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Development of RFID using human body communication

利用人体通信的RFID的开发

基本信息

批准号：
20K04593
负责人：
佐々木健
金额：
$ 2.5万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04593/
关键词：
RFID 人体通信電力供給負荷変調ウェアラブル機器

项目摘要

本研究の目的は，通常のRFIDが電磁誘導または電磁波による結合を介して電力供給とデータ通信を行っているのに対し，人体に電極を接触させる人体通信の原理を応用し，利用者が身につけたRFIDのデータを利用者が手で触れる受信機で読み取る人体通信型RFIDを実現することである．2020年度は電力供給のシミュレーションと実験を行った．シミュレーションではタグ側電極として10×30mmの2枚の電極を外寸54×30mmに配置し，周波数21MHz，振幅2Vppの信号を印加した電極を指先で触れた場合，受信電力は約約7μWであった．実験は同じ電極寸法で周波数12.8MHz振幅2Vppの信号電極を手で触れ，受信電力は約1μWであった．これは目標の20μWより小さいが，共振回路の改良と送信電圧の増大により実現できると考えている．2021年度は負荷変調によるデータ通信を試みた．電力供給はまだ不十分であるため実験装置は電池駆動とした．搬送周波数13.56MHzを分周した周波数212kHzまたは424kHzの矩形波によってアナログスイッチをオンオフし，手首に接触させる2つの電極間インピーダンスを変化させ，指先または手のひらで触れた受信回路によってインピーダンス変化の検出を試みた．結果はアナログスイッチのゲート入力の静電容量の影響でスイッチングによる過渡的な信号が電極間に現れ，本来はインピーダンスのみが変化すべきところ実際には電極間に電気信号が現れてアクティブな人体通信と等価な状態になり，負荷変調によるデータ通信は確認できなかった．原因は十分に解明できていないが，本課題以前の研究において人体通信は送信電極間電圧1～2V程度で通信ができていることを考えれば，負荷変調というパッシブな方法にこだわらず，人体通信型RFIDでは受信した電力を用いてアクティブなデータ送信を行う可能性も考えられる．

The purpose of this study is to apply the principle of human body communication by contacting the electrodes of human body to the combination of electromagnetic induction and electromagnetic wave in general RFID, and to realize the realization of human body communication RFID by contacting the receivers of RFID with the hands of users. Two electrodes of 10×30 mm in diameter are arranged at 54×30mm in diameter, the frequency is 21MHz, and the amplitude is 2Vpp. When the electrodes are touched first, the received power is about 7μW. The same electrode size, cycle number 12.8MHz, amplitude 2Vpp, signal electrode touch, received signal power is about 1μW. In 2021, the load of the resonant circuit was adjusted to 20μW. The power supply is not very good. The device is battery operated. Transfer cycle 13.56 MHz to 212kHz to 424kHz rectangular wave transmission frequency, hand contact, two sets of electrode contact, finger contact. The results show that the change of load and the change of electrostatic capacity of the input force between the electrodes are different, and the change of load and the change of electrostatic capacity between the electrodes are different. The reason is very clear. In the previous research of this subject, the voltage between the electrodes of human body communication is 1~2V, the communication is 1~2V, the load is adjusted, the method is 1~2V, and the possibility of human body communication type RFID receiving power is 1 ~ 2 V.