IDENTIFIERING AV ELEKTRONIKSKROT

(1)

EXAMENS

ARBETE

Elektroingenjör 180hp

IDENTIFIERING AV ELEKTRONIKSKROT

Ahmed Alhamarna och Simon Kjellgren

Examensarbete 15hp

(2)

(3)

F¨

orord

Detta projekt ¨

ar ett examensarbete som har utf¨

orts av tv˚

a elektroingenj¨

or-studenter vid H¨

ogskolan i Halmstad, kursen motsvarar 15 h¨

ogskolepo¨

ang av

de totala 180 po¨

ang, f¨

or hela utbildningsprogrammet. Arbetet startade under

september 2016 och slutf¨

ordes december 2016.

H¨

ar vill vi passa p˚

a att rikta ett stor tack till v˚

ar handledare p˚

a H¨

ogskolan i

Halmstad, Emil Nilsson f¨

or hans v¨

ardefulla kunskap kring RFID-teknik och

f¨

or hans st¨

od under projektet g˚

ang. Ett stort tack riktat ocks˚

a till v˚

ara

kontaktpersoner Hitomi Lorentsson och Richard Knutsson p˚

a Stena Metall

f¨

or allt st¨

od. Vill vi ocks˚

a tacka alla personer som har varit positiva och

hj¨

alpte till i detta examensarbete som Bengt Sunesson ifr˚

an Identsys RFID

solutions AB, Leif Gustavsson ifr˚

an Binar elektronik AB och Joe Dong ifr˚

an

Winnix Technologies Co.

(4)

(5)

Sammanfattning

Denna rapport ¨

ar resultatet av en unders¨

okning gjord p˚

a beg¨

aran av ett ˚

ater-vinningsf¨

oretag, vars ¨

onskan var att unders¨

oka m¨

ojligheter f¨

or att effektivisera

sorteringsprocessen av elektroniskt skrot i deras ˚

atervinningslokal. Metoden

som unders¨

oks ¨

ar om RFID skulle kunna anv¨

andas f¨

or identifiering av skrotet.

Projektmedlemmarna b¨

orjade sitt arbete med att unders¨

oka om RFID var

den b¨

asta identifieringsmetoden, d¨

ar f¨

or och nackdelar med olika automatiska

identifikationssystem j¨

amf¨

ordes. Slutsatsen av arbetet var att RFID skulle

kunna vara en h˚

allbar l¨

osning i framtiden f¨

orutsatt att

elektronikproducen-ter integrerar RFID taggar i sina produkelektronikproducen-ter. Med tanke p˚

a att fler och fler

producenter anv¨

ander RFID f¨

or att lokalisera och identifiera sina produkter

under tillverkning och det sjunkande priset p˚

a passiva taggar, ¨

ar det m¨

ojligt

att RFID-m¨

arkning av produkter skulle kunna bli en standard i framtiden,

b˚

ade f¨

or effektivare logistik och f¨

or en effektivare ˚

atervinningsprocess.

Abstract

This report is the result of a survey carried out by two students at Halmstad

University. The study was conducted at the request of the recycling company,

with the purpose to explore opportunities for streamlining the screening

pro-cess of electronic waste products. The question that was asked was if RFID

could be used for identification of the scrap. The project members started

their work to investigate if RFID was the best identification method where

the advantages and disadvantages of various automated systems were

com-pared. The conclusion drawn was that RFID could be a viable solution in

the future, provided that manufacturers of electronics integrate RFID tags

into their products. Given that increasingly more producers are using RFID

to locate and identify their products during production and the falling price

of passive tags, it is possible that labeling products with RFID tags could

become a standard, both for more efficient logistics and a more efficient

re-cycling process.

(6)

(7)

F¨

orkortningar

RFID - Radio Frequency Identification. FMD - Full Material Declaration.

RoHS - Restriction of Hazardous Substances

REACH - Registration, Evaluation, Authorisation and restriction of Chemicals. BeO - Beryllium Oxide.

RBS - Radio Base Station. RCS - Radar Cross Section.

(8)

(9)

2.7 Läsare . . . 20 3 Metod 22 3.1 Uppgiften . . . 22 3.2 Varför RFID . . . 22 3.3 RFID tekniker . . . 23 3.4 Läsare . . . 23 3.5 Taggar . . . 23 3.6 Testupplägg . . . 25 3.7 Resultatanalys . . . 25 3.8 Metodbeskrivning . . . 26 4 Resultat 28 5 Diskussion 30 6 Slutsats 32 7 Referenser 34 8 Bilagor 37 8.1 Bilaga 1 . . . 37 8.2 Bilaga 2 . . . 42 8

(10)

(11)

1 Inledning

Generellt har ˚atervinningsföretag som m˚al att erbjuda företag och privatpersoner en h˚allbar ˚atervinning av olika material. ˚Atervinning av elektronik är en del av detta och det g˚ar till s˚a att företag slänger elektronikskrot i burar eller kärl som sedan transporteras till en de-monteringsanläggning där skrotet sorteras manuellt och mekaniskt. När skrotet kommer till ˚atervinningsföretagen kontrolleras de p˚a plats av personer som letar efter hälso- och miljöfarliga produkter, dessa plockas bort och buren töms p˚a ett transportband där personer ¨

annu en g˚ang st˚ar och plockar bort produkter som kan inneh˚alla värdefulla komponenter. För att göra det lättare att identifiera vad produkten inneh˚aller vore det önskvärt att s˚adan information finns lättillgängligt p˚a produkten t.ex. i form av en RFID-tag. Det hade gjort att det g˚ar snabbare att f˚a en överblick om vad som kan ˚atervinnas i form av ädelmetaller och h˚ardvara, även eventuella miljö-hälsofarliga ämnen som behöver bearbetas.

Fördelen med att elektroniskt identifiera produkter är att de registreras i en databas, det blir lättare att snabbt se vad för produkter som finns p˚a anläggningen och om produkten har en materialdeklaration blir det lätt att se vad produkten inneh˚aller.

1.1 Syfte/M˚al

Syftet med projektet är att undersöka konceptet med RFID-identifiering av elektronikskrot, allts˚a att ta reda p˚a hur tekniken kan användas för att enklare se vad som finns p˚a trans-portbandet. Om en produkts id-nummer är kopplat till en material-deklaration s˚a kan man lättare se vad för material och substanser produkten inneh˚aller.

1.2 Fr˚agest¨allningar • Varf¨or RFID?

• Finns det produkter som markeras med RFID-taggar idag och vilka produkter b¨or vara l¨attare att identifiera?

• Hur fungerar tekniken och vilka problem kan uppst˚a? • Hur kan man identifiera elektronikskrot med RFID?

• Hur p˚averkar anl¨aggningens bakgrundsmaterial registreringen?

• Hur väljer man en lämplig RFID-teknik för att identifiera elektronikskrot? • Kan man läsa av en hel bur p˚a en g˚ang, och i s˚a fall hur skall man göra det?

(12)

1.3 Problemformulering

Eftersom elektronik innefattar ett stort omf˚ang av produkter kan det vara stor variation p˚a inneh˚allet i materialflödet och detta blir d˚a ett problem för att skrotet m˚aste sorteras och identifieras för hand, vilket kräver tid och resurser. Fr˚agan som ställs är om det g˚ar att effektivisera denna process genom att identifiera skrotet elektroniskt med hjälp av RFID-taggar.

1.4 Avgr¨ansning

Eftersom projektet är s˚a pass ungt s˚a vill företaget införskaffa statistik och förslag p˚a hur de kan g˚a tillväga, det är inte meningen att resultatet ska implementeras i anläggningen ännu utan detta är ett arbete som skall kunna byggas vidare p˚a. Av samma anledning kommer projektets medlemmar att begränsa sig och smalna av projektet och endast fokusera p˚a identifiering genom att ta reda p˚a hur tekniken fungerar och ge exempel p˚a hur den kan användas för att gynna företaget.

1.5 Kravspecifikation N r Skallkrav

1 L¨asaren skall ha en r¨ackvidd p˚a minst 1.5 m.

2 L¨asaren skall klara av att registrera minst 10 st transpondrar per sekund. 3 Redan l¨asta transpondrar skall inte registreras igen.

4 L¨asaren skall registrera minst 80 % av alla transpondrar som passerar p˚a transportbandet.

5 Produktens ID nummer skall visas i en lista.

6 L¨asarens antenn skall klara av att registrera transpondern oavs¨att po-larisering.

(13)

2 Bakgrund

2.1 Elektronik˚atervinning

Tillverkning av elektronik har blivit bättre ur en miljösynpunkt med lagar och standarder (RoHS och REACH) för att begränsa användandet av miljöfarliga ämnen osv, men samar-betet mellan ˚atervinningsföretag och producenter behöver förbättras för att ytterligare ef-fektivisera ˚atervinningen av elektronik.

Projekt som Greenelec försöker f˚a tillverkare att tänka p˚a att designa elektronik för lättare ˚atervinning genom att t.ex. undvika att placera material som inneh˚aller aluminium (t.ex. elektrolyt-kondensatorer och heat shields) och järn (transformatorer) nära eller inp˚a värdefulla material som guld och silver, eftersom närvaron av aluminium och järn försv˚arar ˚atervinningen av ädelmetaller [1].

Figure 1: F¨ordelning av guld p˚a ett kretskort[1]

Genom att fylla i en FMD (Full Material Declaration), som visar vad för material produkten inneh˚aller och vilka substanser materialen är uppbygga av och vart dessa material är lokalis-erade kan ˚atervinning förbättras ytterligare. Den här typen av dokumentation blir vanligare bland tillverkare s˚a i framtiden kommer det bli mycket lättare att ˚atervinna elektronik.

(14)

2.2 Identifikationssystem

För att ta reda p˚a om RFID är den bästa lösningen har projektgruppen studerat olika au-tomatiska identifikationsystem där de största kan delas in i sex olika grupper: Streckkoder, OCR (optical character recognition), biometrisk identifikation, smart cards och RFID sys-tem.

Streckkoder ¨ar den vanligaste typen av identifikationsteknik och finns i olika former. De ¨

ar billiga att ta fram och l¨atta att l¨asa. Det finns olika typer av streckkoder i 1D, 2D och 3D.

1D är de vanligaste zebra-liknande etiketterna som p˚aträffas lite överallt. De representerar data linjärt via svarta och vita linjer där bredden p˚a linjerna översätts till siffror av en laser. De här etiketterna har en ganska l˚ag datakapacitet och används för att ge produkter ett ID-nummer.

2D streckkoder har blivit mer vanliga de senaste ˚aren och den populäraste av dem kallas QR-koden, förm˚agan att lagra data är den första stora skillnaden, informationen är lagrad horisontellt och vertikalt i form av en rektangel och kan inneh˚alla tusentals tecken, upp till ca 1.5kB.

En annan unik egenskap för QR-koden är att den kan läsas av en mobiltelefon, utrustad med kamera och enkel programvara.

3D streckkoder ser ut som vanlig kod med skillnaden att mönstret är utst˚aende, dess höjd beräknas av skannern vilket gör att man f˚ar tre dimensioner att lagra data p˚a. Det finns även PM-koden som är en QR-kod med färg där färgen utgör den tredje dimensionen. Kapaciteten hos PM-koden kan komma upp till 1.8 MB [2].

OCR är en teknik utvecklad för att datorn ska kunna läsa och bearbeta skrift. Detta sker antingen genom att programmet är programmerat för att känna igen en viss skrivstil eller ”font” eller mer avancerade som kan känna igen handskrivna brev och olika typsnitt. Tekniken används oftast p˚a banker för att identifiera checkar och räkningar eller p˚a posten för sortering av brev. Detta är en avancerad teknik som baseras p˚a bildigenkänning och därför är bra OCR läsare dyra om man jämför med de övriga teknikerna. Texten matas in i en dator genom en optisk scanner eller ett foto där en programvara översätter texten bokstav för bokstav [3].

Kodtekniken som används hos banker liknar streckkoden men istället för olika breda parallella linjer s˚a använder man siffror.

Biometrisk identifikation s˚a som fingeravtrycksläsning, röstigenkänning och ögonscanner ¨

ar tekniker som inte ¨ar intressanta f¨or projektet.

Smart cards är elektroniska datalagringssystem som ofta inkapslas i ett plastkort. Vanliga omr˚aden för denna identifikationsteknik är betalkort och SIM-kort till mobiltelefoner. För att läsa data p˚a kortet placerar man det i en läsare som via kontaktfjädrar förser kortet med energi.

RFID (Radio frequency Identification) är ett samlingsnamn för produkter som tr˚adlöst kommunicerar mellan en transponder eller ”tag” och en läsare. En ”tag” best˚ar av en antenn med ett chip som inneh˚aller information. Tekniken är baserad p˚a smart cards där skillnaden ¨

(15)

Olika ID teknikers för och nackdelar presenteras i tabell 1 nedan [4]. Tabell 1: Jämförelse fördelar och nackdelar av olika RFID-system.

* Beroende p˚a vad det är för material som täcker taggen, blöta förem˚al försvagar signalen och metalliska förem˚al reflekterar signalen.

** Antennerna är starkast d˚a de är parallella mot varandra, styrkan blir svagare ju mer de vrids bort ifr˚an varandra, hur mycket är beroende p˚a antennens utformning.

*** Beroende p˚a vilken frekvens som anv¨ands och om transpondrarna ¨ar aktiva eller passiva.

(16)

2.3 Frekvenser, koppling och l¨asavst˚and

Det finns tre kriterier som skiljer olika RFID system ˚at. Vilken frekvens man sänder p˚a, vilken metod tag och läsare kopplas ihop med, och vilken läslängd som f˚as av systemet.

RFID-system drivs p˚a olika frekvensband, som sträcker sig ifr˚an 135 kHz till 5,8 GHz. Man kan koppla samman antennerna med hjälp av elektriska, magnetiska eller elektromagnetiska fält. Slutligen kan man uppn˚a läsavst˚and ifr˚an ett par millimeter upp till över 15 meter [5]. RFID-system med väldigt kort räckvidd, upp till 10 cm, kallas för l˚agfrekventa (LF) system. LF system kopplas med hjälp av elektriska och magnetiska fält, fördelen med att läsaren är nära taggen är att man inte behöver använda s˚a mycket kraft för att parkoppla, vilket betyder att man kan använda kraftfulla mikroprocessorer i taggarna. I princip kan dessa system drivas av frekvenser ifr˚an DC till 30 MHz. De här systemen används ofta vid elektroniska l˚assystem eller tr˚adlösa betalningskort.

RFID system med läsavst˚and upp till en meter kallas för högfrekventa (HF) system. Nästan alla HF system använder sig av en induktiv (magnetisk) koppling. Men det finns ocks˚a kapacitiva (elektriska) system. Frekvenser mellan 3 MHz och 30 MHz används som sändningsfrekvenser för de systemen [6].

RFID system med läsavst˚and p˚a över en meter kallas ultra högfrekventa (UHF) system. Alla UHF-system använder sig av elektromagnetiska v˚agor i UHF och mikrov˚agsomr˚adet. M˚anga av de kallas ocks˚a för ”backscatter”-system p˚a grund av att radio signalen reflekteras fr˚an taggen tillbaka till läsaren [7]. Systemet använder sig av UHF-frekvenser p˚a 868 MHz i Europa och 915 MHz i USA. Passiva taggar i dessa system kan f˚a läsavst˚and upp till 10 m medan aktiva taggar kan n˚a upp till 100 m [6].

(17)

2.4 Passiva och aktiva taggar

Figure 2: Transponder Taggar eller transpondrar ¨ar mikrochip med antenner

och finns i flera olika storlekar och former. Man kan dela upp dem i tv˚a olika kategorier, aktiva och passiva transpondrar, beroende p˚a vilken typ av strömkälla taggen använder.

Passiva transpondrar har ingen egen strömkälla utan f˚ar energi ifr˚an det magnetfält som skapas av läsarens antenner och skickar sedan data. Detta kan g˚a till p˚a olika sätt beroende p˚a vilken typ av RFID system som används, men i grunden fungerar det p˚a ett av dessa tv˚a sätt, antingen igenom full-duplex (FDX)/halv-duplex (HDX) system eller sekventiella (SEQ) system.

I FDX och HDX system skickar transpondern data

när läsarens fält är uppe. Eftersom transponderns svarssignal är s˚a mycket svagare jämfört med signalen ifr˚an läsaren är det väldigt sv˚art att skilja p˚a de tv˚a, s˚a för att sända data använder man sig av lastmodulering för att p˚averka läsarens fält, t.ex. genom en underbärv˚ag eller undertoner i läsarens frekvens. Skillnaden med SEQ system är att transpondern skickar data när läsarens fält är nere under regelbundna intervaller. Nackdelen med dessa system ¨

ar att transpondern behöver kunna klara av att sända fast strömkällan är bruten, vilket innebär att de transpondrarna behöver extra kondensatorer eller backup-batterier, därför är det inte s˚a vanligt att denna teknik används i passiva system [8].

Aktiva transpondrar skiljer sig ifr˚an passiva genom att de har en egen strömkälla, som ett batteri eller solcell, detta kan utnyttjas för att ge den aktiva transpondern ett kraft-fullare mikrochip och/eller ett mycket längre läsavst˚and eftersom läsarens magnetiska eller elektromagnetiska fält inte behövs för att ge energi till mikrochipet.

Men inte heller aktiva transpondrar kan skapa en högfrekvent signal av sig själv, de p˚averkar läsarens fält för att sända data p˚a liknande sätt som de passiva transpondrarna [9]. 2.4.1 On-metal

Problemet med RFID-taggar p˚a metalliska ytor är att det magnetiska flöde som inducerar det elektriska fältet i taggens antenn ocks˚a genererar en elektrisk fältstyrka i metallytan (Faradays lag). Detta gör s˚a att fria laddningsbärare börjar strömma i det elektriska fältets riktning s˚a cirklar av strömmar skapas, s˚a kallade virvelströmmar (eddy currents). Dessa strömmar i den metalliska ytan motarbetar det magnetiska flödet till den punkt att taggen inte g˚ar att kommunicera med [10].

Det har kommit flera lösningar p˚a detta problem där den enklaste är att placera en bricka som flyttar ut taggen ifr˚an metallen, brickan behöver vara konstruerad av ett elektriskt inert material som skumplast [11].

En annan lösning för att motverka denna effekt är att använda ferrit som är ett material med hög permeabilitet (permeabilitet är graden av magnetisering som ett material f˚ar som svar p˚a ett p˚alagt magnetfält). Ferriten förs in mellan antennen och den metalliska ytan vilket förhindrar att virvelströmmarna uppst˚ar [12].

(18)

2.5 L¨asavst˚and

Antennens storlek och form p˚averkar läsavst˚andet, ju större antenn desto längre läsavst˚and, men läsavst˚andet p˚averkas ocks˚a negativt av bakgrundsmaterialet, material som inneh˚aller vatten, metall eller radiotekniska störningar som trycker tillbaka eller stör antennfältet re-ducerar det avst˚and läsaren och taggen kan kommunicera p˚a. För att beräkna den effekt som överförs till taggen kan man använda Friis transmissionsekvation [13].

Ekvation 1: linj¨ara enheter. Ekvation 2: dB enheter. PRx= PT xGT xGRx( c 4πDrf0 )2 (1) PRx(dB ) = PT x+ GT x+ GRx+ 20log10( λ 4πDr ) (2)

Figure 3: Friis transmissionsekvation PRx = Motagen effekt fr˚an antenn till tag [W]

GRx = Tag f¨orst¨arkning [dBi]

PT x = Uteffekt fr˚an antenn [W]

GT x = Antenn f¨orst¨arkning [dBi]

Dr = Avst˚andet mellan antenn och tag [m]

c = Ljusets hastighet [m/s]

Läsarens antenn sänder ut elektromagnetiska v˚agor i alla riktningar. Denna v˚ag kommer i kontakt med olika ob-jekt där en del av energin omvandlas till värme, men efter-som högfrekventa signaler lätt reflekteras skickas större de-len av den energin ˚at flera h˚all. Den energin som hittar till-baka till antennen används i radarteknik för att bestämma ett förem˚als avst˚and och position medan i RFID system

används den signalen för att sända och läsa data. De system som använder denna metod kallas för backscatter-system och de använder framför allt frekvenser i UHF och mikrov˚ ag-omr˚adet. När läsarens antenn sänder ut elektromagnetiska v˚agor med effekten PE I RP som

¨

ar läsarens uteffekt P1 multiplicerat med antennens förstärkning G1. Den effekten som n˚ar

fram till taggen kallas Pe och kan ber¨aknas med hj¨alp av Friis ekvation. Den

reflekter-ade effekt ifr˚an taggen PS ¨ar proportionell mot effektdensiteten S i antennens omr˚ade och

radartvärsektionen (RCS) σ, som är ett m˚att p˚a hur bra ett material reflekterar elektro-magnetiska v˚agor. Denna variabel bestäms av flera parametrar som, objektets storlek, form, material, ytstruktur och signalens v˚aglängd och polarisering [14]. Reflekterade elektromag-netiska v˚agor kan allts˚a beräknas med hjälp av ekvationen för reflekterad effekt:

Ps = σ × S (3)

Med hjälp utav denna ekvation kan man beräkna den effektdensitet som reflekterats tillbaka till läsarens antenn:

SB ack = Ps 4πr2 = S × σ 4πr2 = PE I RP 4πr2 × σ 4πr2 = PE I RP × σ (4π)2 _{× r}4 (4)

(19)

Figure 4: RF-fl¨ode igenom hela systemet

(20)

2.6 Polarisering av elektromagnetiska v˚agor

Polariseringen av elektromagnetiska v˚agor bestäms av riktningen av v˚agens elektriska fält. Man skiljer p˚a linjär och cirkulär polarisering.

Linjär polarisering, om v˚agens elektriska fält ligger parallellt med jorden kallas den för horisontal polarisering och vertikal om den har en rät vinkel mot jordens yta. Överföringen av energi mellan antenner är optimal om de har samma polarisering men när polariseringen mellan antennerna skiljer sig ˚at 90 grader är energiöverföringen som sämst. När denna situa-tion uppst˚ar kan man räkna med en dämpning p˚a ca 20 dB p˚a grund av polariseringsförluster, allts˚a taggen f˚ar endast 1/100 av den maximala effekten ifr˚an det elektromagnetiska fältet [14].

Cirkulärpolariserade antenner däremot genererar ett 360 grader roterande fält genom att man har tv˚a dipolantenner monterade som ett kors där den ena matas med en 90 graders fördröjning, detta betyder att den motagande antennens polarisering inte spelar n˚agon större roll, men man f˚ar änd˚a räkna med en dämpning p˚a 3 dB om den motagande antennen är linjärt polariserad [14].

(21)

2.7 L¨asare

För att kunna kommunicera med taggen och hämta information som lagras i taggens minne används en RFID-läsare. RFID-läsaren tar emot kommandon ifr˚an styrprogrammet och skickar signaler till antennerna s˚a de börjar söka efter taggar. Antennen sänder ut radiov˚agor och tar emot data ifr˚an taggen. Informationen skickas sedan vidare tillbaka till läsaren.

Det finns m˚anga olika typer av läsare, handburna, fastmonterade, med eller utan in-byggda antenner och olika funktioner beroende p˚a vad för miljö eller applikation de har blivit konstruerade för, men alla läsare är likartade i deras grundläggande design. Man kan dela upp läsaren i tv˚a block, kontrollsystemet och RF-gränssnittet. Kontrollsystemet tar emot kommandon ifr˚an styrprogrammet och skickar i sin tur kommandon till RF-blocket. Där genereras den högfrekventa signalen som aktiverar taggens IC-krets, kommandot översätts till radiov˚agor och skickas till taggen med hjälp av antennen, taggens svar översätts sedan tillbaka till information som programmet kan bearbeta i RF-blocket [15].

Figure 6: Blockschema RFID l¨asare

(22)

(23)

3 Metod

3.1 Uppgiften

Uppgiften baseras p˚a en önskan ifr˚an ett ˚atervinningsföretag, där de vill effektivisera hanterin-gen av elektronikskrot, en möjlig lösning som ska undersökas är om det g˚ar att använda RFID-teknik för att underlätta hanteringen. När man har hittat en lämplig RFID-teknik som kan fungera i deras arbetsmiljö skall ett system tas fram och testas, där de registrerade taggarnas ID presenteras i en lista.

För att kunna ta fram en tillräcklig specifikation av uppgiften har en bra kommunikation med beställaren varit mycket viktig, att ha en klar bild av vad de vill att projektet ska leda till och vilka problem som kan uppkomma under vägen är ett m˚aste för att ha en stabil grund att börja ifr˚an. Företagets framtidsvisioner är projektgruppen väl införst˚adda med men detta projekt kommer inte att hinna g˚a hela vägen, för att säkerställa en bra kvalite p˚a arbetet kommer projektgruppen att begränsa sig till att svara p˚a fr˚agor som gäller registrering av RFID-taggar i företagets lokal.

3.2 Varf¨or RFID

För att svara p˚a den första fr˚ageställningen, om RFID är den bästa tekniken för uppgiften kan man studera den tabell som visas i kapitlet 2.2 Identifikationssystem. Jämför man teknikernas för- och nack-delar och ställer de mot uppgiften s˚a kan man se att streckkoder och RFID är de tekniker som kan tänkas fungera för att identifiera elektronikskrotet, efter-som de kan göra det p˚a avst˚and. När skrotet kommer in till anläggningen s˚a ligger de i burar, burarna töms p˚a ett transportband som körs med olika hastigheter p˚a olika sträckor för att tunna ut materialflödet. Eftersom burarna är gjorda av ett nät av metall och de kan vara fullpackade med olika sorter av elektronik s˚a finns det en större chans att registrera skrotet när det ligger p˚a transportbandet, dels för att de är mer utspritt och dels för att de inte ligger i metallburen längre.

Eftersom man inte kan veta etikettens placering p˚a varje produkt i förväg, produktens ori-entering när den ligger p˚a transportbandet eller om andra produkter täcker etiketten, s˚a blir det sv˚arare att läsa med en streckkodsläsare. Med RFID s˚a spelar det en mindre roll vilken orientering skrotet har eftersom radiov˚agorna kan ta sig igenom material, en annan fördel är att läshastigheten är mycket högre d˚a det kan ligga m˚anga produkter p˚a bandet samtidigt.

(24)

3.3 RFID tekniker

För att kunna n˚a tvärsöver transportbandet kommer man att behöva ett läsavst˚and p˚a 1.5m, detta pekar p˚a att en RFID läsare av HF eller UHF kommer att behövas, även om HF en-dast kan n˚a 1m bort vore det möjligt att ha en antenn p˚a varje sida för att täcka det gap som skulle uppst˚a, men här m˚aste man tänka p˚a att 1m är det maximala läsavst˚andet för ett HF system vilket betyder att man n˚ar det med optimala förutsättningar vilket i nuläget inte existerar i anläggningen. Det bästa valet blir d˚a UHF RFID, även om denna frekvens har sv˚arare att tränga igenom material än HF s˚a kan man motarbeta det genom att om-ringa transportbandet med antenner. Eftersom tv˚a antenner som sänder samtidigt i samma omr˚ade kan orsaka signalinterferens, allts˚a signalerna ifr˚an de b˚ada antennerna överlappar varandra. Signalinterferens kan leda till signalfel och att samma tag blir registrerad flera g˚anger. En lösning p˚a problemet är att l˚ata antennerna sända periodvis.

3.4 L¨asare

När RFID-tekniken väl var fastställd började sökandet efter produkter som skulle kunna fungera efter de krav som framställts. Det blev tydligt att ett system med fyra antenner skulle bli för kostsamt, och även att hyra ett s˚adant system hade överskridit budgeten, en billigare lösning blev att skaffa ett system med endast en antenn för testerna. Efter mycket diskussion med flera försäljare hittades läsaren HYR850 ifr˚an företaget Winnix (Se bilaga 2). Läsaren HYR850 har en inbyggd cirkulär antenn med läsavst˚and upp till 8 m, uteffekten 30 dBm och antennförstärkningen 6 dBi vilket med Friis ekvation skulle kunna överföra 1.6 mW till en tagg med förstärkingen 1 dBi när den befinner sig 1.5 m bort. Att använda ett system med en antenn har konsekvenserna att testerna kommer ta längre tid.

3.5 Taggar

De taggar som kommer att användas i testerna kommer att placeras p˚a och i produkter med plast och metalliska ytor vilket pekar p˚a att ”on-metal” taggar kommer att behövas. Företaget The tag factory har ett paket med 13 olika ”on-metal” taggar (Se bilaga 2), tag-garna har varierande antennformer och därför skiljer sig vinkelkänsligheten och läsavst˚andet vilket kommer att hjälpa till att visa vilka taggar som fungerar bättre och sämre. Eftersom tag-försäljare är ˚aterh˚allsamma med information om sina produkter (vilka dBi-värden an-tennerna har och vilka radartvärsektionsvärden) är det sv˚art att p˚a förhand beräkna vad för resultat man kan vänta sig. Men en dipolantenn har, om man räknar med 100 %, effektivitet, 1.64 dBi och enligt RFID Design Principles är ett vanligt RCS värde för en 900MHz tag 0.024 m2 _[17].

(25)

Med dessa värden kan man räkna fram en approximativ effekt p˚a svarsignalen som kom-mer tillbaka till läsaren:

P1 = 30dBm = 1W G1 = 6dBi PE I RP = P1× G1 = 36dBm = 4W r = 1.5m λ = _fc = _868×103×1086 = 0.345m Ae1= λ 2 4×π× G1 = 0.05683m 2 σ = 0.024m2 SB ack = P_(4π)E I RP2_×r×σ4 = 0.00012W/m2 P3 = Ae1× SB ack = 6.8196µW 10 × logP3 P1 = −51.66dBc

Svaret som kommer tillbaka till läsaren ifr˚an taggen är allts˚a -51.66 dBc svagare än den utsända signalen. Eftersom signalen m˚aste vara starkare än bruset i läsarens antenn och bruset är olika beroende p˚a hur känslig läsaren är, men som en tumregel kan man räkna med ett brus p˚a -100 dBm [14]. Detta betyder att läsaren inte borde ha n˚agot problem med att ta emot signaler ifr˚an transpondern.

För att kunna förutsp˚a om läsaren kan leverera den energi som taggen behöver för att starta m˚aste man beräkna den förlust som sker i tomrummet mellan taggen och läsarens antenn. Det kan man göra med hjälp av Friis ekvation free-space path loss:

aF = 147.6 + 20log(r) + 20log(f ) − 10log(Gt) − 10log(Gr) (5)

r = Avst˚andet mellan tag och läsaren [m] f = Sändfrekvens ifr˚an läsaren [Hz] Gt = Taggens gain [dBi]

Gr = L¨asarens gain [dBi]

Med hjälp av dagens effektsn˚ala halvledarteknik kan man ta fram mikrochips med en effektförbrukning p˚a inte mer än 5 µW och effektiviteten av en integrerad likriktare i UHF omr˚adet kan antas vara 5-25% [16].

Säg att effektiviteten är 10 % s˚a m˚aste den effekt som taggen tar emot överstiga 50 µW. Med data ifr˚an läsaren HYR850 som har ett PE I RP (effective isotopic radiated power) = 4

W, s˚a kan man räkna ut att förlusten inte f˚ar överstiga: aF = 10*log(4/0.000 050) = 49 dB.

Med data ifr˚an l¨asare och anl¨aggningen f˚ar man: r = 1.5 m, f = 868 MHz, Gt= 1 dBi, Gr= 6

dBi. kan man r¨akna p˚a effektf¨orlusten och f˚a fram att aF = 26.91 dB, plus de 3 dB som man

förlorar p˚a grund av cirkulär polarisering ger en förlust p˚a 29.91 dBc. Denna förlust ligger l˚angt under den totala förlusten som läsaren kan klara av. Om taggens effektförbrukning ¨

overstiger det uppskattade v¨ardena s˚a minskar ocks˚a l¨asavst˚andet.

(26)

3.6 Testuppl¨agg

En plats p˚a ˚atervinningsföretaget är reserverad för projektgruppen där tester kan utföras och tillg˚ang finns till det materialflöde som passerar anläggningen.

Testerna kommer att utföras genom att RFI-systemet sätts samman, styrprogrammet kommer installeras p˚a en av projektmedlemmarnas datorer, där man ska kunna se och doku-mentera signalstyrkan ifr˚an de taggar som passerar p˚a transportbandet.

Taggar skall fästas p˚a elektronikskrot som skall föras mot läsaren, taggarna kommer att testas p˚a olika positioner, och efter varje test skall skrotets orientering ändras och mer eller mindre produkter kommer att läggas p˚a bandet samtidigt för att säkerställa att systemet fungerar för alla situationer som kan förekomma och eftersom ett system med en antenn har valts kommer även den att behöva flyttas till minst fyra olika positioner under varje test för att undersöka vilka positioner ett färdigt system kommer att behöva täcka.

Se bilaga 1 Testplan f¨or mer information.

Figure 7: Exempel p˚a experimentuppst¨allning.

3.7 Resultatanalys

Under testerna kommer ett testprotokoll att fyllas i och ge statistik p˚a hur bra konceptet fungerar i verkligheten, vilka taggar som fungerar bättre osv. För att sätta detta systemet i drift kommer producenter av elektronik att behöva sätta taggar p˚a sina produkter. Idag använder m˚anga företag RFID för att identifiera produkten under tillverkning, men dessa taggar ˚atervinns oftast inom produktionen. Det kommer att behövas införa en ny standard för att ˚atervinningen av elektronikskrot skall fungera p˚a detta sättet i framtiden. Eftersom priset p˚a RFID taggar ständigt sjunker är det inte orimligt att en s˚adan standard skulle kunna införas.

(27)

3.8 Metodbeskrivning

Testen har skett i ˚atervinningsföretagets lokal, där projektgruppen har en plats med ett transportband för testning. Testplatsen best˚ar av tv˚a transportband med bredden 60 cm och bredden tvärs över b˚ada är 1.5m, transportbanden är metalliska rullband. Testning utfördes med ett RFID-system som best˚ar av en läsare ifr˚an företaget Winnix ”HYR85”, 13 olika ” On- metall” taggar ifr˚an företaget The tag factory och 4 taggar ifr˚an Winnix. Datablad g˚ar att hitta i bilaga 2.

T est 1 : L¨asning av tag 65 cm.

T est 2 : L¨asning av tag 65 cm med hinder (i form av 50st kretskort). T est 3 : L¨asning 1.5m.

T est 4 : L¨asning 1.5m. Ingen ledande metall mellan tag och l¨asare, med hinder (i form av 50st kretskort).

T est 5 : L¨asning 1.5m. Ingen ledande metall mellan tag och l¨asare.

T est 6a : Läsning av tag i elektronikskrot (Aluminiuml˚ada ifr˚an ett RBS (Radio Bas Sta-tion) sk˚ap, där taggen placerades intill ventilations h˚al med diameter 4 mm), rörelse 0.2m/s. T est 6b : Läsning av tag placerad i elektronikskrot (Aluminiuml˚ada ifr˚an ett RBS (Radio Bas Station) sk˚ap, där taggen placerades intill ventilations h˚al med diameter 4 mm). T est 7 : Läsning av tag placerad i elektronikskrot (Aluminiuml˚ada ifr˚an ett RBS (Radio Bas Station) sk˚ap) utan ledande metall.

T est 8 : L¨asning av tag placerad p˚a elektronikskrot (Aluminiuml˚ada ifr˚an ett RBS (Radio Bas Station) sk˚ap) utan ledande metall.

Figure 8: Radio Base Station (RBS) och Berylliumoxid i kretskort p˚a insidan av RBS.

Skrotet som användes under test 6, 7 och 8 är en del ifr˚an en RBS-transceiver, se Figur 8. Denna komponent inneh˚aller det giftiga ämnet berylliumoxid (BeO), som ofta används inom telekom och datorindustrin som isolator och värmeledare. I sin fasta form är ämnet inte farligt utan det är när man andas in dammpartiklar som bland annat skador p˚a lungor kan uppst˚a [18]. Detta medför att man behöver demontera dessa produkter för hand och plocka bort komponenterna innan produkten förs vidare. Anledningen till varför denna komponenten valdes var för att undersöka om en transponder kan registreras när den ligger i ett metalliskt chassi. En annan anledning är att det är den här typen av komponenter som ¨

ar bra att identifiera innan den f¨ors vidare till demontering.

(28)

Tabell 2: Visar de 17 olika taggar som testet utf¨ordes med och resultatet av varje test.

Kryssen markerar vilka transpondrar som blev registrerade. M˚atten talar om det maxi-mala l¨asavst˚andet som har n˚atts.

(29)

4 Resultat

Det f¨orsta testet, Test 1, utf¨ordes p˚a ett av de tv˚a transportbanden, alla taggar klarade av att bli registrerade p˚a 65 cm.

Test 2 hade samma förutsättningar med skillnaden att taggarna var täckta med ca 50 st kretskort, 15 av 17 taggar registrerades.

Test 3 utfördes p˚a ett av de tv˚a transportbanden som de föreg˚aende med skillnaden att läsavst˚andet var 1.5m, 12 av 17 taggar registrerades.

Test 4 utfördes längs bredden tvärs över p˚a de b˚ada transportbanden, avst˚and 1.5 m, med de ca 50 st kretskorten, 2 av 17 taggar registrerades.

Test 5 utfördes p˚a samma sätt som test 4, utan kretskorten, 5 av 17 taggar registrerades. Efter att de första fem testerna hade gjorts kunde vi se att tag nummer 2 och tag nummer 12 vad de som klarade av att registreras p˚a längst läsavst˚and och presterade bäst överlag, därför togs beslutet för att använda dessa taggar i de följande testerna. Dessa taggar tillhör tag-paketet ifr˚an Winnix.

Tabell 3: Test 6a och 6b, RFID-tag i RBS l˚ada.

Test 6 utfördes genom att en RFID-transponder placerades i RBS-chassit. Eftersom signalen m˚aste ha en glipa för att n˚a transpondern, d˚a signalen inte kan tränga igenom alu-minium, placerades transpondern intill de ventilationsh˚al som finns i RBS-chassit (Figur 8 vänster.). Ventilationsh˚alen är 4mm i diameter.

Test 6a gick ut p˚a att undersöka hur läsavst˚andet p˚averkas av att placera transpondern i det metalliska chassit. Det maximala läsavst˚and som kunde n˚as för transponder nummer 2 var 54 cm. Efter att det maximala läsavst˚andet hade hittats började vi köra rullbandet ca 0.2m/s för att undersöka hur rörelsen p˚averkade läsningen, resultaten under denna del av testet var inte konsekventa.

Första g˚angen RSB-chassit passerade igenom läsarens fält registrerades inte transpondern, det krävdes 8 passager innan transpondern registrerades.

Den andra registreringen skedde efter 1 passage. Den tredje registreringen skedde efter 24 passager. Den fj¨arde registreringen skedde efter 1 passage. Den femte registreringen skedde efter 5 passager.

För att försäkra att taggen inte blivit uppladdad av den tidigare registreringen, startade nästa test tv˚a minuter efter en lyckad registrering.

(30)

Eftersom test 6a inte visade n˚agot konsekvent resultat p˚abörjades test nummer 6b. Testet gick ut p˚a att undersöka hur l˚ang tid det tog för transpondern att bli registrerad när RBS-chassit var stillast˚aende.

RSB-chassit placerades mitt i läsarens fält och den första registreringen skedde efter 1 sekund. Den andra registreringen skedde efter 12 sekunder.

Den tredje registreringen skedde efter mindre ¨an en sekund. Den fj¨arde registreringen skedde efter 8 sekunder.

Den femte registreringen skedde efter 23 sekunder.

För att försäkra att taggen inte blivit uppladdad av den tidigare registreringen, startade nästa test tv˚a minuter efter en lyckad registrering.

Tag nummer 2 hade ett maximalt läsavst˚and p˚a 54 cm och det maximala läsavst˚andet för tag nummer 12 var 68 cm, när de var placerade i RBS-chassit.

Figure 9: Test nr 6a och 6b visas i bilden till v¨anster. Test nummer 7 visas i bilden till h¨oger.

Eftersom läsavst˚andet verkade bli längre när registreringen skedde p˚a det metalliska trans-portbandet blev test nummer 7 att prova hur läsavst˚andet p˚averkades när aluminiuml˚adan med tag placerades p˚a betonggolvet, resultatet blev att läsavst˚andet minskade till nästan hälften. Tag nummer 2 hade max läsavst˚and p˚a 30 cm, tag nummer 12 maximala läsavst˚and blev 34 cm.

Test 8 utfördes genom att tag nummer 2 och tag nummer 12 fästes utanp˚a aluminiuml˚adan som sedan ställdes p˚a betonggolvet. B˚ada taggarna lyckades bli registrerade p˚a 1.5 m.

(31)

5 Diskussion

Efter de första testerna har vi märkt att läsningen fungerar bättre om läsarens antenn och RFID-tag är nära (0-5cm) samma metallyta, metallen verkar leda signalen s˚a att den är starkare när den n˚ar fram till taggen, vilket ledde till att även de svagare taggarna blev registrerade vid 1.5m. Vid test nummer 6 och test nummer 7 kan man se att läsavst˚andet dubbleras d˚a RBS-chassit st˚ar p˚a det metalliska transportbandet.

Under test 6a och 6b i Figur 8, fann vi att taggen inte alltid registrerades direkt varje g˚ang, detta kan ha förklaringen att signalen som reflekterats tillbaka till läsaren är för svag. Radiov˚agor g˚ar att jämföras med ljus, allts˚a blir aluminiuml˚adan som en avskärmning med h˚al i och transpondern som ett blinkande lampsken, eftersom den reflekterar signalen och genom en transistor skickar sin information binärt. Signalen som träffar antennen blir därför svag och informationen kan förloras i bruset. Test 6b stödjer den teorin eftersom vi fick registrering slumpmässigt efter olika l˚ang tid. När taggen fästes p˚a utsidan av produkten var det inget problem att registrera taggen p˚a avst˚andet 1.5m. Om en tag skall fästas i en produkt med ett metalliskt skal s˚a bör man tänka p˚a att taggen är placerad vid glipor eller h˚al där signalen kan hitta ut, men ju mindre glipor desto kortare blir läsavst˚andet. Glipan bör vara minst hälften s˚a stor som v˚aglängden, dvs i v˚arat fall ca 17 cm längsmed samma plan som transponderns antenn, för att säkerställa registrering. Självklart sker den bästa möjliga läsning d˚a taggen är placerad utanp˚a produkten.

Vad man kan dra som slutsats av detta är att ett system med större antenner placerade runt transportbandet har en bra chans att registrera taggar i produkter. Att dessutom inkapsla antennerna i ett metalliskt chassi (se figur nr 10) kan öka läsavst˚andet d˚a metalliska ytor verkar leda signalen bättre, som test nummer 6 och 7 visade. En metallisk ”tunnel” ger ¨

aven signalen fler vägar att n˚a transpondern eftersom högfrekventa signaler lätt reflekteras p˚a metalliska ytor.

Figure 10: Exempel p˚a ett RFID system.

(32)

Eftersom RFID tekniken inte är tillräckligt mogen för integration med hush˚allsprodukter ¨

annu skulle ett första steg kunna vara att börja med taggning av produkter inneh˚allande hälso- och miljö-farliga ämnen, samt produkter med värdefulla komponenter. Detta skulle göra det lättare att identifiera dessa produkter, vilket skulle vara lönsamt b˚ade ur en h¨ also-och ekonomisk-synpunkt. Det har varit sv˚art att f˚a tag p˚a datablad om RFID-systemen som säljs p˚a internet, ofta st˚ar det bara vilka läsavst˚and som kan uppn˚as och dimensionerna p˚a produkten, men inte n˚agonting om antennens förstärkningsvärde, styrkan p˚a magnetfältet, antennernas polarisering, impedans och i vissa fall fanns inte ens utspänningen ifr˚an läsaren med i dokumentationen. Med detta i bakhuvudet hade det kanske varit bättre att konstruera en egen läsare och/eller antenn.

Det största hindret är när stora metalliska ytor ligger tätt inp˚a taggen och blockerar signalen, även om transportbandet p˚a företaget idag är ganska bra p˚a att sära p˚a skrotet genom att det kör med olika hastigheter p˚a olika sträckor kan det uppst˚a situationer där förem˚alet med taggen ligger under n˚agot stort och kompakt förem˚al. Genom att placera ytterligare en antenn p˚a en position där skrotet faller till nästa del i transportsträckan finns det möjlighet att registrera även i den situationen. En annan lösning är att montera en läsare p˚a trucken som lyfter burarna med skrot. Nackdelen med att läsa skrotet i burarna ¨

(33)

6 Slutsats

Vi har under detta projekt undersökt om det är möjligt att identifiera elektronikskrot med hjälp av RFID. Vi har fördjupat oss i tekniken och fysiken och har kommit fram till att det ¨

ar möjligt genom teoretiska och fysiska tester, där vi fick ett läsavst˚and p˚a 1.5 m när taggen fästes p˚a utsidan av en RBS enhet. Detta beskrivs i resultat-delen, test nummer 8. Den läsare som vi har använt i v˚ara tester är en läsare med integrerad cirkulärpolariserad antenn. Om man börjar med att endast ”tagga” produkter med hälso- och miljöfarliga komponen-ter underlättar det identifieringen av dessa produkter, man slipper leta rätt p˚a information om varje ny produkt som kommer till anläggningen och p˚a s˚a vis slipper man osäkerheten om man kan se p˚a plats vad produkten inneh˚aller utan att plocka isär den. Fördelar med RFID tekniken är att det g˚ar att registrera taggarna p˚a relativt l˚angt avst˚and, signalen kan ta sig igenom material som kan ligga i vägen, taggarna kan vara robusta och registreringen sker snabbt. Nackdelar med RFID är att signalen inte kan ta sig igenom metall, att systemet ¨

ar dyrt jämfört med streckkod system och att tekniken inte är lika utbredd som streckkods systemen. V˚ar slutsats är att RFID kan eliminera mänskliga fel, minska arbetskraften och ger en snabb tillg˚ang till information, men det är en dyr investering och inte helt tillförlitlig i den miljö som finns p˚a anläggningen idag.

Nästa steg skulle kunna vara att bygga upp ett RFID system och ta kontakt med de företag som skickar sina uttjänta miljöfarliga eller värdefulla produkter till anläggningen och be dom fästa en tagg p˚a skrotet för att se när den registreras. Det största hindret vi kan se för detta projektet är kostnaden, eftersom det är dyrt att införskaffa ett helt tillförlitligt system med flera antenner för en industri. Efter diskussioner med försäljare av s˚adana lösningar kommer ett s˚adant system att kosta mellan 30 000 och 50 000 kr, vilket kan vara mycket pengar att lägga p˚a ett projekt för studenter.

(34)

(35)

7 Referenser

References

[1] F¨orfattare: Wesley Van Meensel, Geert Willems, Maarten Cauwe. Titel: Material Identification in Electronics.

˚

Ar: 2014. Utgivare: Greenelec. Vetenskaplig artikel.

URL: www.hitech-projects.com/euprojects/greenelec/deliverables/CARE%2020 14%20GreenElec%20Material%20Identification%20in%20Electronics.pdf

[2] F¨orfattare: Ok¨and. Titel: Streckoder i 1D, 2D och 3D - S˚a fungerar det. Utgivare: PARMAB Sverige AB. Web artikel

URL: butikskassa.com/streckkoder-i-1d-2d-och-3d-sa-fungerar-det

[3] F¨orfattare: Chris Woodford. Titel: How does OCR document scanning work. Datum: January 9, 2017. Utgivare: ExplainThatStuff.com. Web artikel.

URL: www.explainthatstuff.com/how-ocr-works.html

[4] F¨orfattare: Klaus Finkenzell. Titel: RFID Handbook, Third edition. ˚

Ar: 2010. Utgivare: Wiley. Sida: 7

Ar: 2010. Utgivare: Wiley. Sida: 21.

[6] F¨orfattare: Ok¨and. Titel: The Different Types of RFID Systems. ˚Ar: 2002-2016. Utgi-vare: Impinj. Web artikel

URL: www.impinj.com//resources/about-rfid/the-different-types-of-rfid-systems/

[7] F¨orfattare: Pavel V. Nikitin and K. V. S. Rao. Titel: Theory and Measurement of Backscattering from RFID Tags. ˚Ar: 2006. Utgivare: IEEE. Vetenskaplig artikel.

https://pdfs.semanticscholar.org/f4b4/7add7b6776d9bcd1019bc3342dd3a 6916560.pdf [8] F¨orfattare: Klaus Finkenzell. Titel: RFID Handbook, Third edition.

˚

[11] F¨orfattare: Ok¨and. Titel: The Technology of On-Metal RFID. ˚Ar: 2009. Utgivare: Omni-ID. Artikel.

[13] F¨orfattare: H. T. Friis. Titel: A Note on a Simple Transmission Formula. ˚Ar: 1946. Utgivare: IEEE. Sida: 254 - 256.

Ar: 2010. Utgivare: Wiley. Sida: 114 – 115. 34

(36)

Ar: 2010. Utgivare: Wiley. Sida: 317-319.

[17] F¨orfattare: Harvey Lehpamer. Titel: RFID design principles, Second edition. Utgivare: Artech house. ˚Ar: 2012. Kapitel 3, Sid 61

[18] F¨orfattare: J. H. Sterner och M. Eisenbud. Titel: Epidemiology of Beryllium Intoxication.

Journal article: Arch. Indust. Hyg. & Occupational Med. Utgivare: Chicago. ˚Ar: 1951.

(37)

(38)

8 Bilagor

(39)

Identifiering av elektronikskrot

__________________________________________________________________________________

TESTPLAN

(40)

__________________________________________________________________________________

1 Inledning

Projektet identifikation av elektronik skrot syftar till att analysera hur väl ett RFID system kan fungera i företaget Stena Recyclings lokaler för att effektivisera sortering. Konceptet skall verifieras genom tester på anläggningen där statistik och förslag på hur de kan gå vidare kommer att

presenteras i en rapport. Detta dokument går igenom hur testerna ska utföras, var testerna utförs samt vilka resultat som har nåtts.

Testerna presenteras i en tabell med följande layout

Test.no. Krav Testbeskrivning Godkänt

Förklaring av tabellen:

• Test.no. – Nummer på test.

• Krav – Kopplar till vilket krav som testas.

• Testbeskrivning – En kort formulering av hur testet ska utföras.

• Godkänt – En markering om testet är genomfört med önskvärt resultat. Om testet inte är genomfört kommer även det att markeras här.

1.1 Syfte

Syftet med testplanen är att projektgruppen ska få en översikt av vad som ska testas, hur testningen ska genomföras samt var testningen ska ske. Testplanen är ett stöd för att säkerhetsställa att alla tester utförs. I testplanen kommer även ett testprotokoll presenteras. Testprotokollet består av fyra punkter:

• Beskrivning av testet • Förutsättningar för testet • Resultat av testet

(41)

__________________________________________________________________________________

2 Översikt av testning

Kapitlet beskriver vilka tester samt analyser som ska användas för att uppfylla projektets kravspecifikation.

2.1 Testning i anläggningen

Projektgruppen har tillgång till en plats på företagets anläggning där tester kan utföras. Här kommer tester av de krav projektet har att genomföras. Projektgruppen har även tillgång till det

materialflöde som passerar anläggningen vilket kommer underlätta undersökningarna och få svar på t.ex. vilka positioner som systemets antenner kommer att behöva placeras på för bästa effekt oavsett hinder.

3 Tester på systemet

Kapitlet presenterar de tester som kopplar till de generella kraven på systemet.

Test.no. Krav Testbeskrivning Godkänt

1 1 Här kommer systemet att testas för att säkerställa att det maximala läsavståndet kan nås genom att placera ut de tillgängliga transpondrarna på transportbandet 1.5m ifrån läsarens antenn.

X

2 2 Här kommer systemets förmåga att registrera flera taggar i följd att testas genom matning av taggar in i läsarens fält.

X 3 2&4 Här kommer systemets förmåga att läsa flera taggar samtidigt att

testas genom att placera ett flertal i fältet.

X 4 3 Här ska systemet testas för att säkerställa att taggar inte registreras

flera gånger.

X 5 Här kommer burens avskärmning att testas genom att taggar fästs på

skrot och läggs i buren med mer skrot för att likna det flöde som dagligen sker på anläggningen.

X

6 4&6 Här ska systemet testa hur bra taggarna kan nås med hinder. Varje tag ska testas med skrot som täcker olika positioner för att se vilka

antenn-vinklar som ger bäst mottagning. Se Test-mall 1

X

(42)

(43)

8.2 Bilaga 2

(44)

Ultra High Frequency (UHF) Tag (On Metal)

Each Set Contains:

S.No. Product Name Quantity

1 M-Cable Tag 1 2 M-Nano Tag 1 3 M-Tudor Tag 1 4 M-Prince Tag 1 5 M-Warrior Tag 1 6 M-Armada Tag 1 7 M-Crown Tag 1 8 M-Superior Tag 1 9 M-King Tag 1 10 M-Shield Tag 1

11 Industry Tag 34mm Tag 1

12 Lock-it Tag 1

(45)

FEATURES

 M-Cable tag is a high temperature tag & is especially

 designed for applications and processes involving high

 temperatures.

 Operates effectively with a good read range,  especially when attached to metal.

 Rugged construction for high durability in harsh  environments.

 Can be attached with a Cable tie through a slot  provided.

 Flexible Read/Write Range (reader dependant).

APPLICATIONS

 Used in high temperature applications like boilers and

 engines identification

 Used in asset tracking applications such as  Equipment, Parts, Containers, railway and  warehousing solutions.

 Factory automation, Automotive & Security purpose.

Chip Type:

Alien Higgs 3 EPC Class 1 Gen 2

EPC 96 bit extendable up to 480 bits User Memory512 bit

Data retention of 50 years Write endurance 100.000 cycles

Mechanical: Dimension 28 x 15 x 5mm

Data Sheet

_M

_-

_Cable

_Tag

44

(46)

Slot Size 5 x 1 mm

Material High Temp. plastic Colour Off White

Weight 3.1 g

Electrical:

Operating

Frequency 865-868MHz

Operating mode Passive (battery-less transponder)

Ingress Protection: _IP68

Thermal: Storage Temp. -40°C to +120°C

Operating Temp. -40°C to +85°C

Part Number: 390V1

M-Cable Tag Angular Sensitivity

(Relative Read Range vs. Orientation)

(47)

FEATURES

 M-Nano Tag is very small in size & has very good read range, especially when attached to metal.

 The product has been designed to be easily attached by adhesive.  Can be used with cable ties through its mounting hole.

APPLICATIONS

 Used in IT asset tracking applications such as backup tapes, servers, hard drives and media tapes without any human intervention.

 Inventory control of small tools and manufacturing equipment, servers and network routers.

Chip Type:

EPC 96 bit extendable up to 480 bits User Memory 512 bit

Mechanical:

Dimension 38.5 x 14 x 3.5 mm Face Material Polyester

Colour Blue & white Weight 2 g

Electrical: Operating Frequency _{Operating mode} 865-868MHz, (902-928MHz also available on request) _{Passive (battery-less transponder)}

Ingress Protection: IP54

Thermal: Storage Temp. _{Operating Temp.}-40°C to +85°C _{-40°C to +85°C}

Options: Available with:

Data Sheet

M-Nano Tag

46

(48)

Other IC type and Frequency on request Other colour combination & material

Adhesive backing / hanging thread for easy mounting Non-metallic application

M-Nano Tag Angular Sensitivity

Read range (in percent) at various angle.

(49)

FEATURES

 M-Tudor Tag is very small in size & has very good read range, especially when attached to metal.

 Can be used with cable ties through its mounting hole.  Flexible Read/Write Range (reader dependant).

APPLICATIONS

 Used in IT asset tracking applications such as backup tapes, servers, hard drives and media tapes without any human intervention.

 Inventory control of small tools and manufacturing equipment, servers and network routers.



Chip Type:

Data retention of 50 years Write endurance 100,000 cycles

Mechanical:

Dimension 39 x 13 x 5.3 mm Face Material TPU

Colour Black Weight 3 g

Electrical:

Operating Frequency 865-868MHz, (902-928MHz also available on request) Operating mode Passive (battery-less transponder)

Thermal: Storage Temp. -25°C to +85°C Operating Temp. -25°C to +85°C

Data Sheet

M

-

Tudor

Tag

48

(50)

Options:

Available with:

Other IC type and Frequency on request. Other Colour combination & material

Adhesive backing / hanging thread for easy mounting Non-metallic application

M-Tudor Tag Angular Sensitivity

Read range (in percent) at various angle. Tag is rotatedin the X-Y plane about the z axis

(51)

FEATURES

• Operates effectively with a very good read range, especially when attached to metal.

Rugged construction for high durability

• Can be attached by screws with the help of two holes. • Can also be provided with Adhesive tape for easy attachment.

• Flexible Read/Write Range (reader dependant).

APPLICATIONS

• Used in asset tracking applications such as Equipment, Parts, Containers, railway and warehousing solutions.

• Factory automation, Automotive & Security purpose.

Chip Type:

EPC 96 bit extendable upto 480 bits User Memory 512 bit

Mechanical: Dimension 90 x 34 x 7mm Material ABS Colour Blue Weight 19.3 g

Data Sheet

M-Prince Tag

(52)

Thermal: Storage Temp. -40°C to +85°C Operating Temp. -40°C to +85°C Part Number: 316V1 Options: Available with:

Other IC type and Frequency on request Other plastic material and colours

Adhesive backing for easy mounting (indoor application) Available for non-metallic application

M-Prince Tag Angular Sensitivity

(53)

FEATURES APPLICATIONS • M-Warrior is a frequency independent tag and

operates effectively with read range of over 7m when attached to metal.

• Rugged construction for high durability. • Can be attached by thread or cable tie.

• Can also be provided with Adhesive tape for easy attachment.

• Due to global frequency tuning and high read range, M-Warrior can be effectively used in asset tracking, Ware house management, Containers and Railway Coaches

identification in any part of the world irrespective of frequency used in country. • Factory automation, Automotive & Security

purpose.

M-Warrior Tag

(Global)

Chip Type:

Mechanical: Dimension 61.5 x 14.3 x 13 mm Material ABS GF Colour Black Weight 9.2 g

Electrical: Operating Frequency 860 - 960 MHz

Data Sheet

(54)

Options:

Available with: Other IC type on request

Other plastic material and colours e.g. PC/ABS Adhesive backing for easy mounting

Frequency v/s Read Range Graph

M-Warrior Tag Angular Sensitivity

(55)

M-Armada Tag

FEATURES

 Operates effectively with a very good read range, especially when attached to metal.

 Rugged construction for high durability

 Can be attached by screws with the help of two holes.  Can also be provided with Adhesive tape for easy

attachment.

APPLICATIONS

 Used in asset tracking applications such as Equipment, Parts, Containers, railway and warehousing solutions.  Factory automation, Automotive & Security purpose.

Chip Type:

Mechanical: Dimension 55 x22 x 5mm Material ABS Colour Blue Weight 5.6 g Electrical:

Operating Frequency 865-868MHz, (902-928MHz also available on request) Operating mode Passive (battery-less transponder)

Data Sheet

(56)

Ingress Protection: IP68 Thermal: Storage Temp. -40°C to +85°C Operating Temp. -40°C to +85°C Part Number: 369V1 Options: Available with:

Other IC type and Frequency on request Other plastic material and colours

Adhesive backing for easy mounting (indoor application) Available for non-metallic application

Orientation sensitivity graph

M-Armada Tag orientation Sensitivity

Antenna Read range (in percent) at various angle.

Tag is rotated in the X-Y plane about the z axis

X Ө

(57)

FEATURES

 M-Crown is a frequency independent tag and operates effectively with read range of over 15m when attached to metal.

 Rugged construction for high durability.

 Can be attached by screws with the help of two holes.  Can also be provided with Adhesive tape for easy

attachment.

APPLICATIONS

 Due to global frequency tuning and high read range, M-Crown can be effectively used in asset tracking, Ware house management, Containers and Railway Coaches identification in any part of the world irrespective of frequency used in country.

 Factory automation, Automotive & Security purpose.

Chip Type:

Mechanical: Dimension 150 x 25 x 12 mm Material ABS Colour Blue Weight 25.8 g

Electrical: Operating Frequency 860-960 MHz

Data Sheet

M

-

Crown

Tag

)

(

Global

56

(58)

Options:

Frequency v/s Read Range Graph

M-Crown Tag Angular Sensitivity

(59)

M-Superior Tag

FEATURES

• M-Superior is a frequency independent tag and operates effectively with read range of over 15m when attached to metal.

• Rugged construction for high durability.

• Can be attached by screws with the help of two holes. • Can also be provided with Adhesive tape for easy

attachment.

APPLICATIONS

• Due to high read range, M-Superior can be effectively used in asset tracking, Ware house management, Containers and Railway Coaches identification in any part of the world irrespective of frequency used in country. • Factory automation, Automotive & Security purpose.

Chip Type:

Mechanical: Dimension 150 x 58.5 x 14.4 mm Material ABS Colour Blue Weight 73 g

Electrical: Operating Frequency 865-868MHz, (902-928MHz also available on request)

Data Sheet

(60)

Thermal: Storage Temp. -40°C to +85°C Operating Temp. -40°C to +85°C Part Number: 344V1 Options: Available with: Other IC type

M-Superior Tag Angular Sensitivity

Read range (in percent) at various angle.

Frequency v/s Read Range Graph

(61)

FEATURES

M-King tag operates effectively with read range of over 8m when attached to metal.

Rugged construction for high durability. Can be provided with Adhesive tape for easy attachment.

APPLICATIONS

Due to high read range, M-King can be effectively used in asset tracking, Ware house management, Containers and Railway Coaches identification. Factory automation, Automotive & Security purpose.

Chip Type:

UHF Class 1 Gen 2, Alien Higgs 3

Mechanical:

Dimension Dia. 62mm, thickness 10mm Material ABS

Colour Blue Weight 25 gm.

Thermal: Storage Temp. _{Operating Temp.} -40°C to +85°C _{-40°C to +85°C}

Data Sheet

_{M-King Tag}

60

(62)

Options:

Other plastic material and colours

Adhesive backing for easy mounting (indoor application)

Frequency v/s Read Range Graph

Angular Sensitivity

M-King Tag Angular Sensitivity

Tag is rotated in X-Y plane about the z-axis M-king Z Y 00 Ө