À l'avant-garde de l'innovation avec les nouveaux circuits intégrés de capteurs capacitifs

Il y a quelques mois à peine, la société japonaise E-Garde, basée à Tokyo, a lancé une nouvelle gamme de produits sur le marché : les étiquettes à capteurs capacitifs. Ces étiquettes RFID peuvent mesurer la température, l'humidité et la pression.

Parmi les autres développements de produits, on trouve des étiquettes personnalisées, notamment des étiquettes à capteurs RFID, des étiquettes à double fréquence, des étiquettes RFID rigides et des enregistreurs de données RFID. Les cartes à puce RFID, les porte-clés et les bracelets font également partie de la gamme de produits.

Tous les produits sont disponibles dans les bandes de fréquences LF, HF et UHF.

Entretien avec le PDG Etsuro Inamoto

Développements de produits innovants au Japon

E-Garde a élargi son offre de produits depuis 2007.

Le PDG Etsuro Inamoto évoque les développements innovants de la gamme dans une interview accordée à RFID & Wireless IoT Global.

Inspiré par le potentiel de la RFID, Etsuro Inamoto a fondé E-Garde en 2007. L'entreprise compte 50 employés et est basée à Nihonbashi, Tokyo. E-Garde fournit une large gamme de produits RFID à des clients de divers secteurs à travers le monde, dont beaucoup se concentrent sur les applications de contrôle d'accès. L'objectif est d'élargir le portefeuille pour couvrir l'IoT avec des interfaces homme-machine (IHM). Tous les produits sont assemblés au Japon et en Chine. Les pièces sont fournies par le Japon, la Chine et l'Europe.

« Après le tremblement de terre de Tōhoku et la catastrophe nucléaire qui s'en est suivie en 2011, nous avons compris l'importance de développer nos activités à l'étranger. Aujourd'hui, nous servons des clients dans le monde entier. »

Etsuro Inamoto - PDG , E-Garde

Interview

1. M. Inamoto, vous avez fondé E-Garde en 2007. À l'époque, l'entreprise ne produisait que des cartes à puce. Quels événements marquants ou étapes importantes pouvez-vous retenir des 15 ans d'histoire de l'entreprise ?

Inamoto : Depuis 2007, nous avons toujours été actifs dans le développement de produits innovants. En 2010, nous avons élargi notre portefeuille pour inclure les technologies d'impression. Entre 2012 et 2014, nous avons conclu d'importants partenariats OEM à Hong Kong et en Chine, et avons lancé la production de produits en silicone et la conception de boîtiers en plastique.

Parmi les autres étapes importantes, citons un brevet pour une double étiquette obtenu en 2015 et le lancement du bracelet « Que Bangle » en 2016. Nos premières cartes à papier intelligent ont été vendues sur le marché nord-américain en 2018. En 2021, nous avons développé la carte à puce en papier biodégradable. En 2022, nous avons commencé à produire des circuits imprimés.

2. Pouvez-vous décrire brièvement votre gamme de produits ?

Nous proposons une gamme de produits variée. Nous produisons des étiquettes doubles, des étiquettes rigides, des étiquettes à capteur RFID et des enregistreurs de données RFID. Nous proposons également des cartes multifonctionnelles en papier et en bois, ainsi qu'une sélection de cartes-clés RFID, de bracelets et de porte-clés.

3. Quelles sont les caractéristiques de qualité des produits ?

Nos produits RFID sont fabriqués à partir de matériaux durables et de haute qualité. Tous les produits fabriqués sont certifiés conformes aux normes internationales ISO 9001, ISO 14001 et ISO 27001, et sont soumis à un contrôle qualité strict. Nous nous conformons aux spécifications des clients, ainsi qu'aux lois et réglementations nationales et étrangères, afin de garantir que les produits que nous fournissons répondent aux attentes des clients.

4. Quelles innovations E-Garde a-t-il lancées ?

Nous avons récemment lancé deux nouvelles gammes de circuits intégrés pour capteurs. La première concerne les nouveaux circuits intégrés pour capteurs d'accélération qui peuvent synchroniser le transfert de données de plus de 100 puces. La seconde concerne les circuits intégrés pour capteurs capacitifs sans batterie qui peuvent détecter la température, l'humidité et la pression. Ceux-ci sont adaptés aux applications de détection du niveau d'eau, de la charge et du desserrage des vis.

Les circuits intégrés de capteurs capacitifs peuvent mesurer une résolution minimale de 0,1 pF et une résolution maximale de 4 000 pF. La plage de mesure est comprise entre 0,1 et 100 pF.

5. Avec quels partenaires de développement E-Garde travaille-t-elle ?

Nous travaillons en étroite collaboration avec le fabricant japonais de semi-conducteurs Lapis Technology pour le développement conjoint de circuits intégrés de capteurs capacitifs et de circuits UHF intégrés. Le développement et les contrôles de performance des puces IC sont effectués par E-Garde pour chaque application.

Nous travaillons également sur un projet concernant le développement d'une puce IC unique en coopération avec le laboratoire AutoID de l'université Keio. Dans ce cadre, E-Garde participe activement à la fabrication et à la conception des circuits des étiquettes RFID.

6. Quel rôle joue la durabilité dans le développement des produits ?

Notre mission est d'économiser du temps, de l'énergie et des ressources. En ce sens, tout le développement de produits chez E-Garde est lié à la durabilité. Grâce à l'utilisation de la RFID, nous avons pu améliorer les environnements de travail et la productivité. Nous avons mis en place un système de gestion des substances chimiques dans nos produits. De cette manière, nous garantissons que nos produits sont exempts de substances chimiques réglementées. Nous utilisons également des matériaux à faible impact environnemental.

7. Quelles seront les nouveautés sur le marché en 2023 ?

En 2023, nous prévoyons de lancer deux nouveaux produits. Le premier est un capteur de mesure de quantité et le second est une étiquette de mesure de capacité.

Cartes, étiquettes, bracelets et porte-clés RFID personnalisés

« Les produits E-Garde se divisent en deux catégories. La première comprend les étiquettes spéciales, notamment les étiquettes doubles, les étiquettes rigides, les étiquettes à capteur RFID et les enregistreurs de données RFID. La seconde comprend les cartes d'hôtel et les étiquettes pour les applications de contrôle d'accès, notamment une gamme de cartes-clés RFID, de bracelets et de porte-clés. »

Etsuro Inamoto - PDG , E-Garde

Étiquettes spéciales

Étiquettes doubles

• Fréquences opérationnelles : HF (13,56 MHz), UHF (860-960 MHz)

• Longues portées de lecture

• Les puces IC HF et UHF peuvent être combinées librement, ce qui permet une intégration facile dans les systèmes existants avec le matériel existant.

Étiquettes rigides

• Dimensions : 30 × 45 mm (goutte) / 34 × 34 mm (carré)

• Matériau : FR4

• Température de fonctionnement : -20 à 130 ℃

Étiquettes RFID

• Dimensions : 42 × 92,5 mm / 39 × 81 mm

• Matériau : PET, aluminium, ACP

• Température de fonctionnement : -25 °C à 60 °C

• Puce RFID : MR7930 (UHF) / NTAG223 (HF)

Enregistreurs de données RFID

• Dimensions : 98,5 × 59,0 × 20,5 mm

• Matériau : ABS (boîtier), FR4 (carte), PC (couvercle)

• Température de fonctionnement : -50 °C à 80 °C

• Portée de lecture : 4 à 6 m

Cartes et étiquettes d'hôtel

Cartes-clés RFID

E-Garde propose des cartes-clés RFID entièrement personnalisables pour les applications de contrôle d'accès dans les hôtels. Les cartes sont disponibles en trois matériaux différents : plastique, papier et bois. Les cartes en papier et en bois sont biodégradables. L'entreprise travaille en étroite collaboration avec l'industrie hôtelière pour développer des solutions sur mesure grâce à une technologie de carte à puce experte.

Bracelets RFID

Les bracelets RFID d'E-Garde contiennent une étiquette spécialement conçue pour offrir des performances optimales sur le corps humain. Les bracelets RFID permettent un contrôle d'accès mains libres et sans contact aux chambres d'hôtel et aux équipements, tant pour le personnel que pour les clients. Ils permettent également d'effectuer des paiements sans espèces. La gamme de bracelets RFID de l'entreprise comprend le Que Bangle, le Fabric Wristband, le Silicon Wristband, l'Adjustable Wristband et le Paper Wristband à usage unique.

Porte-clés RFID

E-Garde propose aux hôtels des porte-clés RFID qui font office de clés de chambre. Les porte-clés sont disponibles en petites quantités à partir de 100 pièces. Différents designs, couleurs et personnalisations sont possibles. Les porte-clés RFID de la société comprennent le porte-clés en plastique, le porte-clés en bois, le porte-clés en cuir et le Minica Tag.

Les dernières avancées en matière de RFID au Japon

« E-Garde participe activement à des projets RFID innovants dans tout le Japon. L'entreprise propose une solution complète, de la planification à la conception, en passant par la production en série d'étiquettes RFID personnalisées. »

Etsuro Inamoto - PDG , E-Garde

Lapis Technology

Lapis Technology est un fabricant japonais de semi-conducteurs appartenant au groupe Rohm. Fondée en 2020 à Yokohama, au Japon, la société développe et commercialise des microcontrôleurs, des LSI vidéo, des LSI de synthèse vocale, des LSI sans fil, des LSI de recharge sans fil, des pilotes d'affichage et des LSI de surveillance de batteries Liion.

Circuits intégrés de capteurs capacitifs et circuits UHF intégrés

E-Garde travaille en étroite collaboration avec Lapis Technology au développement conjoint de circuits intégrés pour capteurs capacitifs et de circuits UHF intégrés. La collaboration entre les deux sociétés a débuté en 2019. La puce unique pour capteurs capacitifs a été développée par Lapis Technology.

E-Garde procède au développement et aux tests de performance de la puce IC pour des applications telles que la détection du niveau d'eau, la détection du poids, la détection de l'humidité et la détection de gaz. La communication par étiquette est plus efficace lorsque les caractéristiques de la puce et de l'antenne sont compatibles. En collaboration avec Lapis Technology, l'entreprise s'est attachée à créer des caractéristiques de communication IC optimales en fonction des demandes du marché.

D'autres contributions à ce projet comprennent le développement et le lancement de nouveaux circuits intégrés UHF. Le savoir-faire complet d'E-Garde en matière de planification, de conception, de prototypage, d'inlays, d'évaluation des performances et de production en série a fait de l'entreprise un partenaire fiable dans le cadre de ce projet.

Détection du niveau d'eau

Une application courante du circuit intégré de capteur capacitif est la détection du niveau d'eau. Le circuit intégré de capteur mesure la capacité d'un objet et détecte son état. En fixant l'électrode de détection et l'inlay du capteur à l'extérieur d'un récipient contenant un liquide, il est possible de détecter le changement de niveau du liquide. Lorsque le niveau d'eau monte dans le récipient, la surface de l'électrode du capteur recouverte d'eau augmente. L'étiquette du capteur capacitif lit alors le changement de la valeur indiquée.

Les niveaux d'eau peuvent être détectés même dans des récipients opaques ou colorés, tels que des flacons de médicaments ou des bouteilles de saké. Les applications de détection d'eau sont largement utilisées dans les usines et les environnements similaires. Le capteur capacitif IC ne nécessite pas d'alimentation électrique. Les données sont transmises sans contact par ondes radio.

Laboratoire Auto-ID de l'université Keio

Le laboratoire Auto-ID a été créé à l'université Keio en janvier 2003 et est une filiale japonaise du laboratoire Auto-ID du MIT. Son objectif est de créer une norme internationale pour la technologie Auto-ID par le biais de la recherche et de l'expérimentation.

Lors du SFC Open Research Forum (ORF) en 2017, le laboratoire Auto-ID de l'université Keio a présenté ses derniers développements, notamment le concept MSMA, un codage de groupe RFID qui permet l'identification des articles manquants, le filtrage et la collecte de codes multiples avec des normes mixtes de balises RFID, et un système de gestion du cycle de vie des produits.

MSMA, RFID et RFIC

En collaboration avec le laboratoire Auto-ID de l'université Keio, E-Garde travaille au développement d'une puce IC unique avec accès multiple par sous-porteuses multiples (MSMA). Le projet est dirigé par le professeur Jin Mitsugi de l'université Keio, qui a également développé la puce IC. E-Garde participe activement à la fabrication et à la conception des circuits des étiquettes RFID.

Le MSMA est une méthode de communication sans fil innovante qui garantit la synchronisation complète de la collecte de données à plusieurs points. Le système se compose d'une étiquette RFID et d'un dispositif d'interrogation conforme à la norme Gen2. Le RFIC personnalisé « Jupiter » est intégré à l'étiquette RFID. Jupiter peut être connecté à n'importe quelle puce de capteur prenant en charge le SPI et fonctionne sur la base de la récupération d'énergie.

L'étiquette RFID devient un accéléromètre sans batterie et sans fil avec un RFIC à rétrodiffusion. Les données du capteur sont transmises en continu sur la rétrodiffusion et capturées par l'interrogateur. L'interrogateur renvoie des commandes aux capteurs. Les capteurs récupèrent l'énergie de l'interrogateur comme source d'alimentation.

Cas d'utilisation

Cas d'utilisation 1 : mesure de quantité dans l'entrepôt

E-Garde a développé un capteur de quantité sans batterie en collaboration avec le groupe Rohm de Lapis Technology. Le développement des puces IC pour ce projet a commencé en 2018. L'étiquette IC utilisée pour le système d'affichage de masse a été perfectionnée depuis l'automne 2022 et est actuellement utilisée dans des expériences de démonstration dans les propres entrepôts d'E-Garde. En 2023, les circuits intégrés ont été lancés sur le marché pour la première fois.

Inventaires précis des outils et des pièces de rechange

En plaçant des capteurs de quantité sans pile dans tout son entrepôt, E-Garde est en mesure de cibler des objets tels que des outils et des pièces de rechange. Les articles contenant des liquides peuvent également être lus sans problème. La saisie des données s'effectue via un lecteur/enregistreur qui détecte le déplacement du poids en fonction de la quantité de pièces et de liquide par incréments de 1 %.

Le logiciel du lecteur/enregistreur affiche et enregistre la quantité au fur et à mesure que les données sont capturées. En téléchargeant les données sur le serveur, l'entreprise est en mesure d'analyser des tendances telles que la fréquence d'utilisation des objets cibles à l'aide de tableurs. De plus, le capteur de quantité dispose également d'une fonction d'alerte et de gestion des commandes. L'installation est simple et ne nécessite que peu de calibrage et de configuration logicielle. Le système étant sans batterie et sans fil, il ne consomme pas d'énergie en mode veille.

« Contrairement aux balances ordinaires, le système d'indicateur de quantité est respectueux de l'environnement et fonctionne sans piles ni câblage. »

Etsuro Inamoto - PDG , E-Garde

Cas d'utilisation n° 2 : gestion de la chaîne du froid avec la RFID

Le Japon a mis en place des systèmes de traçabilité alimentaire depuis 2001 afin de garantir la sécurité de la consommation alimentaire. De nombreux projets ont été développés pour surveiller la température, l'état et la qualité des produits frais et du poisson à l'aide de la technologie RFID et de capteurs. Des systèmes de gestion de l'information ont également été développés au Japon pour suivre le thon depuis le bateau de pêche jusqu'au marché grâce à la RFID implantée dans le corps du poisson.

Gestion du thon grâce à la RFID

E-Garde a participé à une expérience de démonstration environnementale entre 2014 et 2020 dans tout le Japon. Les principaux ports concernés étaient ceux de Misaki, Shimizu et Yaizu. Parmi les partenaires du projet figuraient l'Agence japonaise des pêches, l'Association japonaise du thon, l'Université des sciences et technologies marines et certains propriétaires de bateaux de pêche locaux.

E-Garde a fourni ses étiquettes RFID NFC/UHF à double fréquence brevetées au niveau international pour ce projet. Les étiquettes sont apposées sur le bateau où le thon est pêché et sont lues sur place à l'aide d'un terminal portable. Des données telles que le code du pêcheur, l'heure de la capture et la position GPS de la capture sont enregistrées. Une fois le navire de retour au port, les étiquettes RFID sont lues en une seule fois dans la bande UHF et le nombre de poissons capturés est automatiquement envoyé au serveur. Lors du découpage du thon, le distributeur lit l'étiquette RFID à l'aide d'un smartphone, génère le code QR et l'apposé sur les paquets de thon découpés.

Les consommateurs lisent les données relatives au thon à partir du code QR apposé sur le paquet de thon, ce qui garantit la sécurité alimentaire. L'Association du thon et du listao peut également gérer les ressources en collectant les données des navires et en les comparant avec les données saisies à terre.