Ngjitëset e matjes së forcës RFID ripërcaktojnë matjen e saktë

Çdo dy objekte në kontakt do të ushtrojnë një forcë të caktuar mbi njëri-tjetrin, e cila mund të jetë për shkak të gravitetit ose kontaktit mekanik, siç është pesha e objektit në platformë ose kontakti i dy kockave në nyjen e gjurit të njeriut. Për të matur këtë forcë në mënyrë më efektive dhe të përshtatshme, një ekip kërkimor në Universitetin e Kalifornisë, San Diego zhvilloi një matje ultra të hollë të forcës RFID "ngjitës" për të ndihmuar në matjen e këtyre fenomeneve.

ForceSticker u zhvillua nga integrimi i dy komponentëve kryesorë: një kondensator i vogël me trashësi vetëm disa milimetra dhe rreth madhësisë së një kokrre orizi, dhe një etiketë komerciale RFID me frekuencë ultra të lartë 900 MHz. Studiuesit integruan dy komponentët në mënyrë që ata të mund të masin forcën e aplikuar dhe të transmetojnë me valë informacionin në një lexues standard RFID.

Një shtresë e hollë polimeri fleksibël vendoset midis dy shiritave bakri përçues të kondensatorit për të formuar kondensatorin. Kur një forcë e jashtme vepron mbi polimerin, ai ngjesh, duke bërë që shiritat e bakrit të lëvizin më pranë njëri-tjetrit, duke rritur ngarkesën brenda kondensatorit.

Dizajni i kësaj ngjitëseje matëse të forcës u frymëzua nga vëzhgimi i mprehtë i ndryshimeve në kapacitet. Kur aplikohet një forcë e jashtme, polimeri ngjesh, duke tërhequr shiritat e bakrit më afër njëri-tjetrit, duke rritur kështu kapacitetin. Me këtë dizajn, kërkuesit mund të vlerësojnë aftësitë e ndërrimit të sensorit bazuar në një dizajn të optimizuar të diapazonit të kapacitetit që rrjedh nga modelimi matematikor RF dhe të kryejnë simulime multifizike në COMSOL.

Në aplikimin aktual të ForceSticker, studiuesit përdorën dy të ndryshme të zbatimit të sensorëve polimerë me shtresa të ndryshme 4×2 mm (apo 4 × 2 mm të ndryshme të sensorëve të ndryshueshëm me nivele të shkallës flex. polimer me bazë silikoni i katalizuar nga platini) dhe neopreni që mbulojnë intervalet 0 deri në 6 N dhe 0 deri në 40 N, gabimet e leximit janë përkatësisht 0,25 N dhe 1,6 N. Për më tepër, ata e testuan ForceStickerin mbi 10,000 herë me stres dhe nuk gjetën reduktim domethënës të gabimeve.

Kjo etiketë pasive RFID përdor shpërndarjen e pasme për energji dhe transmetim të të dhënave. Ai merr sinjalin e radios hyrëse nga lexuesi RFID, modifikon sinjalin përmes ndryshimeve elektrike të shkaktuara nga kondensatori dhe më pas pasqyron sinjalin e modifikuar përsëri te lexuesi RFID, i cili e interpreton dhe e shndërron atë në fuqi. Kjo metodë fut drejtpërdrejt transformimin e fazës RF analoge të gjeneruar nga sensori në shtegun e kanalit me valë të etiketës elektronike RFID, duke krijuar një lidhje analoge-dixhitale të shpërndarjes së pasme.

Në procesin e arritjes së integrimit të sensorit, një sfidë kryesore është dizajnimi i ndërfaqes së sensorit. Për të mundësuar integrimin e sensorëve pa humbur besnikërinë e sinjalit, studiuesit përdorën një qasje të përcjellës valësh koplanare me rezistencë të përputhur. Për më tepër, për të marrë këtë akordim të ndjeshmërisë, kondensatori duhet të ketë një "vlerë nominale" të projektuar siç duhet; me forcë zero. Kjo përcaktohet nga ekuacione të ndryshme jolineare që modelojnë këtë situatë, duke marrë parasysh rezistencën dhe koeficientin e reflektimit të linjës së transmetimit.

Kur simulonin ndërfaqen midis sensorëve kapacitiv dhe identifikimit dixhital RFID, studiuesit e bënë këtë duke futur sensorin midis një antene dhe një etikete RFID me dy paralele. Megjithatë, studiuesit vërejnë se ekzistojnë dy të ashtuquajturat "degjeneruar" zgjidhje (që do të thotë të paktën një variabël themelor është zero). Një nga zgjidhjet supozon që të gjitha ndryshimet e fazës reflektohen drejtpërdrejt nga sensori dhe asnjë sinjal nuk arrin në modulin RFID. Një zgjidhje tjetër supozon që mënyra e ndërrimit kapacitiv të sensorit funksionon në të vërtetë. Të dyja zgjidhjet ofrojnë udhëzime për optimizimin e mëtejshëm të teknologjisë.

Në përgjithësi, ky ekip në Universitetin e Kalifornisë, San Diego (UCSD) ka demonstruar se çfarë është e mundur në përparimet Inxhinierike duke zhvilluar ForceSticker, një ngjitës inovativ për matjen e forcës. Duke integruar mikrokondensatorët dhe etiketat komerciale RFID, ata krijuan një pajisje që mat forcën e aplikuar dhe transmeton informacionin me valë.

"Njerëzit lindin me një aftësi të natyrshme për të ndjerë forcën," Dinesh Bharadia, një profesor në Shkollën e Inxhinierisë në UC San Diego, tha në një deklaratë nga shkolla. "Kjo na jep mundësinë për të ndërvepruar pa probleme me mjedisin tonë dhe i lejon klinikët të kryejnë procedura delikate kirurgjikale. .Sjellja e kësaj aftësie për të ndjerë forcat në pajisjet elektronike dhe implantet mjekësore mund të revolucionarizojë shumë industri."

Dhe kjo teknologji jo vetëm që ka potencialin për aplikime mjekësore dhe industriale, por mund të përdoret gjithashtu për të matur peshën e pjesës së poshtme të paketave të magazinës. NëpërMjet kërkimit dhe inovacionit të vazhdueshëm, ne kemi arsye të besojmë se do të ketë më shumë përparime si kjo për të përmirësuar jetën dhe punën tonë në të ardhmen.