245106 (Радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах)

Содержание

Введение

1 Краткий обзор идентификационных меток

1.1 Штриховое кодирование

1.2 Радиочастотные идентификационные метки

1.2.1 Пассивные, полуактивные и активные метки

1.2.2 Только считываемые и перезаписываемые метки

1.2.3 Чиповые и бесчиповые метки

1.3 Пассивные радиочастотные идентификационные метки на поверхностных акустических волнах

1.3.1 Физические принципы работы меток на поверхностных акустических волнах

1.3.2 Возможные принципы построения и функционирования РЧИД-меток на ПАВ

1.3.3 Варианты кодирования данных в метках на ПАВ

1.4 Частотные диапазоны РЧИД-систем

1.5 Актуальность ПАВ-устройств. Выводы

2 Основная часть

2.1 Выбор исходных материала

2.1.1 Основные требования к материалам подложеr устройств на ПАВ

2.1.2 Выбор материала подложки (звукопровода)

2.1.3 Выбор материала для металлизации поверхности

2.2 Расчёт основных элементов метки

2.2.1 Выбор приемо-передающего ВШП

2.2.2 Расчет основных параметров приемо-передающего ВШП

2.2.3 Выбор и расчет отражателей

2.2.4 Конструкция метки

2.2.5 Кодирование данных

2.2.6 Определение габаритных размеров проектируемой метки

2.3 Технологические этапы изготовления РЧИД-метки на ПАВ

2.3.1 Стадия предварительной обработки поверхности подложек

2.3.2 Предварительная очистка подложек ниобата лития

2.3.3 Окончательная очистка подложек от загрязнений

2.3.4 Формирование электродных структур

2.4 Карта идентификации. Проверка работоспособности меток

2.4.1 Антенна

2.4.2 Печатная согласующая индуктивность

2.4.3 Оценка вносимых устройством потерь в принимаемый/передаваемый сигнал

2.4.4 Проверка работоспособности меток

3 Организационно-экономическая часть

3.1 Оценка эффективности инновационного процесса

3.1.1 Определение себестоимости инновационного процесса

3.1.2 Определение эффективности инновационного процесса

3.2 Организационно-плановые расчеты

3.2.1 Расчет календарно-плановых нормативов

3.3 Экономические расчеты

3.3.1 Определение стоимости основных фондов и их износа на полное восстановление

3.3.2 Расчет затрат на материалы

3.3.3 Расчет численности работающих по категориям и фонда заработной платы

3.3.4 Калькулирование себестоимости

3.3.5 Расчет технико-экономических показателей

3.4 Расчет коммерческой эффективности проекта

3.4.1 Расчет потока реальных денег от операционной (производственной) деятельности

3.4.2 Расчет потока реальных денег от инвестиционной деятельности

3.4.3 Расчет необходимого прироста оборотного капитала

3.4.4 Расчет потока реальных денег от финансовой деятельности

3.4.5 Расчет показателей коммерческой эффективности проекта

4 Безопасность жизнедеятельности

4.1 Вредные и опасные факторы в цехе изготовления

радиочастотных идентификационных меток на ПАВ

Охрана труда

4.2 Экологические аспекты БЖД

5 Обеспечение безопасности объекта ООО НПЦ «Элион» в чрезвычайных ситуациях

5.1 Определение устойчивости объекта к радиоактивному заражению местности

5.2 Расчет режимов работы объекта в условиях радиоактивного заражения

5.3 Определение возможных радиационных потерь (поражений) в зонах радиоактивного заражения

Заключение

Список литературы

Аннотация

В данном дипломном проекте разработана радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах. Основными функциональными элементами устройства являются подложка с нанесенными на нее встречно-штыревыми структурами, прикрепляемая к контактным вывода метки антенна, а также согласующий элемент – индуктивность. Разработана методика расчета основных элементов метки, выбраны материал подложки, тип встречно-штырьевых преобразователей и отражательной системы. Также предложен технологический маршрут изготовления разрабатываемой метки. В качестве примера рассмотрен один из способов построения карты идентификации с использованием метки на ПАВ.

Введение

Ежегодный рост мирового товарооборота и масштабное увеличение числа грузоперевозок привело к созданию систем регистрации и идентификации подвижных и неподвижных объектов. Задачей любой системы идентификации является хранение информации об объекте с возможностью ее удобного считывания. Такие системы как правило содержат в своем составе считыватели и метки. Метка может содержать данные о типе объекта, стоимости, весе, температуре, данные логистики, или любой другой информации, которая может храниться в цифровой форме. Они могут быть выполнены в виде карт с магнитной полосой, штрих-кодов, электронных ключей, чиповых или бесчиповых карточек идентификации. Однако в дальнейшем нас будут интересовать системы дистанционного считывания информации об объекте, поэтому остановимся на наиболее распространенных системах штрихового кодирования и радиочастотной идентификации, выявим достоинства и недостатки каждой технологии. Далее определим основные цели и задачи по созданию устройства, позволяющего конкурировать с существующими аналогами. Основная часть дипломного проекта будет посвящена разработке радиочастотной идентификационной метки на ПАВ согласно техническому заданию.

1 Краткий обзор идентификационных меток

1. Штриховое кодирование

C помощью штрихового кода зашифрована информация о некоторых наиболее существенных параметрах продукции. Наиболее распространена Европейская система кодирования EAN [1]. Согласно этой системе, каждому виду изделия присваивается свой номер, состоящий чаще всего из 13 цифр (EAN-13). Типовой штрих-код представлен на рисунке 1.1.

Рис.1. - Типовой штрих-код

Цифровые обозначения:

1. Код страны;

2. Код изготовителя;

3. Код товара;

4. Контрольная цифра;

5. Знак товара, изготовленного по лицензии.

Основными преимущества штрихового кодирования являются простота реализации и низкая стоимость. Однако для целого ряда областей эта технология оказывается нерезультативной, особенно там, где требуется контроль перемещения объектов в реальном времени, интеллектуальные решения автоматизации, способность работать в жестких условиях эксплуатации. Все эти проблемы в состоянии решить радиочастотная идентификация, в частности радиочастотные идентификационные (РЧИД) метки.

1.2 Радиочастотные идентификационные метки

Радиочастотная идентификация – технология, использующая радиочастотное электромагнитное излучение для чтения/записи информации на устройство, называемое меткой [2].

На рисунке 1.2 приведена типовая конструкция РЧИД-метки.

Рисунок 1.2 - Типовая конструкция карты для бесконтактной радиочастотной идентификацией

В таблице 1.1 приведена сравнительная характеристика радиочастотной идентификации и штрихового кодирования [3][4].

Таблица 1.1 – Сравнительная характеристика радиочастотной идентификации и штрихового кодирования

При работе с радиочастотной идентификацией необходимо учитывать некоторые ограничения. К ним относятся: относительно высокая стоимость; невозможность размещения под металлическими и экранирующими поверхностями; взаимные коллизии; подверженность помехам в виде электромагнитных полей. Разберем каждый из этих недостатков более подробно.

Стоимость пассивных РЧИД-меток превышает стоимость этикеток со штриховым кодом. Исходя из этого, использование радиочастотных меток целесообразно для защиты дорогих товаров от краж или для обеспечения сохранности изделий, переданных на гарантийное обслуживание. В сфере логистики и транспортировки грузов стоимость радиочастотной оказывается совершенно незначительной по сравнению со стоимостью содержимого контейнера, поэтому совершенно оправдано использование радиочастотных меток на упаковочных ящиках, паллетах и контейнерах.

Радиочастотные метки подвержены влиянию металла (это касается упаковок определенного вида - металлических контейнеров, иногда даже некоторых типов упаковки жидких пищевых продуктов, запечатанных фольгой). Это вовсе не исключает применение РЧИД, но приводит или к необходимости использования более дорогих меток, разработанных специально для установки на металлические поверхности или к нестандартным способам закрепления меток на объекте.

Подверженность систем радиочастотной идентификации помехам в виде электромагнитных полей от включенного оборудования, излучающего радиопомехи в диапазоне частот, используемом для работы РЧИД-системой. Необходимо тщательно проанализировать условия, в которых система РЧИД будет эксплуатироваться. Для систем UHF диапазона 868-869 МГц это практически не актуально (в этом диапазоне никакие другие приборы не работают), но низкочастотные метки, работающие на частоте 125 КГц подобному влиянию подвержены.

Из-за того, что сферы применения меток разнообразны, на их характеристики налагаются существенные ограничения по исполнению, размерам и стоимости. С этими характеристиками связаны различные классификации РЧИД-меток [5].

Радиочастотные идентификационные метки принято разделять на "чиповые" и "бесчиповые". Чиповые содержат интегральную микросхему – чип, а бесчиповые ее не содержат. Чиповые, в свою очередь, могут быть пассивные, полуактивные и активные. Пассивные метки не содержат ни элемента питания, ни активного передатчика; полуактивные метки содержат элемент питания, но не имеют активного передатчика; активные метки содержат и то и другое.

Еще одна классификация подразделяет метки на только считываемые и считываемые/записывающие. Только считываемые метки имеют или только считываемую память, или память, которая однократно программируется и многократно считывается. Считываемые/записывающие метки позволяют однократно записывать и многократно перезаписывать информацию.

1.2.1 Пассивные, полуактивные и активные метки

Различие между пассивными, полуактивными и активными метками состоит в наличии источника питания и передатчика. Пассивные метки не содержат ни источника питания, ни передатчика. Полуактивные метки содержат источник питания, но не содержат передатчика. Активные метки содержат как источник питания, так и передатчик.

Активные метки имеют наилучшие характеристики. Дальность может достигать километров, а связь со считывателем надежная и быстрая. Однако наличие источника питания и передатчика приводит к высокой стоимости.

Полуактивные метки по сравнению с пассивными имеют более высокую дальность (до нескольких десятков метров) и из-за этого могут иметь достаточно высокие функциональные возможности. Однако это также приводит к повышению их стоимости.

Пассивные метки обладают дальностью действия до 100 метров и более зависимы от регламентных ограничений и влияния окружающей среды. Тем не менее они получили широкое распостранение из-за наименьшей стоимости. Поэтому с дальнейшем при сравнении различных типов меток будем касаться лишь области пассивной идентификации.

1.2.2 Только считываемые и перезаписываемые метки

Любые чиповые метки могут быть только считываемыми или считываемыми/записывающими. Пассивные метки, как правило, бывают только считываемыми. Только считываемые метки программируются идентификационным кодом в процессе производства или при установке на определенный объект. Память таких меток может быть или только читаемой памятью или однократно программируемой и многократно читаемой.

Считываемые/записывающие метки могут многократно перепрограммироваться в процессе их эксплуатации. Обычно они имеют идентификационный код или серийный номер, который записывается в процессе производства. Также в них может записываться разнообразная дополнительная информация. Такие метки многофункциональны, однако это приводит к возрастанию их стоимости.

Из-за низкой стоимости наибольшим рыночным потенциалом обладают только считываемые метки в совокупности с практически теми же функциональные возможности, как и считываемые/записывающие метки.