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theoretische Einführung

IALLösungen nach Maß

Allgemein

RFID ist ein in der Industrie vieldiskutiertes Thema. Die folgende Seite gibt einen kurzen Überblick über über die Möglichkeiten des Einsatzes der RFID-Technik und soll die folgenden typischen Fragen beantworten:
  • Was bedeutet RFID ?
  • Welche Funktionen und Einsatzbereiche können mit Transpondern abgedeckt werden ?
  • Was sind die heutigen Grenzen der Technik ?
RFID (Radio-Frequency-Identification) ist eine Technik zur automatischen und kontaktlosen Identifizierung und Verfolgung entsprechend gekennzeichneter Objekte.
Dies können sowohl technische, als auch lebende Objekte (Tieridentifikation) sein.
RFID eröffnet dabei zusätzliche Möglichkeiten im Vergleich zu einer Kennzeichnung mit Barcode. Eine vollständige Ablösung der Barcode-Technologie ist jedoch unwahrscheinlich.

Typische Einsatzbereiche, in denen Transponder heute schon vielfach eingesetzt werden, sind:
  • Diebstahlsicherung (EAS) durch Produkttagging
  • Transporteinheiten-Kennzeichnung (Paletten, Container, Mehrwegverpackungen)
  • Tieridentifikation
  • Zugangs- und Identifikationssysteme (Eintrittskarten,Wegfahrsperre im KFZ)
  • ...
Je nach Anforderung stehen verschiedene Techniken in unterschiedlichen Frequenzbereichen (LF, HF, UHF) zur Verfügung. Erforderliche Reichweiten und das Materialumfeld (Flüssigkeiten, Eisen etc.) sind mitentscheidend für die Einsatzbereiche.


Technischer Überblick

Grundsätzlich besteht ein RFID-System aus zwei Komponenten, einem Reader, der die Anregung und das Auslesen des Transponders ermöglicht und dem Transponder selbst.
Der Transponder besteht im wesentlichen aus einer Antenne (Spule im HF-Bereich, Dipol im UHF-Bereich) und ggf. einem Halbleiterchip, der die eigentliche "Intelligenz" des Transponders beinhaltet und die Datenspeicherung übernimmt.

Die Art der Energieversorgung des Transponders beeinflusst sowohl den Einsatzbereich als auch die Kosten.
Man unterscheidet passive und aktive Transponder. Passive Transponder haben keine eigene Stromversorgung, d.h. der Chip muss durch die vom Reader induzierte Spannung betrieben werden.
Er entnimmt seine Energie dem Feld der Lese- / Schreibeinheit.
Passive Transponder können heute schon in grossen Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden,
haben allerdings geringere Speicherkapazitäten und die Reichweite der Systeme ist begrenzt, da die Feldstärke immer noch stark genug sein muss, um den Chip auf dem Transponder mit genügender Energie zu versorgen.

Im Gegensatz dazu haben aktive Transponder eine eigene Batterie, die den Chip mit Energie versorgt.
Die Energie des Readers wird in diesem Fall lediglich dazu benötigt, den Transponder zu aktivieren, d.h. die Kommunikation aufzunehmen.
Damit ist es möglich mit geringeren Feldstärken noch eine Kommunikation mit dem Transponder durchzuführen, was zu einer grösseren Reichweite aktiver System führt. Aktive Transponder haben jedoch, bedingt durch die Haltbarkeit der Batterie eine eingeschränkte Lebensdauer (5-10 Jahre).

Die Betriebsfrequenz des Systems bestimmt für den Einsatz entscheidende Parameter wie:  die Transponder-Bauform, die Reichweite, den Einsatzzweck, die gewünschte Datenübertragungsrate und nicht zuletzt einzuhaltende gesetztliche Bestimmungen.

Der Frequenzbereich gliedert sich in (beispielhafte Liste typischer Frequenzen):

LF (Low-Frequency)
  • bis 135kHz
    typischer Einsatz für grosse Reichweiten  mit Low-Cost-Transpondern, geringe Absorption bei
    nichtmetallischen Stoffen und Wasser
HF (High-Frequency)
  • 13,56 MHz
    typischer Einsatz für hohe Übertragungraten, mit den Möglichkeiten spezielle Funktionen auf einem Mikroprozessor zu realisieren
UHF (Ultra-High-Frequency)
  • 869 MHz
  • 2,45GHz
    Steigerung der Entfernung, jedoch Einschränkungen bei Flüssigkeiten
Die oben genannten Bereiche unterliegen gegebenenfalls nationalen Regelungen, die je nach Einsatzort entsprechend zu beachten sind.
International genormt sind bisher hauptsächlich Systeme im Frequenzbereich 13,56 MHz und 868 MHz.


Gegenüberstellung Barcode - RFID

Barcodesysteme
  • Vorteile
    starke Standardisierung
    allgemeine Akzeptanz und hoher Verbreitungsgrad
    billiges und bewährtes Medium

  • Nachteile
    keine nachträgliche Änderung der Information möglich
    Sichtkontakt zum Label nötig
    Beschädigung oder Verunreinigung beeinflussen die Lesessicherheit
    keine gleichzeitige Erfassung mehrer Einheiten (Pulkerfassung)

RFID
  • Vorteile
    weitestgehend unempfindlich gegen äussere Einflüsse (Verunreinigung)
    Möglichkeit der Kennzeichnung von Objekten in agressiven Umgebungen
       (z.B. Reinigungsanlagen etc.)
    Erfassung ohne Sichtkontakt möglich
    Pulkerfassung
    hohe Geschwindigkeit bei der Erfassung
    Änderung der Information auch nachträglich möglich

  • Nachteile
    Standardisierung noch im Aufbau ( z.B. EPC als Pendant zur EAN)
    bisher relative geringe Verbreitung; Akzeptanz ist abzuwarten
    in geringen Stückzahlen relativ hohe Kosten für Transponder

Quelle: K.Finkenzeller, "RFID-Handbuch"




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