RFID-Technologie

RFID-Technologie

Kontaktlos und ohne Sichtkontakt beschreiben und auslesen

Leistungsstarke RFID-Technologie von Phoenix Contact.

Ihre Vorteile

  • Berührungslose Datenerfassung in Echtzeit ohne Sichtkontakt
  • Gleichzeitige Erkennung mehrerer Transponder (Pulkerfassung)
  • Unempfindlich gegenüber Schmutz und Oberflächenbeschädigungen
  • Möglichkeit der Datenspeicherung und -veränderung

Technologie

RFID steht für Radio-Frequency-Identifikation und bedeutet, dass Objekte kontaktlos und ohne Sichtkontakt identifiziert werden können. Ein RFID-System besteht aus dem Transponder und der Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit. Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher RFID-Systeme auf dem Markt. Alle haben jedoch drei gemeinsame Eigenschaften:

  • Eindeutige Kennzeichnung von Bauteilen oder Objekten
  • Kontakt- und drahtlose Identifizierung des gekennzeichneten Bauteils oder Objekts
  • Nur auf Abfrage der Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit sendet das gekennzeichnete Bauteil oder Objekt seine Daten

Daraus ergeben sich Grundfunktionen, die jedes RFID-System erfüllen muss. Je nach Anwendungsgebiet können die RFID-Systeme vielfältige weitere Funktionen aufweisen.

  • Transponder identifizieren
  • Daten des Transponders lesen
  • Mehrere Transponder gleichzeitig verwalten
  • Fehlererkennung für sicheren Betrieb

Arten von RFID-Systemen

  • Read-only-Systeme: Leseeinheit und Transponder, die nur mit einer initialen ID-Nummer beschrieben sind. Um diesen RFID-Transpondern weitere Daten zuzuweisen, ist eine Verknüpfung der ID-Nummer mit den entsprechenden Informationen in einer Datenbank notwendig.
  • Read-/write-Systeme: Lese-/Schreibeinheit und Transponder, die einen eigenen Speicher enthalten. Die Realisierung der internen Speicher der Transponder erfolgt auf unterschiedliche Weise. Die Lese-/Schreibeinheit liest diese Speicher aus und kann sie auch neu beschreiben.
Funktionsprinzip RFID

Funktionsprinzip RFID

Frequenzbereiche unterschiedlicher Verfahren

Das Transportmedium für den Austausch von Daten zwischen Transponder und Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit sind Funkwellen. Bei RFID-Systemen werden verschiedene Frequenzbereiche verwendet.

 Niedrigfrequenz (NF)Hochfrequenz (HF)Ultrahochfrequenz (UHF)Mikrowellenfrequenz (SHF)
Frequenz30 - 500 kHz13,56 MHz850 bzw. 950 MHz2,45 bzw. 5,8 GHz
Reichweitebis 1,2 m0,01 - 0,3 m2,5 mbis 300 m
Lesegeschwindigkeitlangsamje nach ISO-Standardschnellsehr schnell
(aktive Transponder)
Typische TransponderSmart Label,
Transponder in Kunststoffhüllen,
Kartentransponder
Smart LabelSmart Labelgroßformatige Transponder

Transponder

Es gibt zwei grundlegende Arten von RFID-Transpondern: Aktive Transponder haben eine eigene Energieversorgung. Sie werden erst aktiviert, wenn eine Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit innerhalb der Transponderreichweite Befehle sendet.

Passive Transponder werden von der Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit mit Energie versorgt. Diese Energieversorgung kann durch eine induktive Kopplung oder durch das Backscatter-Verfahren erfolgen. Bei der induktiven Kopplung induziert das elektromagnetische Feld der Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit eine Spannung an der Antenne des Transponders. Die Gleichrichtung dieser Spannung erfolgt im zweiten Schritt.

Systeme mit hohen Reichweiten setzen häufig das Backscatter-Verfahren ein. Hierfür benötigen sowohl der Transponder als auch die Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit eine Dipolantenne mit Resonanzverhalten für die jeweilige Frequenz des RFID-Systems. Wenn die Antenne der Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit eine Sendeleistung abstrahlt, steht diese an der Transponderantenne als Hochfrequenzspannung zur Verfügung. Der Transponder nutzt sie durch eine Gleichrichtung zur Stromversorgung.

Transponder für die industrielle Kennzeichnung weisen ebenfalls eine Vielzahl unterschiedlicher Bauformen auf, z. B.:

  • Smart Labels sind Identifikationsetiketten, die vornehmlich auf Kunststofffolien oder Papiere appliziert werden
  • Transponder in Kunststoffhüllen werden bei robusten Anwendungen mit hohen Ansprüchen an Feuchtigkeitsresistenzen verwendet
  • Kartentransponder sind in Kunststoff eingebettet, z. B. im Scheckkartenformat

Funktionsprinzip der Datenübertragung

Kopplungselemente wie Spulen oder Antennen an Transponder und der Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit ermöglichen eine Datenübertragung zwischen den beiden Komponenten.

Die Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit erzeugt ein hochfrequentes, elektromagnetisches Wechselfeld. Befindet sich ein Transponder innerhalb dieses Felds, kann eine Kommunikation stattfinden. Die Induktion erzeugt in der Transponderspule eine Spannung. Dadurch generiert die Elektronik des Transponders ein weiteres Signal, das als Antwort an die Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit zurückgesendet wird.

Für die Datenübertragung zwischen Transponder und Lese- bzw. Lese-/Schreibeinheit werden verschiedene Betriebsarten unterschieden.

VefahrenEnergieübertragungDatenübertragung
Vollduplexverfahren (FDX)kontinuierlichGleichzeitiger up- und downlink der Daten
Halbduplexverfahren (HDX)kontinuierlichSequentieller up- und downlink der Daten
Sequentielle VerfahrensequentiellSequentieller up- und downlink der Daten

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