WO2013109028A1 - 철강코일용 직교 rfid 태그 다이폴 - Google Patents

철강코일용 직교 rfid 태그 다이폴 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an RFID tag dipole, and more particularly, to an orthogonal RFID tag for a steel coil, which implements a low height tag by using periodic electromagnetic boundary conditions on the side of a steel coil due to an oxide layer generated between steel sheets of the steel coil. It's about a dipole.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the tag operates by electromagnetic backscattering method. More specifically, the tag receives the radio wave transmitted through the reader antenna with the tag antenna and converts it into direct current using a rectifier circuit. The converted energy operates the chip and The information is sent back to the reader via the tag antenna.
  • RFID technology has advantages such as simplifying or eliminating the integrated inspection process, constructing crane automation, delivering real-time product information, and reducing product inconsistency.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a high frequency signal incident from a steel coil product and a reader.
  • the RFID tag receives an externally transmitted transmission signal through an antenna and uses it as internal driving energy through an internal power conversion circuit.
  • tag antennas are sensitive to the size constraints and materials of the attached products, the electromagnetic boundary conditions should be considered when attaching steel products such as steel coils.
  • RFID tag antennas are implemented on conductor materials such as steel coils.
  • the higher the height perpendicular to the interface of the tag antenna the better the tag performance.
  • the higher the tag height the greater the risk of tag breakage due to product movement, shock, and vibration, and the lower the ease of attachment.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to lower the height of the tag attached to the steel coil by using the electromagnetic coupling characteristics of the orthogonal RFID tag dipole and the electromagnetic periodic interface due to the oxide layer formed between the steel coil of the steel coil for high performance and management To provide an orthogonal RFID tag dipole for steel coil that can have ease.
  • Orthogonal RFID tag dipole for a steel coil according to the present invention for achieving the above technical problem is characterized in that it has a current component in a direction orthogonal to the direction in which the conductor of the steel coil is placed.
  • a parasitic element of a conductor or a dielectric is further provided between the RFID tag dipole and the side surface of the steel coil in a direction parallel to the RFID tag dipole.
  • the RFID tag dipole is more preferably having a distance of 0.1 to 3mm from the side of the steel coil.
  • Orthogonal RFID tag dipoles for steel coils according to the present invention having the above-described configuration has the advantage of lowering the height of the tag attached to the steel coil improves the tag performance, stable transmission and reception, and easy management.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a high frequency signal incident from a steel coil product and a reader.
  • FIG. 2 is a view showing the shape of the steel coil in consideration of the oxide layer formed on the steel surface.
  • Figure 3 is a view showing the front (a) and side (b) of the orthogonal RFID tag dipole for steel coil according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing that a parasitic element is formed between an RFID tag dipole and a steel coil in an orthogonal RFID tag dipole for a steel coil according to the present invention.
  • an RFID tag dipole is attached perpendicular to the side of the steel coil.
  • FIG. 2 is a view showing the shape of the steel coil in consideration of the oxide layer formed on the steel surface.
  • the process of forming the oxide layer is a rolling process. Since hot rolling is finished at 800 ⁇ 900 °C, it is rapidly oxidized with oxygen in the atmosphere after hot rolling. At this time, a large amount of oxide layer is generated on the surface of the steel, and the oxide layer formed between the steels during the rolling process has a certain height.
  • the stacked structure of such steel and oxide layers can be equalized in parallel with parallel plate transmission lines.
  • Figure 3 is a view showing the front of the orthogonal RFID tag dipole for steel coil according to the present invention.
  • a typical dipole antenna resonates at an electrical length of about 1/2 wavelength, and for RFID (900 MHz band) the physical length is up to 16.5 cm.
  • RFID 900 MHz band
  • the dipole antenna is attached in the horizontal direction to the lamination boundary of the steel coil and the oxide layer, the image current in the opposite direction flows continuously in the horizontal direction, making it difficult to operate as an antenna.
  • the RFID tag dipole may further have a distance of 0.1 to 3 mm from the side of the steel coil in consideration of the interference caused by the current component flowing through the steel coil and the recognition capability of the RFID tag.
  • FIG. 4 is a view showing that a parasitic element is formed between an RFID tag dipole and a steel coil in an orthogonal RFID tag dipole for a steel coil according to the present invention.
  • the antenna When the antenna is adjacent to the steel coil as the conductor and the iron oxide as the dielectric, the resonant frequency and input impedance change, and a parasitic element such as a conductor or a dielectric rod is inserted to achieve impedance matching between the RFID tag dipole and the steel coil. It is desirable to.
  • the parasitic element is more preferably installed in a direction parallel to the RFID tag dipole.

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Description

철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴
본 발명은 RFID 태그 다이폴에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철강코일의 강판사이에 생성된 산화층으로 인한 철강코일 측면의 주기적 전자기적 경계조건을 이용하여 높이가 낮은 태그를 구현하는 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴에 관한 것이다.
RFID(Radio Frequency Identification) 기술은 사물에 소형 칩과 안테나로 구성된 태그를 부착하여 무선으로 사물의 ID를 인식하여 정보를 수집하고 이를 통해 위치 및 상태를 제공한다. 이 중 태그는 전자기 역산란방식으로 동작하며, 더욱 상세히는 리더 안테나를 통해서 송신된 전파를 태그 안테나로 수신한 후 정류 회로를 이용하여 이를 직류로 변환하며, 변환된 에너지는 칩을 동작시키고 칩의 정보는 다시 태그 안테나를 통해서 리더기로 보내지게 된다.
이러한 RFID 기술을 철강제품에 적용한 유통ㅇ물류관리통합관리시스템이 개발되고 있다. RFID 기술을 철강물류유통에 적용할 경우 통합검수과정 간소화 또는 생략, 크레인 자동화 구축, 실시간 제품정보 전달가능 및 제품 불일치률 감소 등의 장점을 가진다.
도1은 철강코일 제품과 리더기로부터 입사하는 고주파신호를 도시한 도면이다.
RFID 태그는 외부로부터 입사되는 송신신호를 안테나를 통해 수신하며, 이를 내부전력변환회로를 통해 내부구동에너지로 사용한다. 특히 태그안테나는 크기의 제약 및 부착제품 재질에 민감한 특성을 가지므로 철강코일과 같은 철강제품부착의 경우 전자기적경계조건을 고려해주어야 하며 이는 설계의 큰 어려움이 된다.
일반적으로 RFID 태그 안테나는 철강코일과 같은 도체 물질위에 구현된다.
이때, 안테나 전류가 도체표면과 수평일 경우, 경계조건을 만족시키기 위해 도체표면에는 안테나 전류의 방향과 반대방향으로 상기 안테나 전류를 상쇄시키는 전류가 여기 되며, 이러한 전류는 태그의 성능을 열화 시키게 된다. 반면 안테나 전류가 도체표면과 수직일 경우, 경계조건을 만족하기 위해 도체표면에는 안테나 전류와 동일한 수직방향으로 전류가 여기 되며 이는 태그 방사성능을 향상시키게 된다.
따라서 태그안테나의 경계면과 수직한 높이가 높을수록 뛰어난 태그성능을 얻을 수 있다. 그러나 태그높이가 높을수록 제품이동 및 충격, 진동에 따른 태그파손의 위험이 커지며 부착의 용이성이 낮아지는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 철강코일의 강판사이에 형성된 산화층으로 인한 전자기적 주기적 경계면과 직교 RFID 태그 다이폴의 전자기적 결합 특성을 이용하여 철강코일에 부착되는 태그의 높이를 낮추어 높은 성능 및 관리 용이성을 가질 수 있는 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴은 철강코일의 측면에 부착되고, 상기 철강코일의 도체가 놓여진 방향과 직교하는 방향의 전류성분을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 RFID 태그 다이폴과 상기 철강코일의 측면의 사이에는 상기 RFID 태그 다이폴과 평행한 방향으로 도체 또는 유전체의 기생소자를 더 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 RFID 태그 다이폴은 상기 철강코일의 측면으로부터 0.1 내지 3mm의 이격거리를 갖는 것이 더 바람직하다.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴은 철강코일에 부착되는 태그의 높이를 낮추어 태그 성능이 개선되고 안정적 송수신이 가능하며, 관리가 용이한 장점이 있다.
도1은 철강코일 제품과 리더기로부터 입사하는 고주파신호를 도시한 도면이다.
도 2는 철강표면에 형성된 산화층을 고려한 철강코일의 형상을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴의 정면(a) 및 측면(b)을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴에서 RFID 태그 다이폴과 철강코일의 사이에 기생소자가 형성된 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 청구범위에 의해 한정된다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시형태에 따르면, RFID 태그다이폴이 철강코일의 측면에 수직으로 부착된다.
도 2는 철강표면에 형성된 산화층을 고려한 철강코일의 형상을 도시한 도면이다.
일반적으로 산화층이 잘 형성되는 공정은 압연공정이다. 열간 압연은 800~900℃로 마무리가 되기 때문에 열연 후 대기 중의 산소와 급속하게 산화 작용을 하게 된다. 이 때 다량의 산화층이 철강 표면에 발생하게 되고 철강의 롤링과정 중 철강 사이에 형성된 산화층이 일정한 높이를 가진다. 이러한 철강 및 산화층의 적층구조는 평행평판 전송선로의 병렬로 등가화 될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴의 정면을 도시한 도면이다.
일반적인 다이폴 안테나는 약 1/2 파장의 전기적 길이에서 공진하며 RFID(900 MHz 대역)의 경우 물리적 길이는 최대 16.5 cm에 해당한다. 다이폴 안테나가 철강코일 및 산화층의 적층경계면과 수평방향으로 부착될 경우에는 반대 방향의 이미지 전류(image current)가 수평방향으로 연속적으로 흐르게 되어 안테나로서 동작하기 어렵다.
반면에 다이폴 안테나가 철강 및 산화층의 적층경계면과 수직방향으로 부착될 경우에는 이미지 전류가 불연속적으로 흐르기 때문에 전류 상쇄 효과가 수평부착에 비해 적으므로 방사가 용이한 장점을 가진다.
상기 RFID 태그 다이폴은 상기 철강코일에 흐르는 전류성분에 의한 간섭 및 RFID 태그의 인식 능력을 고려하여 철강코일의 측면으로부터 0.1 내지 3mm의 이격거리를 갖는 것이 더 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴에서 RFID 태그 다이폴과 철강코일의 사이에 기생소자가 형성된 것을 나타내는 도면이다.
안테나가 도체인 철강코일 및 유전체인 산화철에 인접한 경우 공진주파수 및 입력 임피던스가 변하게 되며, 도체나 유전체 막대기 등의 기생소자(parasitic element)를 삽입하여 RFID 태그 다이폴과 철강코일 사이에서 임피던스 매칭을 이루도록 설계하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 기생소자(parasitic element)는 상기 RFID 태그 다이폴과 평행한 방향으로 설치하는 것이 더욱 바람직하다.

Claims (5)

  1. RFID 태그 다이폴에 있어서,
    철강코일의 측면에 부착되고, 상기 철강코일의 도체가 놓여진 방향과 직교하는 방향의 전류성분을 갖는 것을 특징으로 하는 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 RFID 태그 다이폴과 상기 철강코일의 측면의 사이에 기생소자가 형성된 것을 특징으로 하는 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 기생소자는
    상기 RFID 태그 다이폴과 평행한 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 기생소자는
    도체 또는 유전체인 것을 특징으로 하는 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 RFID 태그 다이폴은
    상기 철강코일의 측면으로부터 0.1 내지 3mm의 이격거리를 갖는 것을 특징으로 하는 철강코일용 직교 RFID 태그 다이폴.
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