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RFID-Einsatz in metallischer Umgebung
Vortrag »RFID-Einsatz in metallischer Umgebung« zum Workshop »Identifikationstechnologien & Sensorik – Stand und Anwendungen« im AZM Erfurt 27.03.2007 Dipl.-Inform. Andreas Mähnz [email protected] © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 Gliederung • • • • Übersicht RFID-Technologien Störeinflüsse Lösungsmöglichkeiten Anwendungen © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 2 RFID – Gebräuchliche passive Technologien LF 125 kHz HF 13,56 MHz UHF 868 MHz Anwendungsgebiete Zugangskontrollen, Wegfahrsperren, Tieridentifikation Warenidentifikation im Einzelhandel, Daten am Objekt Objektidentifikation Reichweite wenige cm 60 – 80 cm 3–8m Speicher auf Transponder klein, oft nur ID (read only), teils bis zu 256 Bytes groß, bis zu 64 kBytes klein, bis zu 256 Bytes Datenübertragung langsam mittel schnell © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 3 RFID – HF 13,56 MHz • Prinzip der induktiven Kopplung (LF und HF) • Transponder sendet selbst kein Feld aus • Moduliert seine Antwort auf das elektromagnetische Feld des Lesers • Funktioniert im magnetischen Nahfeld des Lesers Welle noch nicht von der Antenne gelöst Feldschwächung an Sender detektierbar • Häufige Antennenform: Resonanzspule © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 4 RFID – UHF 868 MHz • Nutzt das elektromagnetische Fernfeld des Lesers • Wellen des Lesers werden absorbiert oder möglichst stark reflektiert (Backscattering) • Häufige Antennenform: Dipol, Patch © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 5 RFID – Störeinflüsse • Ungünstige Umgebungsbedingungen je nach Einsatzgebiet und Transpondertechnologie: – Störfrequenzen Einfluss durch gesetzliche Regulierungen, Synchronisierung oder »Listen Before Talk« beim Lesegerät vermeidbar – Wasser – Metall © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 6 RFID – Störeinflüsse durch Wasser • Absorption hoher Frequenzen (UHF) bei Nichtleitern mit hoher Dielektrizitätskonstante, z.B. Wasser • Durchdringung nichtmetallischer Stoffe stark materialabhängig • Störfaktor Mensch im Antennenfeld • Kaum Einflüsse bei niederen Frequenzen © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 7 RFID – Störeinflüsse durch Metall • Interferenzen und Reflexion • Induzierte Wirbelströme beim Auftreffen der elektromagnetischen Welle auf ferromagnetisches Material wirken entgegen dem magnetischen Fluss Energieverluste (verstärkt bei höheren Frequenzen) • Ferritabschirmung bei Smartlabeln bzw. Ferritkerne bei Glasröhrchen-Transpondern helfen © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 8 Lösungen • Transponder mit Abstand zum Objekt – Fähnchen (Flag Tag) – Abstandshalter aus Kunststoff (Spacer) • Liqualloy-Folien / Ferrite zwischen Transponder und Objekt • Spezialtransponder für Einsatz auf / in Metall • Gewollte Reflexion, Modenrührerprinzip © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 9 Spezialtransponder – Auswahl © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 10 Modenrührerprinzip • Modenverwirbelungskammer: elektromagnetisch geschirmter Raum verwirbelte Felder durch Mehrfachreflexionen an Wänden und einem rotierenden »Rührer« • Homogenes elektrisches Feld entsteht • Test der Störfestigkeit elektronischer Geräte • Gegensatz: Absorberhalle mit absorbierenden Wänden © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 11 Modenrührerprinzip – Modenverwirbelungskammer Labor der Ottovon-GuerickeUniversität in Magdeburg Quelle: http://www.unimagdeburg.de/iget/forsch/folab_moden.htm © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 12 Modenrührerprinzip und RFID • Überwachung hochwertiger Güter mittels UHF • Pulkerkennung von Objekten in einem metallischen Transportbehälter Permanentinventur • Verknüpfung mit Ortungsinformationen, Sensorik, elektronischem Schloss mit Personenauthentifizierung • Ladungsträgerverfolgung und –steuerung verknüpft mit Inhaltsinformationen • Anwendung vom Fraunhofer IFF geschützt © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 13 Weitere Anwendungen • Anlagenmanagement: Stillstandszeit senken, Produktivität steigern • Instandhaltung, Wartungsinformationen • Lagerverwaltung, Kommissionierung • Gesteuerter Materialfluss Objekt kennt sein Ziel RFID im industriellen Umfeld © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 14 Danke Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! © Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Schenk Fraunhofer IFF Magdeburg, 2007 15
