Дипломная работа: Радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах
Список литературы
Аннотация
В данном дипломном проекте разработана радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах. Основными функциональными элементами устройства являются подложка с нанесенными на нее встречно-штыревыми структурами, прикрепляемая к контактным вывода метки антенна, а также согласующий элемент – индуктивность. Разработана методика расчета основных элементов метки, выбраны материал подложки, тип встречно-штырьевых преобразователей и отражательной системы. Также предложен технологический маршрут изготовления разрабатываемой метки. В качестве примера рассмотрен один из способов построения карты идентификации с использованием метки на ПАВ.
Введение
Ежегодный рост мирового товарооборота и масштабное увеличение числа грузоперевозок привело к созданию систем регистрации и идентификации подвижных и неподвижных объектов. Задачей любой системы идентификации является хранение информации об объекте с возможностью ее удобного считывания. Такие системы как правило содержат в своем составе считыватели и метки. Метка может содержать данные о типе объекта, стоимости, весе, температуре, данные логистики, или любой другой информации, которая может храниться в цифровой форме. Они могут быть выполнены в виде карт с магнитной полосой, штрих-кодов, электронных ключей, чиповых или бесчиповых карточек идентификации. Однако в дальнейшем нас будут интересовать системы дистанционного считывания информации об объекте, поэтому остановимся на наиболее распространенных системах штрихового кодирования и радиочастотной идентификации, выявим достоинства и недостатки каждой технологии. Далее определим основные цели и задачи по созданию устройства, позволяющего конкурировать с существующими аналогами. Основная часть дипломного проекта будет посвящена разработке радиочастотной идентификационной метки на ПАВ согласно техническому заданию.
1 Краткий обзор идентификационных меток
1.1 Штриховое кодирование
C помощью штрихового кода зашифрована информация о некоторых наиболее существенных параметрах продукции. Наиболее распространена Европейская система кодирования EAN [1]. Согласно этой системе, каждому виду изделия присваивается свой номер, состоящий чаще всего из 13 цифр (EAN-13). Типовой штрих-код представлен на рисунке 1.1.
Рис.1. - Типовой штрих-код
Цифровые обозначения:
1) Код страны;
2) Код изготовителя;
3) Код товара;
4) Контрольная цифра;
5) Знак товара, изготовленного по лицензии.
Основными преимущества штрихового кодирования являются простота реализации и низкая стоимость. Однако для целого ряда областей эта технология оказывается нерезультативной, особенно там, где требуется контроль перемещения объектов в реальном времени, интеллектуальные решения автоматизации, способность работать в жестких условиях эксплуатации. Все эти проблемы в состоянии решить радиочастотная идентификация, в частности радиочастотные идентификационные (РЧИД) метки.
1.2 Радиочастотные идентификационные метки
Радиочастотная идентификация – технология, использующая радиочастотное электромагнитное излучение для чтения/записи информации на устройство, называемое меткой [2].
На рисунке 1.2 приведена типовая конструкция РЧИД-метки.
Рисунок 1.2 - Типовая конструкция карты для бесконтактной радиочастотной идентификацией
В таблице 1.1 приведена сравнительная характеристика радиочастотной идентификации и штрихового кодирования [3][4].
Таблица 1.1 – Сравнительная характеристика радиочастотной идентификации и штрихового кодирования
| Характеристики технологии | РЧИД | Штрих-код |
| Необходимость в прямой видимости метки | Возможно чтение скрытых меток | Чтение невозможно без прямой видимости |
| Объем памяти | От 10 до 10000 байт | До 100 байт |
| Возможность перезаписи и многократного использования | Есть | Нет |
| Одновременная идентификация нескольких меток | До 200 меток | Невозможна |
| Характеристики технологии | РЧИД | Штрих-код |
| Устойчивость к воздействиям окружающей среды: механическому, температурному химическому, влаге | Повышенная прочность и сопротивляемость | Крайне легко повреждается |
| Срок жизни метки | Более 10 лет | короткий |
| Безопасность и защита от подделки | Подделка практически невозможно | Легко подделать |
| Идентификация движущихся объектов | Возможна | Затруднена |
| Идентификация металлических объектов | Возможна | Возможна |
| Подверженность помехам в виде электромагнитных полей | Есть | Нет |
| Дальность регистрации | До 100 м | До 4 м |
| Стоимость | Средняя | Низкая |
При работе с радиочастотной идентификацией необходимо учитывать некоторые ограничения. К ним относятся: относительно высокая стоимость; невозможность размещения под металлическими и экранирующими поверхностями; взаимные коллизии; подверженность помехам в виде электромагнитных полей. Разберем каждый из этих недостатков более подробно.
Стоимость пассивных РЧИД-меток превышает стоимость этикеток со штриховым кодом. Исходя из этого, использование радиочастотных меток целесообразно для защиты дорогих товаров от краж или для обеспечения сохранности изделий, переданных на гарантийное обслуживание. В сфере логистики и транспортировки грузов стоимость радиочастотной оказывается совершенно незначительной по сравнению со стоимостью содержимого контейнера, поэтому совершенно оправдано использование радиочастотных меток на упаковочных ящиках, паллетах и контейнерах.
Радиочастотные метки подвержены влиянию металла (это касается упаковок определенного вида - металлических контейнеров, иногда даже некоторых типов упаковки жидких пищевых продуктов, запечатанных фольгой). Это вовсе не исключает применение РЧИД, но приводит или к необходимости использования более дорогих меток, разработанных специально для установки на металлические поверхности или к нестандартным способам закрепления меток на объекте.
Подверженность систем радиочастотной идентификации помехам в виде электромагнитных полей от включенного оборудования, излучающего радиопомехи в диапазоне частот, используемом для работы РЧИД-системой. Необходимо тщательно проанализировать условия, в которых система РЧИД будет эксплуатироваться. Для систем UHF диапазона 868-869 МГц это практически не актуально (в этом диапазоне никакие другие приборы не работают), но низкочастотные метки, работающие на частоте 125 КГц подобному влиянию подвержены.
Из-за того, что сферы применения меток разнообразны, на их характеристики налагаются существенные ограничения по исполнению, размерам и стоимости. С этими характеристиками связаны различные классификации РЧИД-меток [5].