RFID - Systeme

RFID-Systeme bestehen aus einem Transponder, auch bezeichnet als Tag, Code- oder Datenträger und einem Lesegerät, bei denen ein berührungsloser Datenaustausch über magnetische (induktive) oder elektromagnetische Felder erfolgt.

Vorteile:

•     Beschreibbar

•     Große Reichweiten

•     Resistent gegen Verschmutzung

•     Thermisch belastbar

•     Keine feste Ausrichtung

•     Langlebigkeit

Anwendungsbeispiele hierfür sind die Identifikation von Haus- und Nutztieren oder Brieftauben. Auch in den Bereichen  Warenverfolgung, Mietwäsche, Fertigungs- und Produktionslogistik, Fahrzeug-, Ladebrücken- und Container-identifikation findet die elektronische Identifikation einen immer größeren Einsatz.

RFID Systeme unterscheidet sich durch unterschiedliche Übertragungsfrequenzen (induktive Kopplung 125 kHz, 13,56 MHz, elektromagnetische Kopplung 868 / 915 MHz, 2,45 GHz), sowie in passive und aktive Transpondersysteme. Bei den passiven Systemen wird die Sendeenergie des Transponders aus dem empfangenen Signal generiert, bei aktiven Systemen wird die Sendeenergie aus einer eingebauten Lithium Zelle entnommen.

Je nach Anforderung und Applikation ist es aus technischen und wirtschaftlichen Gründen notwendig, die richtige Technologie einzusetzen.

 

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Niederfrequente induktive Kopplung

125 kHz LF Systeme

Im Lesegerät wird in einer Generatorspule ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Wird der passive Datenträger in dieses Feld gebracht, so erfolgt die Energieübertragung durch induktive Kopplung zwischen Spule im Lesegerät und der Spule im Transponder. Die Energie wird zum Betrieb des Mikrochips und für die Übertragung und Speicherung der Daten benötigt. Mit diesem Remote-Coupling-Verfahren, werden Lesedistanzen bis zu einem Meter erreicht. Die Transponder werden mit read-only, write-once und read-write Funktionen angeboten.

Der read-only Transponder wird bei der Chip Produktion mit einer einmalig fortlaufenden, festen Nummer versehen. Die Kennung (Festcodierung) kann vom Anwender nicht verändert werden. Festprogrammierte Datenträger bieten eine langlebige und günstige Variante zu hochwertigen Barcodes. Durch unterschiedlichste Verpackung der Datenträger in Glas, Kunststoff oder hitzebeständigen Materialien haben Sie ein vielseitiges Einsatzgebiet.

Beispiele hierfür sind Wegfahrsperren im Kfz-Bereich, Identifikation von Tieren, in Lackierereien, in chemischen und medizintechnischen Anwendungen.

Beim read-write Transponder ist der Datenträger mit einem Speicher ausgerüstet. Hierbei sind durch die geringe Übertragungsgeschwindigkeit Speichergrößen bis zu 2 kBit sinnvoll. Diese Transponder eignen sich für den Produktionsprozess, bei dem der Fortschritt der Produktion auf den Datenträger übertragen wird.

Ist ein mehrfaches Beschreiben nicht notwendig, so kann man den write-once Transponder einsetzen. Bei dieser Technologie kann die Information nur einmal abgespeichert werden – diese Information kann nicht mehr verändert werden.

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Hochfrequente induktive Kopplung

13,56 MHz HF Systeme

Eine sinnvolle Alternative zu 125 kHz Übertragung bietet die 13,56 MHz Technologie. Auf dem Datenträger „Smart Label“ sind Mikrochip und Antenne auf einer dünnen Plastikfolie aufgebracht (bedruckt/geätzt). Durch eine laminierte Papierschicht und einer selbstklebenden Rückseite werden die Transponder konfektioniert auf einer Endlosrolle geliefert. Oft werden auf die Smart Label noch Barcodes aufgebracht, und können somit für einen kombinierten Identifizierungseinsatz (optisch und RF) verwendet werden.

Einsatzgebiete für diese dünnen und flexiblen Smart-Label sind weit verbreitet. So können Gepäckstücke, Pakete, Textilien, Bücher, Ausweise, Bilder und Waren aller Art mit dem Label ausgestattet werden.

Die Datenübertragung erfolgt über ein Schreib-Lesegerät. Je nach Labelgröße und Lesegerät werden hierbei Reichweiten bis 800 mm erreicht.

Der Mikrochip hat eine festcodierte ID - Nummer und einen Speicher (Userbereich) mit unterschiedlicher Speichertiefe. Für den Diebstahlschutz ist zusätzlich noch ein Sicherungsbit integriert. Durch die Anticollision können mehrere 100 im Lesefeld befindlichen Datenträger erfasst und selektiv beschrieben werden. Dieses Verfahren wird auch als Pulkerfassung bezeichnet. Durch den Aufbau von Gate- oder Tunnelreader werden die Smartlabel lageunabhängig dreidimensional erfaßt.  Bei der Verwendung dieser speziellen Lesegeräte können Leseabstände bis 1400 mm realisiert werden. Somit können Europaletten, KLT, Kartons etc. problemlos während der Durchfahrt durch ein Gate identifiziert werden.

Durch

   •   hohe Lesegeschwindigkeiten

   •   einem sicheren und schnellen Warenein- und Ausgang mit

   •   der Vermeidung von manuellen Fehlern und

   •   dem Lesen der Auszeichnung ohne Auspacken der Waren

kann die 13,56 MHz Technik trotz der höheren Kosten eines Smart-Label in der Summe aller Kosten eine kostengünstigere Alternative zur Barcodetechnologie sein.

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Hochfrequente elektromagnetische Kopplung

868 / 915 MHz passives UHF System

Die passive 868 MHz UHF Technologie schließt die Lücke zwischen den kostengünstigen 13,56 MHz Schreib-/Lesesystemen und den weitreichenden aktiven Systemen. Die Transponder werden bei dieser neuartigen Übertragungstechnik mit einem UHF Radiosignal von einer Sendeantenne in der festgelegten Frequenz angeregt, wobei die Transponderinformation im oberen und unteren Seitenband als Austastsignal zur Empfangsantenne zurückgeschickt werden. Dieses Verfahren nennt sich Backscattering.

Die Transponder können wie bei den HF-Systemen sehr kostengünstig hergestellt werden. Die Chips werden mit einer einfachen Aluminium- oder Kupferfolie verbunden, die als Antennendipol ausgelegt werden. Durch Normierungen ISO 18000-6 A/B, EPC 1.19 etc. und intensive Weiterentwicklungen in der Chiptechnologie erfüllt diese Technologie die Anforderungen, die vom Handel, der Logistik und der Industrie gefordert werden. Mit der neuen Gen2-Generation der Chips können bis zu 1.000 Transponder in der Sekunde gelesen werden.

Die frequenzbedingten Nachteile im 868 MHz Bereich (Signalreflexionen bei Metallen und Signalabsorption bei Flüssigkeiten) können durch besondere Gehäuse und Materialien verringert werden. Dies erhöht allerdings den Einzelstückpreis für diese Transponder.

Der von der LIS GmbH entwickelte MetallTAG HR erfüllt alle Anforderungen - Anbringung direkt auf Metall, temperaturbeständig bis 220°C für mindestens 30 Minuten und keine Beinträchtigung des Korrosionsschutzes - die in der Automobilherstellung gefordert werden.

Trotz dieser Anforderungen erreicht das System eine Lesereichweite von 4 - 5 m und eine Schreibreichweite von 3 - 4 m.

Die Funkübertragung gewährleistet den weltweiten Einsatz des Systems durch automatische Frequenzumschaltung 868 / 915 / 950 MHz (Europa / USA / Asien) im Lesegerät.

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868 / 915 MHz aktives UHF System

Diese Technologie zeichnet sich durch automatisches und multi-identfähiges Erfassen und Beschreiben von Datenträgern bis zu einer Entfernung von 100 m aus.

Die Vorteile dieses Systems liegen darin, dass die  Transponder verdeckt angebracht werden können. Somit ist eine geschützte Anbringung auch im schwierigen industriellen Umfeld, an Fahrzeugen und Containern, sicher gewährleistet.

Bei diesem System werden aktive Transponder eingesetzt. Durch eine eingebaute Batterie wird die Übertragung und die Versorgungsspannung sichergestellt.

Die hohe Frequenz macht eine hohe Datenübertragungsrate möglich. Dadurch können Transponder mit einer Speicherkapazität bis zu 32KB sinnvoll eingesetzt werden. Dieses System bietet ausserdem die Möglichkeit  Temperaturveränderungen oder andere Ereignisse aufzuzeichnen.

Die Funkübertragung gewährleistet den weltweiten Einsatz durch automatische Frequenzumschaltung 868 / 915MHz (Europa / USA) im Lesegerät.

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Hochfrequente elektromagnetische Kopplung

2,45 GHz aktives SHF System

Mikrowellensysteme mit einer Arbeitsfrequenz von typisch 2,45 GHz sind seit vielen Jahren im industriellen Einsatz. Bei den Datenträgern unterscheidet man unter den passiven und aktiven (batteriegestützten) Transpondern.

Durch Schreib-Lesereichweiten bis zu 15m, hohe Datenübertragungsrate, großen Speicher und eine störunempfindliche Übertragung wird eine hohe Systemsicherheit in Fertigungsprozessen, wie z.B. der Automobilindustrie erreicht.

Hochfrequente Systeme sind unempfindlich gegen elektromagnetische Störfelder, die durch starke Antriebsmotoren, Frequenzwandler und bei Schweißarbeiten verursacht werden.

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