RFID包裝:有時候比電路還重要

作者 : Bill Schweber,Planet Analog

電子工程師經常在電路和元件上耗費大量時間,這很正常,畢竟他們的工作就是如此。但在某些情況下,這些方面可比整個產品包裝容易多了。無線射頻辨識(Radio-frequency identification),也就是大家更熟悉的RFID,就是一個很好的例子。

電子工程師經常在電路和元件上耗費大量時間,這很正常,畢竟他們的工作就是如此。但在某些情況下,這些方面可比整個產品包裝容易多了。無線射頻辨識(Radio-frequency identification),也就是大家更熟悉的RFID,就是一個很好的例子。

圖1所示是Tempo Communi-cations近期推出的Omni Marker II射頻標籤系列,適合埋在地下,對地下管道、電纜或其他埋地設備進行標識和定位。

20200312NT31P1
圖1 Tempo communication推出的被動、密封Omni Marker II射頻標籤適用於埋地管道和電纜,不同顏色表示不同的頻率和用途。

Omni標籤採用傳統的被動射頻技術,電感線圈作為天線,電容形成的LC電路在工作頻率下與偶極磁場共振,標籤從檢測器磁場獲取能量。這類標籤的工作頻率在50kHz~150kHz之間,不同的應用分配到的具體頻率各不相同。

Omni標籤採用高密度聚乙烯包裝,其檢測範圍約為1.5公尺(5英呎),直徑100毫米(約4英吋),重154克(約5.盎司),其頻率允差為±0.35%。為檢測到標籤(不管其頻率是多少),該公司還推出了EML-100電子標籤定位器,其外型跟金屬檢測器相似,如圖2所示。

20200312NT31P2
圖2 EML-100電子標籤定位器可以供給能量並檢測RFID標籤支援的所有頻率。在不同頻率的標籤離得很近時(常見情況),EML-100定位器還能區分它們。

考慮到頻率及其被動特性,電路設計本身必須很簡單(找不到原理圖,但這是應該是個不錯的方案)。許多RFID標籤都採用輕薄的塑膠盒包裝設計,通常背面有黏膠,但Omni電子標籤卻採用了更複雜的常平架包裝(Gimbal package),如圖3所示。

20200312NT31P3
圖3 Omni Marker II射頻電子標籤內部有一個常平架,以確保朝向表面的最佳方向。

由於將標籤埋入地下時方向是隨機的,因此安裝常平架線圈十分重要,它使標籤能將其「上/下」朝向調整到最好(應使用電纜紮帶將其牢牢綁在管道上),如圖4所示。

20200312NT31P4
圖4 當標籤定位器正好位於標籤上方時,接收到的訊號最強,因為天線是自動平衡指向正上方。

有趣的是,Tempo communication還提供了一款舊版的RFID標籤——Omnimarker,這款標籤有三個正交線圈,如圖5所示。美國專利5,699,048(「地下被動全方位電子標籤(Omnidirectional Passive Electrical Marker for Underground Use)」)顯示了該線圈的排列方式,以及由此產生的射頻場,另一項美國專利6,097,293(「地下被動電子標籤及其製造方法(Passive Electrical Marker for Underground Use and Method of making Thereof)」)則詳細描述了其結構和組裝。採用常平架的電子標籤應該是其最佳化升級版,因為它能更好地利用射頻激發能量,而且借助其既有的表面指向性,它還可以提供更好的回應訊號。

20200312NT31P5
圖5 舊版標籤Omnimarker採用三個正交線圈,因此不需要常平架。

不論其電子設計目標是什麼,三線圈版和常平架線圈版的被動RFID標籤皆顯示,包裝也是產品設計的主要考慮因素。你是否設計過這樣的簡單電路,其包裝設計和生產過程有時候甚至比電子產品設計本身更費精力?

(參考原文: RFID packaging: Sometimes more important than circuits,by Bill Schweber)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2020年3月號雜誌

掃描或點擊QR Code立即加入 “EETimes技術論壇” Line 群組 !

 EET-Line技術論壇-QR

發表評論