Material absorbenteEs un material compuesto con una excelente capacidad de absorción de ondas electromagnéticas. Este material absorbente de ondas es un material compuesto formado por refinar físicamente la aleación y tratarla con un campo magnético para formar una aleación magnética de alta permeabilidad magnética y dispersarla uniformemente en un polímero. En aplicaciones de ingeniería, además de exigir que el material absorbente de ondas tenga una alta tasa de absorción de ondas electromagnéticas en una banda ancha, también requiere que tenga propiedades de masa ligera, resistencia a la temperatura, resistencia a la humedad y resistencia a la corrosión.
Los materiales absorbentes utilizan metales de alta conductividad magnética y alta pérdida para cristalizar en una variedad de aleaciones magnéticas blandas en moléculas ultrafinas, apilados en capas de películas delgadas, la banda ancha puede absorber eficientemente el ruido de microondas generado por componentes electrónicos, módulos y corrientes superficiales, proporcionando excelentes soluciones EMC para varios equipos electrónicos. este material absorbente puede lograr las principales áreas de aplicación ultrafinas: teléfonos móviles, equipos electrónicos, equipos de alta frecuencia, dispositivos activos de microondas, cajas de blindaje, supresión de ruido de radares y sistemas de comunicación de microondas, anti - interferencia electromagnética y otros campos tecnológicos, de acuerdo con diferentes bandas de aplicación, puede ajustar la fuerza y fórmula de los materiales funcionales para hacer adhesivos absorbentes de ondas electromagnéticas de diferentes grosores y eficacia. Los principios principales son:
1. las partículas conductoras rellenas en el material absorbente de ondas entran en contacto entre sí cuando se llena un cierto número de partes de volumen, formando un Estado continuo de electrones. cuando el campo electromagnético externo va al exterior del caucho conductor, las fuertes ondas electromagnéticas golpean al electrón libre de las partículas conductoras. los electrones libres se mueven libremente. los electrones libres Forman campos magnéticos contrarios al campo electromagnético externo durante el movimiento. los campos magnéticos internos y externos se compensan entre sí para debilitar las ondas de interferencia electromagnética.
2. otro principio del material absorbente es la conversión de energía, la Ley de conservación de energía, las ondas electromagnéticas golpean a los electrones libres, durante el Movimiento de los electrones libres, debido a que las partículas conductoras tienen cierta resistencia, producen calor, es decir, ondas de interferencia electromagnética - energía cinética de movimiento de electrones libres - Energía térmica, para debilitar las ondas de interferencia electromagnética.
El principio del material absorbente de ondas es utilizar el absorbedor de microondas magnético como el cuerpo principal para convertir las ondas electromagnéticas emitidas por el equipo electrónico en energía térmica en forma de pérdida de aislamiento, pérdida magnética y pérdida de resistencia para lograr el efecto de reducir la radiación electromagnética, que tiene las características de alta conductividad magnética y ancho de banda opcional, y se puede desarrollar direccionalmente en bandas de frecuencia específicas.
El material absorbente tiene buenas características de absorción en el rango de 10 MHz a 6 ghz, lo que puede evitar interferencias electromagnéticas o fugas causadas por reflejos secundarios. Los productos son principalmente tipos de parches absorbentes de ondas, que también se pueden procesar en varias formas de acuerdo con las necesidades de los clientes. La placa absorbente de ondas se puede utilizar en el interior de la cavidad del dispositivo electrónico de computadoras portátiles, teléfonos móviles, gabinetes de comunicación, etc.
Material absorbenteEl efecto de absorción de las ondas electromagnéticas es bueno, la frecuencia de absorción es amplia, se pueden personalizar productos de acuerdo con la banda de frecuencia requerida por el cliente, el grosor es delgado y la relación calidad - precio es alta, y el uso y el alcance de aplicación son amplios. El nombre completo en inglés de RFID es Radio frency identification, identificación por radiofrecuencia, también conocida como etiqueta electrónica, identificación por radiofrecuencia inalámbrica, chip electrónico de inducción, tarjeta de proximidad, tarjeta de inducción, tarjeta sin contacto, Código de barras electrónico. La identificación por radiofrecuencia RFID es una tecnología de identificación automática sin contacto, que identifica automáticamente el objeto objetivo y obtiene datos relevantes a través de señales de radiofrecuencia. el trabajo de identificación puede funcionar en varios entornos hostiles sin intervención manual. La tecnología RFID puede identificar objetos en movimiento de alta velocidad e identificar múltiples etiquetas al mismo tiempo, lo que es rápido y conveniente de operar. Los productos de radiofrecuencia de corta distancia no tienen miedo de ambientes hostiles como manchas de aceite y contaminación por polvo, y pueden reemplazar los códigos de barras en tales entornos, como rastrear objetos en la línea de montaje de la fábrica. Los productos de radiofrecuencia de larga distancia se utilizan principalmente en el transporte, con distancias de identificación de hasta decenas de metros, como tarifas automáticas o identificación de vehículos.
Después de más de diez años de desarrollo, la industria RFID de China ha madurado su tecnología, especialmente en los últimos dos años, en el contexto de que el Estado alienta activamente y promueve vigorosamente el desarrollo saludable de la industria, con el avance continuo de varios factores en Internet de las cosas, ha mantenido una tendencia de desarrollo en constante aumento. La industria también ha llegado a un consenso sobre la formulación de estándares de frecuencia para rfid. En la actualidad, la frecuencia más común a nivel internacional es de 13,56 mhz, y la tecnología RFID de alta frecuencia de 13,56 MHz es ampliamente utilizada en tarjetas de autobús y pagos móviles, especialmente en Corea del sur, Japón y otros lugares, debido a su rendimiento estable y precio razonable, su rango de distancia de lectura coincide con el rango de distancia de Aplicación real. Las etiquetas electrónicas RFID a menudo se acompañan de su uso en entornos metálicos. cuando las etiquetas electrónicas RFID se acercan al metal, debido a que el metal tiene una fuerte reflexión sobre las ondas electromagnéticas, irán acompañadas de un debilitamiento de la señal, la distancia de lectura de la tarjeta se acercará y la interferencia grave causará un fallo de lectura de la tarjeta. La solución común actual es pegar una capa de material absorbente de ondas en la parte posterior de la etiqueta electrónica.Material absorbenteTiene un mayor uso en la reducción de ruido de equipos electrónicos, absorción de ondas y emc, y los expertos también han hecho muchos modelos para explicar cómo funciona, formando muchos conocimientos teóricos, pero la desventaja es que estas teorías son más complejas y difíciles de entender para algunos lectores que no están en el campo. Combinado con los muchos problemas encontrados por muchos ingenieros en el uso actual, este artículo tomará como ejemplo el uso de materiales absorbentes de ondas por el sistema RFID pasivo de 13,56 mhz, que se explicará en un lenguaje simple, simple y popular, con la esperanza de ayudar a los lectores.
1. composición del sistema RFID
El sistema RFID consiste en una etiqueta electrónica o una tarjeta inteligente sin contacto colocada sobre el objeto identificado (como un teléfono inteligente con función de cepillado) y un dispositivo para dar instrucciones a la etiqueta electrónica y recopilar información de retroalimentación de la etiqueta electrónica, también conocida como lector de tarjetas RFID o lector. Como se muestra en la figura 1, para que otros dispositivos puedan mostrar o usar estos datos, generalmente también se puede instalar una interfaz con el Protocolo RS232 en el lector, de modo que se pueda transmitir información con el dispositivo externo.
Por lo tanto, la etiqueta electrónica pasiva, por lo que la energía necesaria para el funcionamiento del CHIP y la memoria en la etiqueta electrónica debe ser proporcionada por el lector, la comunicación entre el lector y la etiqueta electrónica se realiza a través del principio de acoplamiento electromagnético, y la energía de la etiqueta electrónica es generada por la antena de bobina del lector a través del acoplamiento electromagnético.
El campo magnético de alta frecuencia es generado por la bobina de antena del lector, y luego el campo magnético pasa por la sección transversal de la bobina y el espacio alrededor de la bobina. Según la frecuencia de uso de la etiqueta de 13,56 mhz, su longitud de onda es de 22,1 m, que es mucho mayor que la distancia entre la antena del lector y la etiqueta electrónica, por lo que el campo electromagnético entre la distancia del lector y la antena se puede tratar como un simple campo magnético alternativo.
Al ajustar la bobina de antena y el capacitor de la etiqueta electrónica para formar un circuito de resonancia, se ajusta a la frecuencia de transmisión designada por el Lector de 13,56 mhz, de modo que, de acuerdo con la resonancia del circuito, el voltaje generado en la inducción de la bobina en la etiqueta alcanza su valor máximo. Por su parte, la eficiencia de transmisión de potencia entre la bobina de antena y la etiqueta electrónica del lector es proporcional al número de vueltas de la bobina en la etiqueta, el área rodeada por la bobina, el ángulo relativo entre los dos y la distancia entre ellos, que también es la razón por la que la distancia de lectura de la tarjeta de etiqueta RFID tiene ciertos límites.
Para las etiquetas electrónicas RFID utilizadas a 13,56 mhz, su distancia máxima de lectura y escritura suele ser de unos 10 centímetros, y el consumo de corriente del chip es de aproximadamente 1 Ma. Porque con el aumento de la frecuencia, la inducción de la bobina de etiqueta electrónica necesaria se manifiesta como una disminución del número de vueltas de la bobina, generalmente en esta frecuencia, el número típico de vueltas es de 3 a 10 vueltas.
La distancia de lectura de la tarjeta de etiqueta RFID no solo está relacionada con sí misma, sino también con su entorno. Al utilizar sistemas de identificación por radiofrecuencia acoplados inductivamente, a menudo se plantea el requisito de instalar antenas de lectores o etiquetas electrónicas directamente en superficies metálicas. Sin embargo, es imposible instalar una antena magnética directamente en una superficie metálica.
Debido a que el flujo magnético de la antena atraviesa la superficie metálica y produce un vórtice inducido, según la Ley de lenz, el vórtice reaccionará al campo de la antena y atenuará rápidamente el campo magnético en la superficie metálica, hasta el punto de que la distancia de lectura de datos entre el lector y la etiqueta electrónica se verá muy afectada, e Incluso puede haber errores de lectura o fallos de lectura. El resultado es el mismo, independientemente del campo magnético generado por la propia bobina instalada en la superficie metálica o cerca del campo de la placa metálica desde el exterior (la etiqueta electrónica está en la superficie metálica).
2. principio de absorción de materiales absorbentes en la RFID
El material absorbente es un tipo de material con alta permeabilidad magnética.Materiales funcionales magnéticosPor lo general, algunos absorbentes se llenan uniformemente en materiales poliméricos y se hacen a través de procesos especiales. En comparación con los materiales absorbentes tradicionales, este tipo de materiales absorbentes de alto rendimiento para 13,56 MHz tienen diferentes propiedades, caracterización y principios de uso. Los materiales absorbentes tradicionales se utilizan principalmente en enfrentamientos militares, algunos aviones, buques de guerra y tanques blindados que ocultan y confunden el reconocimiento por radar del oponente, tienen segmentos de microondas con una frecuencia de uso extremadamente alta, y el análisis de uso también es un modelo de campo lejano. Los materiales absorbentes mencionados en este artículo, principalmente para los imanes conductores utilizados en equipos electrónicos civiles para proporcionar rutas para campos magnéticos, tienen las características de alta conductividad magnética y baja pérdida magnética a la frecuencia de uso, mientras que cuando están por encima de la frecuencia de uso, la pérdida aumentará, etc., y tienen la naturaleza de filtros de paso bajo. Sin embargo, debido a sus ventajas de flexibilidad y fácil instalación, ahora es favorecido por más y más ingenieros de I + D.
A continuación se compara específicamente la aplicación especial de materiales absorbentes de ondas en productos de etiquetas electrónicas, al tiempo que se resuelve el problema anterior de que las etiquetas electrónicas mejoradas no pueden comunicarse normalmente cuando se encuentran con placas metálicas.
A) indica que la propagación de un campo electromagnético por un objeto no metálico y no magnético básicamente no se ve afectada, o en la dirección original, lo que equivale a la propagación de ondas electromagnéticas en el espacio libre, por lo que la energía y la dirección del campo electromagnético no se ven perturbadas. Por su parte, la figura 3 (b) es una placa metálica con buenas propiedades eléctricas adherida a la figura 3 (a), en la que se puede ver claramente que la dirección de la línea de fuerza magnética ha cambiado mucho. Se manifiesta principalmente en los cambios en el campo magnético antes y después de la placa metálica, que se llama fenómeno de blindaje.
No hay campo magnético detrás de la placa metálica, y la dirección frente al campo magnético incidente también producirá un campo magnético opuesto a la dirección del campo magnético incidente debido a la corriente de vórtice generada por la placa metálica, debilitando así el campo magnético e incluso compensando completamente el campo magnético original. El problema, por su parte, se puede resolver a partir de la solución mostrada en la figura 3 (c), es decir, después de pegar un material absorbente de ondas (placa) en la superficie de la placa metálica frente a la dirección del campo electromagnético incidente, puede proporcionar efectivamente un camino efectivo para la transmisión del campo magnético, por lo que debido a la existencia del material absorbente de ondas, el efecto de vórtice de la placa metálica se evita efectivamente.
Del mismo modo, cuando la etiqueta electrónica RFID se acerca a la placa metálica, como se muestra en la figura 4 (a), también se produce el efecto similar anterior, mientras que la frecuencia de resonancia de la bobina, fr, cambiará y la FRS se moverá hacia la baja frecuencia, cuando la capacidad de comunicación de la etiqueta electrónica disminuirá considerablemente y la distancia de lectura de la tarjeta se verá gravemente perturbada.
La inserción de un material magnético de alta conductividad magnética entre la bobina y la superficie metálica, como se muestra en la figura 4 (b), permitirá evitar en gran medida la generación de vórtices, de modo que las etiquetas electrónicas puedan utilizarse con tranquilidad en la superficie metálica. Al instalar la antena en una hoja magnética, se debe tener en cuenta que la inducción de la antena de bobina de retorno aumenta significativamente debido a la Alta conductividad magnética del material magnético, por lo que es necesario reajustar la frecuencia de resonancia o junto con la red de emparejamiento (tanto en el interior del lector como en el exterior).
3. observaciones finales
A medida que las normas internacionales de control de la interferencia electromagnética se vuelven cada vez más estrictas, China también está en línea con los estándares internacionales, acelerando el control del ruido electromagnético, especialmente los productos electrónicos. Por lo tanto, cómo lograr que los productos electrónicos cumplan con estos requisitos será un curso importante. Después de estos años de desarrollo, los materiales absorbentes han hecho grandes progresos, pero a medida que los requisitos electrónicos son cada vez más altos, los materiales absorbentes también se desarrollarán en términos de espesor delgado, alto rendimiento y peso ligero, bajo la premisa de que la frecuencia de uso será cada vez mayor, que también es la fuerza motriz del progreso de los materiales.
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