Em armazenamento inteligente e gestão de ativos industriais, as etiquetas RFID estão amplamente ligadas a superfícies como prateleiras de metal, paletas de metal e caixas de equipamento. Mas os engenheiros em breve descobrirão um problem a recorrente: rótulos do mesmo lote podem ser lidos a vários metros de distância quando ligados a caixas de cartão, mas quando ligados a prateleiras de metal, caim fortemente a dezenas de centímetros ou até se tornam completamente desconhecidos.

Isto não é um problema de qualidade com as etiquetas, mas sim o metal "comer" o sinal. A frequência operacional dos sistemas RFID é geralmente entre 125kHz e 960MHz, e a comunicação depende do campo magnético alternado gerado por bobinas de antena. Quando este campo magnético encontra uma superfície metal, correntes de eddy são geradas no metal, que formam um campo magnético inverso e severamente enfraquecem o campo magnético efetivo da antena. Além disso, a superfície metal também refleterá os sinais de frequência de rádio emitidos pelo leitor/escritor, causando confusão de sinais e cancelação mútua.

2[UNK] Como "resgatar" sinais RFID protegidos por metal com barreiras magnéticas

O separador magnético RFID é um material funcional usado entre etiquetas RFID e superfícies metálicas, geralmente sob a forma de folhas flexíveis ou filmes compostos. Suas funções fundamentais podem ser entendidas de dois níveis.

3[UNK] Alta permeabilidade magnética e baixa perda magnética: um par de parâmetros que requerem equilíbrio preciso

O desempenho do separador magnético é determinado por dois parâmetros eletromagnéticos chave.

• Parte real da permeabilidade magnética (μ '):A habilidade do material para guiar as linhas de campo magnético é determinada. Quanto maior o μ ', mais inclinadas são as linhas de campo magnético para se propagar ao longo do interior do separador magnético, em vez de penetrar no metal. Em uma frequência de trabalho de 13,56MHz, a gama μ de separadores magnéticos convencionais é de 120 a 220, que pode ser personalizada de acordo com os requisitos de correspondência da antena. A baixa frequência de 125kHz, a permeabilidade magnética inicial do separador magnético nanocristalino pode atingir 3000 a 8000.
• Tangente de perda magnética (tanque δ=μ ″/μ ′):Ela determina a proporção de energia consumida pelo próprio material quando orienta o fluxo magnético. Quanto menor o microsegundo, menor a perda do material na conversão da energia magnética em energia térmica, maior o fator de qualidade (valor Q) da antena de etiqueta, e mais longe a distância de leitura-escrita. Para aplicações de 13,56MHz HF/NFC, o tanque δ da folha de isolamento de baixa perda magnética pode ser controlado dentro de ≤ 0,1.

4[UNK] Sistema material: lógica de seleção de ferritos e nanocristais

Os sistemas principais de material para separadores RFID incluem atualmente ferritos e nanocristais, e as diferenças de desempenho entre os dois determinam seus respectivos cenários aplicáveis.

5[UNK] Design de espessura: equilíbrio de engenharia entre eficiência e espaço

A espessura do separador magnético não é necessariamente mais espessura quanto melhor. No estágio inicial, aumentar a espessura pode melhorar significativamente a capacidade de desvio do fluxo magnético, mas depois de ultrapassar um determinado valor, os benefícios diminuem, ao mesmo tempo causando perdas de volume, peso e flexibilidade. Dados experimentais do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia Laboratório mostram que sob a condição de 13,56MHz etiquetas NFC ligadas à superfície de placas de alumínio, um separador magnético de 0,05mm pode aumentar a distância de leitura em 32%, 0,10mm em 50%, 0,20mm em 65% e 0,30mm em 68%. Para a maioria das aplicações HF/NFC, 0,10 a 0,20 mm é o ponto de equilíbrio ótimo entre desempenho e estrutura; Se é necessário um design ultra fino, uma folha flexível de 0,05 mm pode alcançar mais de 30% recuperação de desempenho.

6[UNK] Parâmetros de desempenho chave e pontos de seleção

Com base no site oficial do Instituto Avançado de Tecnologia e informação pública da indústria, os parâmetros chave de seleção dos separadores magnéticos RFID são os seguintes:

Fonte de dados: Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.

Os engenheiros devem prestar atenção às seguintes dimensões essenciais ao selecionar:

• Coincidência de frequência de trabalho:Há diferenças significativas na permeabilidade magnética, perda e espessura dos sistemas RFID em diferentes faixas de frequência. Os nanocristais de alta permeabilidade são preferidos para a faixa de baixa frequência (125kHz/134,2kHz); Na faixa de alta frequência (13,56MHz), deve ser considerada tanto permeabilidade magnética como baixa perda, e preferir folhas magnéticas compostas de ferrito ou ferrito/nanocristalina; A banda de ultra alta frequência (860-960MHz) deve evitar o detonamento de antenas causado por materiais dielétricos altos.
• Adaptação ao ambiente metálico:A cena em que o rótulo está ligado diretamente à superfície metal requer um produto μ maior para aumentar o efeito de isolamento; Em cenários em que há uma certa distância entre o rótulo e a superfície metal, podem ser selecionados produtos com μ menor.
• Espaço de instalação:Em cenários em que o espaço é extremamente limitado, como cartões inteligentes e dispositivos portables, separadores magnéticos de nanocristalinas flexíveis ultra finos (que podem ser tão finos como 0,03mm) devem ser priorizados; Em cenários como prateleiras industriais que não são sensíveis à espessura, produtos mais espessos podem ser escolhidos para alcançar maiores efeitos de isolamento.
• Fiabilidade ambiental:Após 1000 horas de testes de envelhecimento em condições de RH de 85 ° C/85%, a atenuação da distância de leitura do chip de isolamento RFID do Instituto Avançado Tecnológico é inferior a 5%, satisfazendo os requisitos de ambientes industriais e automóveis.

7[UNK] Paisagem de Aplicações: Da Logística Inteligente à Automatização Industrial

8[UNK] Conclusão

A essência dos separadores magnéticos RFID é usar materiais de alta permeabilidade magnética para "construir um caminho ao redor do metal" para as linhas de campo magnético das antenas RFID. Não muda o protocolo de comunicação nem amplifica o poder do sinal - só muda a distribuição espacial das linhas de campo magnético, permitindo que o campo magnético que deveria ter sido "curto circuito" pelo metal volte à área efetiva da antena.

A evolução de materiais de ferrito para nanocristais reflete a modernização da tecnologia RFID de "reconhecível" para "precisamente reconhecível". Materiales nanocristalinos estão se tornando a escolha principal para etiquetas anti-metal ísticas UHF e dispositivos NFC portables devido a sua alta permeabilidade magnética, alta magnetização de saturação, flexibilidade ultra fina e estabilidade de ampla gama de temperaturas. Entender a relação sinergista entre μ 'e tan δ, bem como os limites de desempenho entre frequência e espessura em diferentes sistemas materiais - estas são as chaves para atualizar separadores RFID de "um único material magnético" para "decisões de engenharia".