Contingut patrocinat: NFC empeny les aplicacions IoT més lluny

Les tecnologies que hi ha al darrere de les coses (IoT) fan que el món que ens envolta sigui més intel·ligent. En moltes implementacions, els nodes de sensor que s’instal·len per retransmetre les dades constantment als servidors del núvol proporcionaran una visió de l’entorn minut a minut, però hi ha nombrosos casos d’ús en què la connectivitat contínua és poc pràctica o innecessària. .

RFID

Hi ha nombroses situacions en què les limitacions de costos o mida signifiquen que no és pràctic tenir el sistema continuament alimentat mitjançant una bateria o un recolector d’energia. Un exemple ara a la producció massiva és l’etiqueta RFID que s’utilitza per identificar productes d’una cadena de subministrament.

Actualment, moltes etiquetes de producte són dispositius passius que contenen una antena, una interfície de RF, un convertidor d’alimentació i una memòria, però sense font d’energia interna. El camp electromagnètic generat pel lector RFID proporciona l’energia necessària per l’etiqueta per enviar un missatge de tornada. Les primeres generacions d’etiqueta RFID van utilitzar un protocol relativament simple que era adequat per llegir una cadena de dígits que identifiquessin un sol producte.

La introducció del protocol de comunicació de camp proper (NFC) va ampliar molt la capacitat de les etiquetes de tecnologia RF. Sony i Philips Electronics van començar a treballar en l’estàndard el 2002, desenvolupant un protocol aprovat com a estàndard per la ISO i l’IEC el 2003. Poc després, juntament amb el fabricant de telèfons mòbils Nokia, les empreses van formar el Fòrum NFC per promoure aplicacions per al curtmetratge. -un protocol sense fils.

Funcionant amb una freqüència de 13,56MHz, les etiquetes es tornen actives quan es troben a 10 cm d'un lector. En moltes aplicacions pràctiques, l’etiqueta habilitada per NFC toca la superfície externa del lector abans de començar la transacció. En comparació amb protocols com el Bluetooth, la transferència de dades es produeix a un ritme relativament baix: d’uns 100kbit / s a ​​una mica més de 400kbit / s. Una distinció important entre protocols NFC i anteriors protocols RFID és el suport per a interaccions bidireccionals més riques, que es poden xifrar.

La transmissió de dades des d’un dispositiu d’escolta es pot aconseguir mitjançant la modulació de càrrega, una tècnica que aprofita l’acoblament inductiu. Una variació en la impedància d'un dispositiu d'escolta, com ara una etiqueta, provoca canvis d'amplitud o de fase en el voltatge d'antena del dispositiu de votació. Quan s’utilitza una comunicació bidireccional completa, l’etiqueta i el lector alternen entre el sondeig i l’escolta. Tanmateix, aquest mode requereix una font d’energia dins de l’etiqueta mentre que els protocols de modulació de càrrega senzills permeten utilitzar etiquetes passives sense bateria.

Tramitació de pagaments

El processament de pagaments, una de les principals aplicacions inicials de NFC, va aprofitar el suport de xifrat. L'acte de tocar un dispositiu habilitat per NFC a la part superior del lector compleix dues condicions importants. Un d’ells és proporcionar una connexió sense fil segura, però que evita la necessitat d’inserir una targeta en un lector per poder realitzar una connexió mitjançant els pins d’un terminal xip i PIN tradicional. A més, promovent el gest de tocar una targeta o telèfon al lector seguit d’un pit o llum per mostrar una transacció amb èxit, la tècnica proporciona a l’usuari la confiança que només és responsable d’iniciar la transacció.

Per raons similars, NFC s’ha convertit en el protocol d’elecció per a les aplicacions de transport, proporcionant als viatgers la capacitat fàcil de pagar la tarifa mentre s’embarquen en un tren o autobús simplement tocant una targeta de pagament o una etiqueta dedicada a la superfície d’un lector.

Salut personal

En aplicacions de salut personal, que sovint també demanaran suport per a encriptació, la interacció tàctil proporciona a l'usuari el control de quan es lliuren o recuperen les dades, així com la comoditat de poder utilitzar sensors que no tinguin font d'alimentació interna. Una aplicació que ha aparegut recentment que demostra que es tracta d’un sensor UV. L'empresa realista de cosmètics va descobrir després d'un estudi i un feedback dels consumidors que un sensor de pell extensible que va desenvolupar i publicar el 2016 havia ajudat els usuaris a demostrar conductes que comportaven una exposició menys arriscada als raigs UV del sol.

Al Consumer Electronics Show a principis del 2018 ,OOO va seguir My UV Patch amb un dispositiu destinat a permetre un seguiment a llarg termini de l’exposició a la UV. UV Sense va ser els primers sensors electrònics sense bateries que van mesurar i emmagatzemar dades d’exposició a la UV fins a tres mesos. Menys de 2mm de gruix i menys d’un centímetre de diàmetre, el sensor es pot portar fàcilment durant períodes de fins a dues setmanes sobre una miniatura amb una sola aplicació d’adhesiu.

El sensor sense bateries aprofita la potència subministrada per un telèfon intel·ligent amb tecnologia NFC per transferir dades a una aplicació que pot utilitzar per a determinar la seva exposició durant llargs períodes de temps. El disseny de l’etiqueta assegura que les dades siguen personals i la seva transferència està sota el control de l’usuari. Com a disseny sense bateries, l’etiqueta es manté petita i discreta.

Hi ha altres aplicacions per a sensors i NFC a la sanitat. Una aplicació per a la qual NXP Semiconductors va dissenyar el NHS3152 és l’adherència de la teràpia. El NHS3152 amb NFC s’interfereix amb una xarxa de tires resistents que, normalment, es disposen a la superfície de la làmina d’una tira de pastilles medicinals. A mesura que es pren cada pastilla, el dispositiu nota el canvi sobtat de resistència quan es trenca la làmina i quan es va produir l'acció. Registra l'acció preparada per a la transferència a un lector mitjançant la seva interfície NFC incrustada. El disseny permet el funcionament amb una petita font d’energia i garanteix que les dades només es transfereixen quan s’escanegen amb un lector aprovat, cosa que ajuda a mantenir la confidencialitat mèdica.

Ambients poc pràctics

A les aplicacions de cadena de subministrament i distribució, la combinació de la funcionalitat i la detecció de etiquetes facilita el desplegament de solucions IoT en entorns on els nodes sensibles convencionals resulten poc pràctics. En el transport d’aliments, un requisit clau és controlar la temperatura i altres factors ambientals. L'interior d'un camió pot estar equipat amb un node del sensor que supervisa els nivells generals, però pot no proporcionar dades a un nivell de granularitat suficient per garantir-ne l'assegurança. El factor important d’aquestes aplicacions és que un enviament individual es manté per sobre o per sota de determinades temperatures crítiques per ser declarat apte per menjar.

Tot i que és possible adaptar-se a un mòdul de sensors que mantingui un contacte regular amb els servidors de núvols, encara que una passarel·la muntada al camió, això exigeix ​​que tota la flota sigui compatible amb aquest mòdul i amb una xarxa vertebral. El que és important, però, és accedir a les dades de l'enviament quan arribin a un punt de partida important i es transfereix a un servei de lliurament diferent o es lliura al client final. És en aquests punts que es poden llegir les dades ambientals de la tramesa mitjançant lectors dedicats. Com a resultat, els casos d’ús i transport similars s’adapten molt a la implementació mitjançant etiquetes habilitades per NFC. Els diversos sensors registren dades a intervals regulars o quan se superen els llindars; es descarrega la base de dades de cada viatge quan l’etiqueta passa per una passarel·la RF o escaneja un lector portàtil.

En altres casos, els sensors ambientals es poden fixar al seu lloc en magatzems o fàbriques. Tot i que pot semblar avantatjós que aquests sensors utilitzin una connexió de RF permanent mitjançant Bluetooth o Zigbee, pot ser que les connexions sense fil persistents siguin poc pràctiques a causa de la interferència d’altres equips o restriccions d’alimentació en aquestes ubicacions. Si els equips o les ubicacions del magatzem requereixen revisions visuals a més de les recollides de dades, l’ús de NFC per accedir a les seves bases de dades internes pot representar una solució més adequada.

Fix i mòbil

Dispositius com ara la sensació ambiental fixa i mòbil amb la transmissió de dades de NFC els proporciona dispositius com el NHS3100 de NXP (a la foto, a la part superior i a la dreta). Aquesta és una IC optimitzada per al control de la temperatura i el registre i inclou una interfície NFC incrustada. Té la seva pròpia detecció de temperatura interna i admet la connexió directa a una bateria on es necessita energia independent.

Gràcies a dispositius com aquest, NFC pot omplir les àrees del IoT on la connectivitat constant no és pràctic o no desitjable i ajudar a habilitar aplicacions de sensors que no poden utilitzar fonts d’energia interna.

Ross Murgatroyd, Senior Global Product Product de Farnell