Design of Long Range UHF Battery-free system for Food Freshness Monitoring

Abstract

대부분의 전통적인 유선 전자장치는 시스템 동작을 공급하기 위해 배터리 또는 외부 전원을 사용한다. 전원 공급기의 에너지가 부족한 경우, 유지보수와 폐기처분을 위해 일정한 금액과 시간이 소비된다. 게다가 유선 시스템은 경직성(inflexibility)부터 부피가 큰 사이즈까지 몇 가지 결점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 두 가지 형태의 무선 배터리 없는 센서 모듈이 디자인되었고 다른 주위 환경으로부터의 다양한 신호가 측정되었다. 에너지는 무선 주파수 식별 리더기(RFID)가 전송하는 초고주파(UHF) 대역에서 무선 주파수(RF)로부터 수집된다. 수동 태그라고 불리는 배터리를 사용하지 않는 시스템은 다이폴 안테나, 집적회로(IC) 태그 칩, 마이크로 컨트롤러 및 신호 감지용 센서들로 구성된다. 특별히, 포괄적인 스마트 태그는 전자 상품 코드 (EPC: Electronic Product Code), 날짜, 시간, 온도, 습도, 주변광, 가속정도, 가스 집중도와 같은 제품의 필수 정보를 저장할 수 있다. 이것은 보관과정 및 유통과정 동안 음식의 질 뿐만 아니라 신선도를 평가 하는데 사용 된다. 결과적으로, 본 논문에서 무선 장거리 배터리가 필요 없는 센서 모듈은 생선의 신선도 모니터링에 적용된다. 연구의 기여도는 안테나, 에너지 수확기, 전압 관리 및 저전력 소비 센서 선택, 소프트웨어 제작, 실험 및 결과 분석과 같은 하드웨어 설계에 있다. 제안 된 시스템은 -23dBm의 다이폴 안테나 반사손실, 70% 효율의 전압감시 기계, 수확 된 에너지를 저장하기 위한 6.8mF 슈퍼 커패시터로 초당 약 3mW의 전력을 소비한다. 생선 신선도 추적 및 추적 시스템을 위해 웹 서버 및 휴대폰 어플리케이션이 설계 및 제작되었다. 이 기능들을 통해 언제 어디서나 제안 된 시스템을 모니터링 할 수 있다