A beléptetést segítő menedzselhető és okos zárak ma már mindennaposak a fogyasztói és ipari hozzáférés-ellenőrzési megoldásokban. Azonban sok esetben ezek akkumulátorral működnek, ami számos problémát vet fel. Kültéri alkalmazások esetén az ingadozó hőmérséklet rövidítheti az akkumulátor élettartamát, míg a közületi beltéri alkalmazásoknál a nagy igénybevétel valamint a zárak nagy száma okoz magas akkumulátorcsere költségeket. Emellett olyan iparágakban, mint a kőolaj és földgáz kitermelés és feldolgozás valamit a repülés, az akkumulátorral működő zárak használata biztonsági okokból tilos.
Az akkumulátorok szükségességének kiküszöbölése érdekében energiagyűjtési (energy harvesting) technológiák alkalmazása lehet a megoldás. A megfelelő technológia kiválasztása azonban a 24/7 működés biztosítása érdekében kihívást jelenthet.
A fotovoltaikus technológia például napsütést igényel, míg a piezoelektromos és termoelektromos technológiák µW tartományban szolgáltatnak energiát, ami azt jelenti, hogy a szükséges gyűjtési idő túl hosszú a folyamatos szolgáltatáshoz.
Ennek a problémának a megoldása érdekében az NFC (Near-Field Communication) energiagyűjtési megoldás lehet az egyik járható út. Az NFC technológia széles körben elérhető a mobiltelefonokon, ami praktikus választássá teszi a felhasználók számára. Az NFC energiagyűjtés olyan milliwatt teljesítményt biztosíthat, amely szükséges a folyamatos működéshez.
Az Infineon legújabb megoldása, az NFC zárak számára akár 20-50 mW-ot is képes begyűjteni az NFC mezőből, a használatban lévő mobiltelefon típusától függően. Ez az egychipes, erősen integrált megoldás nagy rugalmasságot biztosít miniaturizált, akkumulátor nélküli, mobiltelefon által vezérelt okos zár rendszerek létrehozásához.
Az okos zárak ma
A kulcs nélküli okos zárak, beleértve a tolózárakat, karos fogantyúkat, lakatokat és még sok mást, három fő tényező miatt számíthatnak folyamatos növekedésre: a digitalizáció megatrendje, az új okostelefon-központú életmódok elfogadása, és a megosztott hozzáférés kezelésének növekvő igénye. Egy friss jelentés szerint a globális okos zár piac, amely 2022-ben 1,95 milliárd USD értékű volt, várhatóan évi 19,6%-os növekedést fog elérni 2023 és 2030 között.
A mai okos zár megoldások elsősorban akkumulátorral működő, mikrokontroller alapú rendszerek, amelyek olyan csatlakozási lehetőségeket kínálnak, mint például BLE, Thread, NFC vagy Wi-Fi. Az okos zár gyártók folyamatosan új funkciókat adnak termékeikhez, hogy versenyképesek maradjanak és megkülönböztethessék magukat másoktól. Néhány modern funkció, amelyet az okos zárak már kínálnak, magában foglalja a távolságérzékelést és az arcfelismerést, amelyek együttműködve zökkenőmentes beléptetési élményt nyújtanak a felhasználónak.
A kültéri alkalmazásoknál az akkumulátorral működő okos zárak nem használhatók az akkumulátorok megbízhatósági problémái miatt. Ennek a problémának a megoldására akkumulátor-kulcs megoldásokat használnak, ahol a zár elektronikus áramkörét a kulcsba épített akkumulátor táplálja, amikor a kulcsot a zárba helyezik. Ez megoldja a kültéri akkumulátor problémát, azonban ez nem tekinthető valódi okos zár megoldásnak, mivel még mindig fizikai kulcs szükséges a zár működtetéséhez.
Számos területen megfelelő okos zár megoldás nem elérhető különböző okok miatt. Például a nagy számú zárral rendelkező szervezetek, legyen az ipari, vagy fogyasztói fókuszú, vonakodnak az okos zár megoldások elfogadásától a rendszeres akkumulátorcsere költségei és élő munkaerő igénye miatt. Az olaj- és repülőiparban például a Li-akkumulátorral működő okos zárak használata tilos biztonsági követelmények miatt.
Az Infineon által nemrégiben bemutatott akkumulátor nélküli NFC okos zár megoldás megszünteti az akkumulátorok szükségességét, és lehetővé teszi a mobiltelefon használatát kulcsként. Ez a megoldás kiegészíti az akkumulátorral működő verziókat, bővítve az okos zár alkalmazási területeit és közelebb hozva minket a cél eléréséhez.
NFC zár megoldás
Az NFC egy kiforrott technológia az adatok rövid távolságban való érintés nélküli továbbításában. Ezen felül az NFC technológia energiát is képes átadni az elektromágneses mező segítségével. Az adatcsere és az energiatranszfer kombinációja egy interfészen belül, valamint a mobiltelefonok és más NFC-olvasóval ellátott eszközök milliárdjaiban való elérhetősége izgalmas lehetőséget kínál az akkumulátor nélküli okos zárak számára.
Amikor egy NFC-vel rendelkező mobiltelefon közel kerül az okos zár NFC antennájához, a mobiltelefon felismeri az NFC eszközt és elkezdi az NFC kommunikáció kiépítését. Az NFC vivőjel energiát továbbít a vevő antennájához, és az átvett AC jelet egy egyenirányító DC árammá alakítja, amely feltölti a kondenzátort. Amíg az NFC kapcsolat elérhető, energia kerül át a mobiltelefonról a kondenzátorra. Az energiafelhasználás során az integrált H-híd vezérli a motor működését.
A mindennapos okos zár feladatok, mint a hozzáférés megosztás, kulcskezelés, és mások, mobilalkalmazásokkal valósíthatók meg. A zár oldalon egy egyszerű NFC vezérlő, PCB antenna, kondenzátor és DC motor található. Ez a kialakítás egyszerű, kicsi és költséghatékony, magas szintű digitális biztonságot nyújt a rövid távolságú NFC és titkosított NFC adatkeret segítségével.
NFC zárat tervezni nem egyszerű
Meghatározott energiamennyiséggel, megbízhatóan és biztonságosan működő, akkumulátor nélküli zárat tervezni nem kis feladat. Az energiamennyiséget a gyűjtési teljesítmény és a gyűjtési idő határozza meg. A gyűjtési idő az idő, amíg a zár nyitása történik, ami kritikus a felhasználói élmény szempontjából. Általában 2-5 másodperces várakozási idő elfogadható, de minél gyorsabb, annál jobb.
Az akkumulátor nélküli NFC zárak esetében az energiafogyasztást elsősorban a működtető komponens, mint például a mini DC motor forgatása határozza meg. Ezért fontos az alacsony energiafogyasztású, mégis a reteszelés oldásához szükséges energiát kifejteni tudó motor kiválasztása.
Használati esetek
Az integrált NFC vezérlő különösen olyan zárakhoz lehet jó választás, amelyek kevés mechanikai erőfeszítést igényelnek. Tipikus használati esetek közé tartoznak:
- Beltéri bútorok/szekrényzárak közös irodákban, fitnesz központokban, bevásárlóközpontokban, iskolákban, kórházakban, repülőtereken, vasútállomásokon stb.
- Kültéri lakatok teherautókhoz, konténerekhez, építési területekhez, infrastruktúra berendezésekhez/gépekhez stb.
- Fogyasztói termékek, mint postaládák, csomagküldő dobozok, kerékpárok, rollerek, poggyászok, széfek stb.
Egy különösen érdekes alkalmazása lehet az NFC energia gyűjtési megoldásnak az okos ajtózárak vészhelyzeti nyitása: Amikor az ajtózár akkumulátora lemerül, a mobiltelefonból gyűjtött energia lehetővé teszi a zár kioldását.
Az NFC technológia alkalmazása az okos zárakban nemcsak az akkumulátorcsere kényelmetlenségét szünteti meg, hanem csökkenti a hulladékot és kíméli a pénztárcánkat is. Ahogy egyre többen fogadják el az okos technológiát otthonukban és üzleteikben, az NFC-vel ellátott okos zárak megkönnyíthetik és környezetbarátabbá tehetik az életünket.