Anyagmozgatás és ogisztika Tanszék 3515, iskolc, gyetemváos Telefon / Fax: ext mail: altilles@uni-miskolc.hu 4

5 43

Hasonló dokumentumok

Rugalmas hullámok terjedése. A hullámegyenlet és speciális megoldásai

Rugalmas hullámok terjedése. A hullámegyenlet és speciális megoldásai Rugalmas hullámok tejedése. A hullámegyenlet és speciális megoldásai Milyen hullámok alakulhatnak ki ugalmas közegben? Gázokban és folyadékokban csak longitudinális hullámok tejedhetnek. Szilád közegben