RFID (Radio-Frequency Identification oder „Identifizierung mit Hilfe hochfrequenter Signale“) -Systeme kommen in sämtlichen Branchen in diversen Einsatzfeldern vor, daher sind diese kleinen Helfer kaum noch wegzudenken. Diese große Beliebtheit liegt unter anderem daran, dass die „Transponder“ immer kleiner werden und stromlos funktionieren. In der Industrie 4.0 bietet RFID die Möglichkeit, das Produktionsgut zu kennzeichnen oder fahrerlose Transportsysteme zu steuern. Im Straßenverkehr braucht es RFID für Maut-Stationen oder für die Wegfahrsperre von modernen Autos. Im ÖPNV werden Fahrzeuge identifiziert und Tickets berührungslos ausgelesen.
In seinem Vortrag „RFID-Identifizieren ohne Berührung“ vom 22.12.2022, erläuterte Thomas Graf, Balluff GmbH, den Studierenden der Technischen Hochschule Würzburg Schweinfurt die RFID-Technik genauer. Die Balluff GmbH ist ein mittelständisches Unternehmen in Neuhausen auf den Fildern (nähe Stuttgart) und gilt als Sensor- und Automatisierungsspezialist. In seiner Position als Head of Product Development Identification & Locating Hardware konnte Thomas Graf während seines Vortrags viele spannende Einblicke aus der Praxis geben.
RFID vs Strichcode
Es war aufschlussreich zu sehen, ab welchem Punkt es mehr Sinn macht, zur Kennzeichnung von Waren, statt einem Strichcode lieber ein RFID-System einzusetzen. Ein Strichcode kann beispielsweise verschmutzen, ist sichtabhängig und nicht manipulationssicher an Kassen- und Buchungssystemen. Ein RFID-System besitzt ein „Lesegerät“ welches die Kennung und weitere Daten eines oder mehrerer Transponder (auch englisch Tag genannt) lesen, auswerten und auch beschreiben kann.
Kategorien
RFID-Systeme lassen sich zudem in zwei Kategorien unterscheiden: „Short Range Systeme“ werden beispielsweise für kleine „Lese"-Distanzen von 5 mm bis 30 cm eingesetzt. Hierbei wird vor allem mit einer „Lastmodulation“ gearbeitet. Die mittels Induktion übertragene Energie reicht dem Tag aus, um ein „Gegen-Signal“ zu erzeugen. Das „Gegen-Signal“ schwächt das vom „Lesegerät“ ausgesendete elektromagnetische Feld. Diese Änderung im elektromagnetischen Feld kann von dem Lesegerät detektiert und erkannt werden. So können die Daten vom Tag an das Lesegerät übermittelt werden.
In die zweite Kategorie fallen „Long Range Systeme“, deren „Lese"-Distanz mehrere Meter betragen kann. Spannend hierzu war ein Anwendungsbespiel aus der Lagerlogistik, bei dem eine voll beladene Palette an einem Lesegerät vorbeigefahren ist. Beim Passieren der beladenen Palette am Lesegerät fand mit jedem Produkt (bzw. jedem Tag) ein Informationsaustausch statt. Innerhalb kürzester Zeit kann somit erfasst werden, welche Güter auf einer Palette geladen sind.
Das Lesegerät übermittelt hier ebenfalls die erforderliche Energie damit der Tag die Dateiinformationen zurückwerfen kann. Statt jedoch das erzeugte Feld wie im ersten Fall zu „schwächen“, arbeitet der Tag nun als eine Art „Spiegel“. Der Tag reflektiert die ankommende Funkwelle zurück zum Lesegerät. Da der Tag zusätzlich Daten übermitteln soll, muss dieser bei der zurückgeworfenen Welle eine Modulation durchführen. Diese meist recht kleinen Signale, die von der Trägerfrequenz abweichen, können vom Lesegerät erkannt und ausgewertet werden.
Datenaustausch via Antenne
Informativ waren auch die Ausführungen zu den benötigten Antennen von RFID-Systemen, da "normale" oftmals dafür nicht ausreichen. Eine in anderen Anwendungen verwendete Antenne sendet meist eine Welle aus, deren Feld entweder senkrecht oder waagerecht zur Erdoberfläche verläuft. Wird bei einem RFID-System eine solche lineare Antenne verwendet, ist es daher massiv abhängig, in welcher Lage und Orientierung der Tag zu der Antenne steht. Um diese Problematik zu entschärfen, wird daher eine „zirkulare Polarisation“ benötigt. Die Antenne soll zudem meist auf einem möglichst kleinen Bauraum realisiert werden und dennoch eine Richtwirkung besitzen.
Zum Ende des Vortrags gab der Referent noch einen thematischen Ausflug in die Datenverwaltung und Datenströme. Dabei wurde gezeigt, wie sich das Verhalten von RFID-Systemen beim Senden und Empfangen verändert. Ebenso spannend war das praxisnahe Beispiel der Kommunikation samt Datenverwaltung mit mehreren gleichzeitig detektierten Tags, da es hier zu einem etwas aufwändigeren „Inventory-Prozess“ kommt.
Die VDE Hochschulgruppe bedankt sich auf diesem Weg noch einmal recht herzlich bei Thomas Graf für diesen aufschlussreichen und gelungenen Vortrag!
Ansprechpartner:
- Prof. Dr. M. Eberspächer, Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt, Fachbereich Nachrichtentechnik
- Fabian Dax, VDE Hochschulgruppe an der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt
