배터리가 없는 UHF RFID 장치는 산업용 IoT의 경량화를 약속합니다.

IoT 애플리케이션의 급격한 확장은 이미 몇 가지 문제를 제기하고 있습니다. IoT 장치에 전원을 공급하는 배터리와 관련이 있습니다.

Prudour의 연구원들의 2020년 보고서에 따르면 소비자 및 산업용 IoT 결합 시장은 2025년까지 11조 1천억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. IoT 응용 프로그램의 극적인 확장은 이미 지속 가능성 및 환경 보호 측면에서뿐만 아니라 예측 및 비용 측면에서도 IoT 장치에 전원을 공급하는 배터리와 관련된 몇 가지 문제를 제기하고 있습니다. 따라서 인더스트리 4.0 개발자는 배터리 없는 솔루션을 구현하려고 합니다. RAIN RFID Alliance에서 채택한 접근 방식과 같은 UHF RFID 기술이 작동하는 곳입니다.

RAIN은 Bluetooth SIG 및 Wi-Fi Alliance와 마찬가지로 업계 연합이자 기술입니다. 얼라이언스 웹사이트에 설명된 대로 RAIN(무선 주파수 식별용)이라는 약어는 “UHF RFID와 클라우드 사이의 연결을 의미하며, 여기에서 RFID 기반 데이터를 인터넷을 통해 저장, 관리 및 공유할 수 있습니다. RAIN RFID 솔루션은 리더를 사용하여 태그가 지정된 항목을 읽고 쓰고, 데이터를 관리하고, 조치를 취합니다.” 얼라이언스의 회원 자격은 패시브 UHF RFID에 관심이 있는 모든 조직에 열려 있습니다.

오늘날의 제조 시스템은 RFID 태그에 저장된 데이터를 사용하여 보다 유연하고 효율적인 맞춤형 제품을 구현합니다. 공장 현장에 RFID 기술을 적용함으로써 훨씬 더 높은 수준의 자동화 및 표준화가 이루어졌으며 현대 공급망의 "린(Lean)" 프로세스에 널리 기여했습니다. 능동형 태그 및 바코드와 같은 기존 식별 기술과 비교할 때 수동형 RFID 태그는 자체 전원 공급 장치가 필요하지 않으며 작동에 가시선이 필요하지 않습니다.

새로운 기술이기 때문에 오늘날 소수의 이해 관계자가 수동 RFID 칩을 RAIN RFID에 필요한 스마트 감지 장치로 바꾸는 솔루션을 제공할 수 있습니다. 이러한 IC 제품군은 추가 구성 요소 없이 완전히 수동적으로 온도, 습도, 동작, 주변광, 전기적 연속성 및 재료 가단성과 같은 매개변수를 측정할 수 있으며 획득한 데이터를 5~10미터 범위에서 기존의 RAIN RFID 리더로 전송할 수 있습니다. .

특별한 HW/SW 필요 없음

칩에서 판독기로 데이터를 전송하는 데 몇 밀리초 밖에 걸리지 않으며 현재 EPC Gen2 프로토콜과 완전히 호환됩니다. 사용자를 위한 이점은 측정된 값을 수집하고 처리하는 데 특별한 하드웨어나 소프트웨어가 필요하지 않다는 것입니다. 현재 시장에 나와 있는 판독기는 칩에서 데이터를 캡처 및 해석하여 상위 수준 시스템으로 전달할 수 있습니다. 예를 들어 칩 기반 태그를 물류 애플리케이션에 통합할 때 자산 ID와 EPC 번호를 센서 데이터와 함께 캡처할 수 있습니다.

인레이는 유연한 레이블에서 하드 태그에 이르기까지 다양한 트랜스폰더 형식으로 변환할 수 있습니다. 통합 센서 IC가 있는 QFN과 같은 기존 패키지 버전은 열악한 환경에서도 사용하기에 적합합니다.

Industry 4.0에 사용되는 통신 기술 비교(출처:Asygn)

예측 유지 관리 애플리케이션

배터리가 필요 없는 RFID 센서의 세계 시장은 배터리가 필요 없는 기술의 발전과 연구 개발 활동에 대한 더 큰 강조 덕분에 2030년에는 연평균 13.3%의 성장률로 20억 9,900만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. Prudour에 따르면

센서 IC는 이전에 스트레인 게이지 기반의 기존 센서 솔루션이 필요했거나 적절한 솔루션이 없었던 많은 산업 사례(예:파이프 왜곡 감지)에서 이미 사용되고 있습니다.

일반적으로 표준 스트레인 게이지에는 데이터를 PC로 전송하거나 제공하기 위해 신호 조절 회로, 아날로그-디지털 변환기 및 통신 장치가 필요합니다. 이제 필요한 모든 구성 요소를 하나의 칩에 결합할 수 있으며 UHF RFID를 통해 통신이 가능합니다. 배터리나 외부 센서가 필요하지 않습니다.

광범위한 일반 사용 사례는 마모 또는 고장을 예측하고 유지 보수 기술자가 주요 문제에 집중할 수 있도록 하고 예측 모델을 구축하기 위해 엄청난 양의 데이터를 생성할 수 있는 예측 유지 보수입니다. 교량 및 대형 건물과 같은 금속 상부 구조는 이러한 기술의 우수한 후보입니다. 승무원은 벌금이 부과되거나 값비싼 수리가 필요하거나 최악의 경우 부상을 초래할 수 있는 치명적인 고장이 발생하기 전에 수리에 주의를 기울일 수 있습니다. 자유 전력 센서를 제조 당시 콘크리트 블록에 내장하면 온도 또는 습도와 같은 중요한 매개변수에 실시간으로 액세스할 수 있어 건축업자, 건물 관리자 및 건물 사용자가 시간이 지남에 따라 구조를 모니터링할 수 있으므로 마음의 평화를 얻을 수 있습니다. 이해관계자.

중공업 장비 제조업체는 또한 수력 또는 풍력 발전 응용 분야에서 터빈 블레이드의 과열 감지와 같은 응용 분야에 이 기술을 사용하기를 원합니다. 압력 센서는 폭발이나 화재를 방지하기 위해 산업용 가스 병에도 사용할 수 있습니다. 또 다른 새로운 사례는 예를 들어 타이어에 내장된 압력 센서를 통해 차량 중량이나 하중을 측정할 수 있도록 칩을 엘라스토머에 통합하는 것입니다.

자유 전력 센서를 콘크리트에 내장하면 중요한 매개변수에 실시간으로 액세스할 수 있으므로 시간이 지남에 따라 구조를 모니터링할 수 있습니다. (출처:Asygn)

개발자들은 산업 응용 분야를 넘어 농업 및 의료 분야의 사용 사례를 목표로 삼고 있습니다. 리더기가 내장된 드론은 온실과 야외에서 온도, 습도 및 조명 상태를 모니터링할 수 있습니다. 귀표가 달린 가축은 현장에서 추적할 수 있으며 체온을 모니터링하여 질병을 감지할 수 있습니다. 또한 RFID 센서를 보철 장치에 통합하면 변형이나 온도 편차가 오작동을 드러낼 수 있으므로 기술자가 결함이 있는 보철물이 문제를 일으키기 전에 수리하거나 교체하여 환자를 지원할 수 있습니다.

업계는 이미 IoT를 완전히 수용했습니다. 이제 과제는 인더스트리 4.0 솔루션을 보다 간결하고 효율적으로 만들어 ROI를 극대화하는 것이며 배터리가 필요 없는 UHF RFID 기술이 그 길을 보여주고 있습니다.

—Frédéric Maricourt는 Asygn의 영업 이사입니다.

>> 이 기사는 원래 자매 사이트인 EE에 게시되었습니다. 타임즈 유럽.