Dans l'entreposage intelligent et la gestion des actifs industriels, les étiquettes RFID sont fortement attachées aux surfaces telles que les étagères métalliques, les palettes métalliques, les boîtiers d'équipement, etc. Mais les ingénieurs découvriront bientôt un problème récurrent: des étiquettes du même lot, collées sur des cartons à des distances de lecture pouvant atteindre plusieurs mètres, collées sur des étagères métalliques, tombent à des dizaines de centimètres, voire sont totalement méconnaissables.

Ce n'est pas un problème de qualité d'étiquette, c'est le métal qui "mange" le signal. Les systèmes RFID fonctionnent généralement à des fréquences comprises entre 125 kHz et 960 MHz et la communication repose sur le champ magnétique alternatif généré par la bobine de l'antenne. Lorsque ce champ magnétique rencontre une surface métallique, des courants de Foucault se créent dans le métal et les courants de Foucault forment un champ magnétique inverse qui affaiblit gravement le champ magnétique efficace original de l'antenne. En outre, les surfaces métalliques réfléchissent également les signaux RF émis par les lecteurs et les enregistreurs, ce qui entraîne une confusion et une annulation mutuelle des signaux.

Comment l'isolant magnétique "sauve" le signal RFID blindé par le métal

Un séparateur RFID est un matériau fonctionnel utilisé entre une étiquette RFID et une surface métallique, souvent sous forme de feuille flexible ou de film composite. Sa fonction de base peut être comprise à deux niveaux.

Iii. Haute Perméabilité magnétique avec de faibles pertes magnétiques: une paire de paramètres nécessitant un équilibre précis

Les performances d'une feuille d'isolant magnétique sont déterminées conjointement par deux paramètres électromagnétiques clés.

• Partie réelle de la Perméabilité magnétique (μ '):Détermine la capacité du matériau à « guider» les lignes de champ magnétique. Plus μ 'est élevé, plus les lignes de champ magnétique ont tendance à se propager le long de l'intérieur du diaphragme plutôt que de pénétrer dans le métal. À la fréquence de fonctionnement de 13,56 MHz, les diaphragmes conventionnels ont une plage μ 'de 120 à 220 et peuvent être personnalisés en fonction des besoins d'adaptation de l'antenne. Dans la bande basse de 125 kHz, la Perméabilité magnétique initiale d'une feuille d'isolant nanocristallin peut atteindre 3000 à 8000.
• Tangente angulaire des pertes magnétiques (tanδ = μ "/ μ '):Détermine la proportion d'énergie que le matériau consomme par lui - même lorsqu'il dirige le flux magnétique. Plus le μ "est faible, moins le matériau perd de l'énergie magnétique en énergie thermique, plus le facteur de qualité (valeur Q) de l'antenne de l'étiquette est élevé et plus la distance de lecture et d'écriture est longue. Pour les applications HF / NFC à 13,56 MHz, le Tan δ de la feuille magnétique à faible perte magnétique peut être contrôlé à ≤ 0,1.

Système de matériaux: la logique de sélection de ferrite et de nanocristaux

Le système de matériaux principal actuel des lames d'espacement RFID comprend deux grandes catégories de Ferrites et de nanocristaux, dont les différences de performance déterminent les scénarios applicables respectifs.

V. Conception d'épaisseur: l'efficacité et le compromis d'ingénierie de l'espace

L'épaisseur de l'isolant n'est pas plus épaisse, mieux c'est. L'augmentation initiale de l'épaisseur augmente considérablement la capacité de shunt du flux magnétique, mais au - delà d'une certaine valeur, les gains diminuent, tout en entraînant une perte de volume, de poids et de flexibilité. Les données de mesure du laboratoire des sciences et technologies de l'Advanced House montrent que, dans des conditions où l'étiquette NFC 13,56 MHz est fixée à la surface de la plaque d'aluminium, la lame d'espacement de 0,05 mm peut augmenter la distance de lecture de 32%, de 0,10 mm de 50%, de 0,20 mm de 65% et de 0,30 mm de 68%. Pour la plupart des applications HF / NFC, 0,10 à 0,20 mm est le meilleur point d'équilibre entre les performances et la structure; Pour une conception ultra - mince, la feuille flexible de 0,05 mm permet une récupération des performances supérieure à 30%.

Paramètres de performance clés et points clés de sélection

Le site Web de la Haute école de technologie et les données publiques de l'industrie, les paramètres clés de sélection de l'isolant RFID sont les suivants:

Source des données: Advanced House (Shenzhen) Technology Co., Ltd

Les ingénieurs devraient se concentrer sur les dimensions fondamentales suivantes lors de la sélection du type:

• Correspondance de fréquence de travail:Les exigences de Perméabilité magnétique, de perte et d'épaisseur des lames d'espacement varient considérablement entre les systèmes RFID de différentes bandes de fréquences. La bande basse (125 kHz / 134,2 kHz) est préférentiellement choisie pour les nanotranches à haute Perméabilité magnétique; La bande haute (13,56 MHz) doit tenir compte de la Perméabilité magnétique et des faibles pertes, la préférence étant donnée aux plaques magnétiques composites Ferrite ou Ferrite / Nanocristal; La bande ultra - haute fréquence (860–960 MHz) doit éviter les désaccordages de l'antenne causés par des matériaux diélectriques élevés.
• Adaptation de l'environnement métallique:Scène où l'étiquette s'adapte directement à la surface métallique, nécessitant des produits de μ 'plus élevés pour renforcer l'effet d'isolation; Scène où les étiquettes ont un certain espacement par rapport à la surface métallique, des produits avec un μ 'inférieur peuvent être sélectionnés.
• Espace d'installation:Dans les scénarios où l'espace est extrêmement restreint pour les cartes à puce, les dispositifs portables, etc., la préférence doit être donnée aux feuilles d'isolant nanocristallin flexibles ultraminces (qui peuvent être aussi minces que 0,03 mm); Dans les scénarios tels que les étagères industrielles qui ne sont pas sensibles à l'épaisseur, des produits plus épais peuvent être sélectionnés pour un effet d'isolation plus élevé.
• Fiabilité environnementale:Après 1000 heures de test de vieillissement à 85 ° C / 85% RH, l'atténuation de la distance de lecture est inférieure à 5%, répondant aux exigences environnementales industrielles et automobiles.

Vii. Carte d'application: de la logistique intelligente à l'automatisation industrielle

Viii. Conclusion

L'essence de l'espaceur RFID est de « réparer un chemin autour du métal» avec des matériaux à haute Perméabilité magnétique pour les lignes de champ magnétique de l'antenne RFID. Il ne modifie pas le Protocole de communication, n’amplifie pas la puissance du signal – il modifie simplement la distribution spatiale des lignes de champ magnétique, permettant au champ magnétique qui aurait dû être « court - circuité » par le métal de revenir dans la zone active de l’antenne.

L'évolution des matériaux, de la ferrite aux nanocristaux, reflète la nécessité d'une mise à niveau de la technologie RFID de la « reconnaissance de l'énergie» à la « reconnaissance précise». Les matériaux nanocristallins, avec leur Perméabilité magnétique élevée, leur sensibilité magnétique saturée élevée, leur flexibilité ultra - fine et leur stabilité dans un large domaine de température, deviennent le choix dominant pour les étiquettes UHF résistantes aux métaux et les dispositifs NFC portables. Comprendre la relation synergique de μ 'avec tanδ, les limites de performance des différents systèmes de matériaux entre la fréquence et l'épaisseur - telles sont les clés pour améliorer les séparateurs RFID d'une « feuille de matériau magnétique» à une « Décision d'ingénierie».