Etiqueta de RFID em UHF para objetos metálicos

Abstract

A identificação de objetos através de ondas de radiofrequência ou RFID (Radio Frequency Identification) é uma tecnologia onde uma etiqueta, colocada em um objeto, tem suas informações lidas por um sistema de processamento remoto. Embora esta não seja uma tecnologia recente, sua utilização tem apresentado constante crescimento nos últimos anos.Atualmente, RFID é apontada com uma das principais tecnologias habilitadoras da internet do futuro, a Internet das Coisas, IoT (Internet of Things).Operando principalmente em faixas destinadas para o uso de aplicações médicas, científicas e industriais, ISM (Industrial, Scientific and Medical), sistemas de RFID apresentam diferentes características em função da banda de frequências utilizada. Em UHF (Ultra High Frequency), os sistemas de RFID que fazem uso de etiquetas passivas, são considerados como uma solução com bom desempenho para a identificação de objetos em distâncias que variam de alguns poucos centímetros a vários metros.Contudo, a distância de identificação depende do material que constitui um dado objeto.Por exemplo, metais estão entre os materiais que degradam significativamente o desempenho de sistemas de RFID em UHF, reduzindo a distância de identificação.Diversas soluções de etiquetas têm sido desenvolvidas com o objetivo de torná-las, o máximo possível, insensíveis à presença do metal. Alguns diferentes tipos de antenas foram propostas, entre as quais se destacam as que possuem um plano-terra inerente a sua estrutura, como a de microfita e a planar de F-Invertido, PIFA (Planar Inverted-F Antenna). Uma revisão destas soluções é realizada nesta dissertação.Este trabalho descreve o projeto de uma etiqueta passiva de RFID em UHF, baseado em uma PIFA, para identificação de objetos metálicos colocados em distâncias maiores que oito metros, aproximadamente. O principal objetivo de uso da etiqueta é na identificação de objetos com razoáveis dimensões tais como containers, chapas, canos, etc., frequentemente encontrados em ambientes industriais e armazéns de estocagem. Uma forma diferente de alimentação do sinal de radiofrequência para a antena é desenvolvida. Simulações eletromagnéticas e medições indicam um bom desempenho da etiqueta em uma ampla faixa de frequências, que abrange as principais bandas de operação de RFID em UHF no mundo.

Etiqueta passiva de RFID com sensor de corrente elétrica

“…Com o intuito de compreender as possíveis vantagens e limitações de etiquetassensores RFID, apresentam-se, a seguir, de forma sucinta, os elementos de um sistema RFID em UHF, com ênfase na descrição das etiquetas. Na Figura 2.1 destacam-se os principais elementos de um sistema RFID típico [43].…”

“…O processo de identificação de uma etiqueta passiva por um leitor de RFID em UHF pode ser resumido em três passos principais [43]: P1 -A portadora, onda incidente sobre a antena da etiqueta, está sempre sendo transmitida pelo leitor durante a comunicação em modo CW (Continuous Wave) ou modulada por sinais de comandos do sistema. A etiqueta recebe e retifica a portadora modulada ou não, emitida pela antena do leitor, e gera uma tensão contínua para a alimentação do CI.…”

“…Em consequência, o objeto não será identificado. Na Figura 2.3, é apresentado o diagrama de blocos de uma etiqueta passiva típica de RFID em UHF onde observa-se o circuito retificador do CI conectado aos terminais da antena da etiqueta [43]. A função do retificador é converter o sinal de RF recebido nos terminais do CI em uma tensão contínua que alimenta os outros circuitos internos.…”

“…Na análise de um sistema de RFID em UHF típico, operando no espaço livre, o balanceamento de potência (link budget) nos enlaces [43] é mostrado na Figura 2.4.…”

Simulação de tag RFID UHF passiva para rastreamento de paletes contendo produtos líquidos

“…As mais variadas geometrias de antenas de RFID tem sido estudadas pela comunidade científica, como as apresentadas por (SHEN & LIN, 2016), (ZIYUAN et al, 2016), (QUIROZ et al 2013) entre outros e muitas dessas geometrias têm como base o dipolo de meia onda (BARBIN, 2015).…”