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L'uso della tecnologia RFID come moderna soluzione di raccolta dati è costantemente aumentato di anno in anno e si prevede che il mercato RFID globale si avvicinerà a 32 miliardi di dollari entro il 2023. La crescita dell'RFID è principalmente dovuta alla sua versatilità come soluzione, il il potenziale ritorno sull'investimento delle applicazioni realizzabili e la relativa facilità d'uso dopo l'installazione.

L'RFID veniva utilizzato principalmente per aprire le porte e tracciare gli animali. Dal punto di vista dei costi e delle capacità, è più fattibile che mai. Per non parlare, il valore dei dati utilizzabili è al livello più alto nella storia. Catena di approvvigionamento, assistenza sanitaria, produzione e cannabis sono solo alcune delle tante industrie che utilizzano la tecnologia RFID per operare in modo più efficiente. Anche con la recente crescita di tutti i settori dell'RFID e della tecnologia in generale, c'è ancora spazio per la crescita delle applicazioni RFID ad alta temperatura, in particolare delle applicazioni che richiedono un'esposizione prolungata a temperature superiori a 150+ C (302+ F).

Allora, qual è il problema con l'alta temperatura? Non sono già disponibili i tag RFID per alte temperature?

Ci sono diversi tag per alte temperature impressionanti sul mercato (scorri verso il basso per vedere le popolari opzioni di tag per alte temperature), ma ci sono anche restrizioni su quali applicazioni sono fattibili. Per comprendere appieno gli ostacoli causati dalle alte temperature, esaminiamo prima la composizione del tag RFID, come funziona e come è costruito.

Componenti dei tag RFID

Rispetto ai tag RFID attivi, i tag RFID passivi sono più comunemente usati nelle applicazioni ad alta temperatura perché sono più convenienti. Lo sviluppo di tag passivi di solito inizia con tre componenti di base:

Antenna-solitamente realizzata in metallo conduttivo, lamina metallica o inchiostro metallico stampato, l'antenna riceve e trasmette segnali radio.

Circuiti integrati: spesso chiamati chip o circuiti integrati, i circuiti integrati hanno le dimensioni di un ago, sono fatti di silicio e sono il "cervello" dei tag che memorizzano i dati.

Substrato: un sottile strato di materiale, solitamente di plastica, che tiene insieme il chip e l'antenna.

In questa fase, viene applicato un altro strato di materiale chiamato "faccia" per coprire l'antenna e il chip esposti, formando un "intarsio". L'intarsio viene venduto all'utente finale o passato attraverso un'altra fase di sviluppo per diventare un'etichetta o un'etichetta finita. Nel caso della maggior parte delle etichette ad alta temperatura, l'intarsio è incapsulato da materiali termoplastici, ceramici o altri materiali resistenti al calore per proteggere i componenti di lavoro dell'etichetta dalle alte temperature e dagli ambienti industriali difficili.

Come funzionano i tag RFID passivi?

In breve, quando il lettore RFID genera onde a radiofrequenza emesse attraverso l'antenna, l'antenna interna del tag all'interno della portata del lettore conduce l'energia dell'onda radio al chip del tag. L'energia dell'onda radio attiva il chip e il chip modula l'energia con i dati del tag e ritrasmette il segnale modulato al lettore e/o all'antenna.

Il problema sta in:

La dimensione viene solitamente confrontata con un ago o un granello di sabbia. Il chip RFID deve essere fissato su un'antenna a tag di metallo molto sottile in modo che l'energia condotta dall'antenna attivi il chip e acceda ai dati memorizzati. Il chip è solitamente saldato all'antenna o collegato con resina epossidica. Questa combinazione tra il chip del tag e l'antenna è la parte più vulnerabile del tag.

La vulnerabilità è dovuta alla composizione fisica del materiale utilizzato per collegare il chip all'antenna. Se esposti a lungo a temperature elevate, anche i metalli epossidici e di saldatura più resistenti si scioglieranno. Se l'adesivo si indebolisce, il chip si separerà dall'antenna, rendendo inutile il tag.

Da asporto ad alta temperatura

Questi due termini sono la chiave per valutare le etichette ad alta temperatura:

Temperatura operativa: l'intervallo di temperatura entro il quale il tag RFID può funzionare normalmente durante la sua vita.

Temperatura di esposizione massima: la temperatura più alta che un tag RFID può sopportare senza influire sulla struttura e/o sulle prestazioni del tag.

Mantenendo la temperatura di esposizione più alta, il chip dovrebbe rimanere in posizione e il materiale dell'etichetta rimarrà intatto. La maggior parte dei produttori di etichette ad alta temperatura includerà anche importanti intervalli di esposizione delle etichette basati su test approfonditi.

Se un'etichetta ad alta temperatura è esposta a temperature elevate, è importante assicurarsi che l'etichetta non venga letta finché la temperatura dell'etichetta stessa non rientra nell'intervallo di temperatura di esercizio dell'etichetta. Questo perché il materiale che collega il chip all'antenna potrebbe non essere solido e quindi non può condurre l'energia a radiofrequenza come previsto. I tentativi di leggere i tag a livelli di temperatura elevati possono compromettere i dati del chip. Dopo che un'etichetta ad alta temperatura è stata esposta a temperature elevate, la sua confezione è progettata per mantenere la struttura interna dell'etichetta e per dissipare il calore, che aiuta l'etichetta a tornare alla sua temperatura di lavoro.

Esempi di specifiche dell'etichetta:

ABS UHF su etichetta metallica per la gestione dei pallet

SR-TAG8025P è uno dei tag universali più venduti sul mercato, ma non è un tag per alte temperature.

Temperatura di esercizio: -40° a +85°C (-40° a +185°F)

Temperatura massima di esposizione: -40° a +85°C (-40° a +185°F)

È una delle etichette per alte temperature più popolari sul mercato.

SR-TAG3714 235 ℃ Tag UHF su metallo resistente alle alte temperature

Temperatura di esercizio: -20° a +85°C (-40° a +185°F)

Temperatura massima di esposizione: -20° a +235°C (-4° a +455°F)

Controllare l'intervallo di temperatura di questi due tag, si prega di notare che la temperatura operativa di picco è la stessa, ma la temperatura di esposizione massima di SR-TAG3714 è molto più alta. -TAG8025P è una custodia in ABS di base che non fornisce protezione dalle alte temperature; tuttavia, il pacchetto termoplastico resistente al calore di TAG3714 dissiperà il calore dopo l'esposizione, in modo che il tag possa essere rapidamente raffreddato e utilizzato per tenere traccia delle risorse.

SR-TAG4631 Etichetta rigida UHF in metallo resistente alle alte temperature

La versione del reparto verniciatura SR-TAG463 è progettata per temperature estremamente elevate e ripetute esposizioni a liquidi corrosivi. Rispetto ad altri tag per alte temperature, questo tag ha anche un livello di protezione IP68 e ha un raggio di lettura più lungo.

Temperatura di esercizio: -30° a 65°C (-22° a +185°F)

Temperatura massima di esposizione: -40° a 250°C (-40° a +482°F)

Distanza massima di lettura: fino a 10 m (33 piedi)

Materiale dell'etichetta: polimero di nylon di qualità ingegneristica, senza silicone

Applicazioni comuni: autoclave, ciclo di lavaggio con acqua calda, processo di post-verniciatura e processo di verniciatura di automobili

Tecniche di valutazione delle etichette ad alta temperatura:

• Conosci la temperatura assoluta che la tua etichetta deve sopportare.

• Comprendi che l'etichetta ha bisogno di una possibilità di raffreddarsi, quindi il processo deve tenerne conto.

• Se sei interessato a un'etichetta, cerca come il produttore testa i suoi prodotti. Potresti vedere affermazioni secondo cui la temperatura di esposizione massima è molto alta, ma alcune potrebbero significare ore di esposizione e alcune potrebbero significare minuti o addirittura secondi. TAG4631 è prodotto da SunRise RFID, che fa parte della serie di tag per alte temperature e viene sottoposto a un rigoroso processo di test prima di essere immesso sul mercato.

• Conoscere i materiali delle risorse che si desidera monitorare, nonché i materiali e altri fattori potenzialmente distruttivi nell'ambiente dell'applicazione.

• Considera come attaccare l'etichetta alla risorsa. Rivetti o viti possono resistere facilmente alle alte temperature, ma se si utilizzano resina epossidica o adesivi, assicurarsi di controllare la loro temperatura di applicazione per garantirne la durata.