RFID

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  • Thomas Mosel
    Thomas Mosel    Premium Member
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    Empfehlungen für Bauteile
    Liebe RFID Experten,

    für ein privates Projekt möchte ich eine RFID Anwendung aufbauen.

    Meine Anforderungen sind:
    - Entfernung Reader und Tag ca. 100 mm
    - der Tag sollte ein EEPROM für Read/Write Aktionen haben
    - es sollten mehr als 100.000 Schreibzyklen möglich sein
    - der Tag sollte möglichst klein und flach sein
    - der Tag wird auf einem rotierenden Gegenstand sitzen (bis ca. 500/min)

    Meine Fragen dazu:
    - kann mir jemand einen Reader und Tag dazu empfehlen?
    - wo kann ich in kleinen Mengen RFID Bauteile günstig beziehen?
    - können Probleme bzgl. der Rotation auftauchen.

    Im Voraus vielen Dank für alle Antworten und Anregungen.

    Mit freundlichen Grüß0en,
    Thomas Mosel
    • 07 Jan 2009, 10:12 am
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  • Wolfram Keil
    Wolfram Keil    Premium Member
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    Re: Empfehlungen für Bauteile
    Hallo Herr Mosel,


    Die Beratung zu einem RFID-System ist immer ein Frage-Antwort-Spiel, was Sie letztendlich erreichen wollen ;-)

    Wenn Sie Informationen auf dem RFID-Tag speichern wollen, wäre ein HF-System eine erste Empfehlung.
    Bezüglich RFID-Reader kann ich Ihnen via Digikey ( http://parts.digikey.de/1/1/510469-rfid-m-range-reader-usb-1... ) den von der deutschen Firma FEIG-Electronic hergestellten Reader empfehlen. Dieser Reader erreicht die von Ihnen geforderte Reichweite und ist auch sonst sehr zuverlässig.
    Wenn ich mich nicht sehr irre, liefert Digikey an Privatpersonen bzw. Gewerbetreibende.
    Aber vielleicht versuchen sie es ja auch direkt bei der Firma FEIG-Electronic ( http://www.feig.de ).

    Bei der Auswahl der RFID Tags sollten Sie folgendes Bedenken:
    - Da sich der Tag in Rotation befindet, müssen Reader und Tag so beschaffen respektive zueinander angeordnet sein, das der Tag das Antennenfeld nie verläßt - und damit die induktive Kopplung zwischen Tag und Reader ununterbrochen bestehen bleibt.

    Wenn Sie die Umdrehungen bei dieser Geschwindigkeit erfassen wollen und der Tag so gewählt wird, das er das Feld verläßt und bei nächster Vorbeifahrt wieder in das Feld eintritt, müssen sie die zeitlichen Abläufe zwischen Reader und Tag detailliert betrachten, hier kann es gut sein, das die 500 U/Min. zu schnell sind. Rein rechnerisch betrachtet sollten bis zu 10 Tags /Sekunde bzw. 10 Umdrehungen/Sekunde ein und desselben Tags identifizert werden können. Das Ergebnis kann sich aber bei Störungen z.B. durch das Antriebssystem (Bürstenfeuer) auf bis zu 5 Identfikationen/Sekunde verschlechtern.

    Obendrein muß der Tag eine Mindestgröße haben, um den Kontakt mit der Antenne des Readers aufrecht zu halten - die kleinsten verfügbaren Bauformen mit Durchmesser / Diagonale von < = 2 cm erreichen keine 10cm .

    Sie sollten einen Tag mit Antennendiagonalen / - Durchmessern größer 3 cm wählen.
    Darüberhinaus ist die Beschaffenheit des von Ihnen zu beobachtenden Objektes relevant.

    Auf einer Leiterplatte mit durchgehender Massefläche oder auf einer Metallplatte direkt angebrachte Standard-RFID-Tags können ihre Reichweite dramatisch einbüßen. Hier müßten Sie einen Abstand zwischen der Leiterplatte / Metallplatte finden, bei dem die Reichweite wieder Ihren Ansprüchen genügt.

    Wenn Sie pro Umdrehung einen Schreibvorgang auf den RFID-Tag vornehmen wollen, kann es durchaus sein das dies aus Gründen der per Norm zeitlichen festgelegten bzw. physikalisch bedingten Vorgänge zwischen Tag und Reader ebenfalls nicht möglich ist - in Summe werden pro Schreibvorgang je nach Informationsumfang und gewählter Betriebsarten des Lesers mehr als 100 ms benötigt .

    Zu ihrer Anforderung garantierter Schreibzyklen > 100 000 : Momentan garantieren nur Hersteller von Spezialbauteilen Schreibzyklen > 100 000. Die meisten Hersteller geben diesen Betrag als typische Anzahl von Programmierzyklen an. Ob sie in Ihrer Applikation diesen Wert deutlich überschreiten können hängt u. a. davon ab, ob sie immer gleiche Daten an die gleiche Stelle Ihres Speicher schreiben.

    Ich hoffe Ihnen hier ein wenig geholfen zu haben.
    Mit freundlichen Grüßen

    W. Keil
    • 08 Jan 2009, 11:48 pm
  • Josef Vogel
    Josef Vogel    Premium Member
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    Re^2: Empfehlungen für Bauteile
    Hallo Herr Mosel,

    Veraten Sie uns ein bisschen mehr über die Anwendung?

    Herr Keil hat weitestgehend recht. Es kommt - wie immer im realen Leben - auf die Randbedingungen an.

    Mich würde interessieren
    - welches Problem wollen Sie mit RFID lösen?
    - wie kann man die Anwendung charakterisieren (Identifikation / Daten am Objekt / Positionierung / Drehzahlmessung)?
    - wie viel Platz haben Sie?
    - handelt es sich um einen nachträglichen Umbau/Anbau oder kann RFID von Anfang an mit eingeplant werden (welche Freiheitsgrade haben Sie)?
    - auf welchem Material soll der Tag befestigt werden?
    - soll er bei 500 U/min auch beschrieben werden?
    - wie viele Daten sollen darauf gespeichert werden?
    - wie oft soll geschrieben werden?
    - wie viele Tags sind gleichzeitig im Feld?
    - wie gross darf der Tag sein?
    - wie weit ist der nächste, nicht zu erfassende Tag weg?
    ...

    Die landläufige Einschränkung auf 100k Schreibzyklen sollte Sie nicht stören. In meiner bisherigen RFID Praxis (> 20 Jahre) ist mir noch nie ein Tag untergekommen dessen EEPROM nicht mehr beschreibbar war.

    Beste Grüsse

    Josef Vogel
    • 11 Jan 2009, 5:34 pm
  • Thomas Mosel
    Thomas Mosel    Premium Member
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    Re^3: Empfehlungen für Bauteile
    Hallo Herr Vogel,

    vielen Dank ersteinmal für Ihre Antworten.

    OK, dann rücke ich mal mit ein paar Details heraus, die dann die Beantwortung meiner
    Fragen vielleicht etwas einfacher macht.

    Ich möchte RFID für CDs nutzen. Das heißt, es kommt ein Tag auf eine CD und dieser
    soll dann im Betrieb gelesen und geschrieben werden (Drehzahl also zwischen ca. 200/min.
    und 500/min).

    Es soll immer nur ein Tag im Lesebereich sein. Ich muss auch nur sehr wenige Daten
    schreiben (etwas bis zu 1kB) - könnte ggf. abgeschirmt werden.

    Der soll evtl. zyklisch (etwa alle 10 sec.) oder ggf. auch Aktionsgetriggert beschrieben
    werden. Das steht aber noch icht ganz fest.

    Somit ist jetzt etwas mehr Licht ins Dunkel gekommen und ich bin auf die weiteren Antworten
    sehr gespannt.

    Mit freundlichen Grüßen,
    Thomas Mosel
    • 12 Jan 2009, 08:23 am
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  • Josef Vogel
    Josef Vogel    Premium Member
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    Re^6: Empfehlungen für Bauteile
    Das wird spannend.

    Wie üblich ist das alles nicht ganz so einfach und wird immer komplizierter je weiter man in die Details geht.

    Speicher, Datenvolumen:

    1 kB(yte ?) R/W-Memory ist für Billig-Chips schon recht viel und mit den meisten Produktlinien nicht machbar.

    Lesen und Schreiben bei Rotation:

    Im Interesse der Funktionssicherheit (besonders beim Schreiben) sollte der Tag das Feld nicht verlassen, d.h. das Readerfeld muss die gesamte CD/DVD-Oberfläche abdecken. Konsequenz daraus ist, dass es (bei induktiven Readern/13 MHz) dadurch auch mindestens in etwa den Scheibendurchmesser nach unten (durch die CD durch) und nach hinten reicht. Kann man zwar unter Umständen durch Abschirmmassnahmen etwas eingrenzen, trotzdem werden dort abgelegte Datenträger gelesen und evtl. geschrieben. Speziell eine Konstruktion mit Wechselmechanismus für die Medien dürfte Probleme bereiten.
    Beim Einsatz eines UHF-Systems wird eine geeignete, flache Antenne (Einbau in das Laufwerk?!?) benötigt, die muss man auch erst mal finden oder entwickeln. Ausserdem hat man bei diesen Systemen sehr wenig Speicher.

    Tag auf dem Datenträger:

    Hier erwarte ich Verstimmungen der Tagantenne durch die Reflektionsschicht des Datenträgers - das kommt auf den Schichtaufbau an und müsste näher untersucht werden. Wie von Herrn B. richtig angemerkt dürfte die durch den Chip verursachte Unwucht sich im Laufwerk ungemütich laut bemerkbar machen und auch dem Lager nicht ganz so gut tun.

    Optische Codierung:

    Ist leider nur Read/Only. Auch nicht ganz einfach bei Bewegung zu lesen. Muss man aber wohl auch nicht, einmaliges Lesen beim Einlegen/Zuführen sollte wohl genügen. Den Code würde ich auf dem Label ringförmig anordnen um keine bestimmte Orientierung der Scheibe zu benötigen.

    In Abhängigkeit von der Aufgabenstellung gibt es also mehrere Möglichkeiten. RFID ist sicherlich nicht die einfachste davon.
    • 12 Jan 2009, 1:27 pm
  • Derk Wesemann
    Derk Wesemann
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    Re^6: Empfehlungen für Bauteile
    Hallo Herr Mosel,

    die passende Tag-Bauform für Ihre Anwendung gibt es bereits in Form von sog. CCD-Labeln, welche den nicht genutzten Bereich einer CD um das Mittenloch herum belegen. Mir sind bisher allerdings nur Tags im 125-kHz-Bereich in dieser Bauforum begegnet, was entsprechende Grenzen bei Lesegeschwindigkeit und Speichergröße mit sich bringt. Es sollte jedoch kein großes Problem darstellen, ein paar Testmuster für den 13.56-MHz-Bereich mit selbstgewickelter Spule herzustellen.

    Das Problem der Reichweite ergibt sich, wie schon von meinen Vorrednern angemerkt, durch die geringe Spulenfläche auf der Tag-Seite. Dies lässt sich zwar zu einem gewissen Teil durch eine genügend große Lesespule oder auch eine optimiertes Windungszahlverhältnis kompensieren, aber um hier eine genaue Aussage treffen zu können, wäre ein doch recht umfangreicher Rechenaufwand erforderlich. Die Drehzahl sehe ich dabei weniger als Problem, da die Sekundärspule ihre Position im Feld nicht ändert, sofern man sie entsprechend der Laufachse ausrichtet (wie es mit o.g. Tags der Fall wäre). Erschwerend für eine Abstimmung dürfte sich eher die Umgebung des CD-Laufwerkes auswirken, da hier doch zumeist eine beträchtliche Anhäufung von Metallteilen anzutreffen ist.

    Als Bezugsquelle habe ich ganz gute Erfahrungen mit dem RFID-Webshop (http://www.rfid-webshop.com , CCD-Label wären dort erhältlich) und Spezial-Elektronik (http://www.spezial.de) gemacht, bei Tags oder Labels genügt aber zumeist auch die Anfrage nach Samples bei dem jeweiligen Hersteller. Bei dem Lesegerät stellt sich die Frage, wie weit Sie bei dessen Anpassung in die Tiefe gehen möchten. Von der Firma ACG gibt es recht praktische OEM-Module für den HF-Bereich, welche sich mit überschaubarem Aufwand per serieller Schnittstelle ansteuern lassen, aber die gesamte Peripherie - Energieversorgung, Leseantenne - muss natürlich für den jeweiligen Einsatzzweck separat gefertigt werden. Dies hat aber den Vorteil, dass - anders als bspw. bei einem integrierten Lesegerät mit USB-Anschluss - die Antenne der Anwendung entsprechend abgestimmt werden kann, und die Unterbringung variabler ist.

    Zur Grundsatzfrage, ob bei einem optisch beschreib- und lesbaren Medium wie der CD eine RFID-Erweiterung sinnvoll ist: Das Problem dürfte in diesem Fall in den häufigen Schreibvorgängen liegen, es geht bei der Anwendung ja nicht um das einmalige Beschreiben zur Identifizierung, so wie ich es verstanden habe?

    Mit freundlichen Grüßen,

    Derk Wesemann
    This post was modified on 12 Jan 2009 at 01:35 pm.
    • 12 Jan 2009, 1:34 pm
  • Thomas Mosel
    Thomas Mosel    Premium Member
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    Re: Empfehlungen für Bauteile
    So,

    ich glaube, ich rücke an dieser Stelle doch mal mit konkrete Information raus, da ich auch schon
    viele gute Tipps bekommen habe.

    Also dieses Projekt soll das folgende "logistische" Problem lösen:

    Unsere Kinder oder auch ich hören des öfteren Hörbücher auf CD (ich auch im Auto).
    Möchte ich nun Zuhause weiterhören, muss ich mir merken an welcher Stelle ich war.
    Mit Musik CDs oder Videos auf DVDs ist es ähnlich.

    Daher möchte die CD oder DVD intelligent machen. Das heißt sie merkt sich die Stelle,
    welche als letztes abgespielt wurde. Also eine Art elektronisches Lesezeichen.

    Jetzt wird sicherlich meine Anforderungsliste auch besser verstanden.

    Als nächstes werde ich mir also einen Reader/Writer und einen Tag und Software zulegen
    und erste Versuche starten.

    Über weitere Tipps würde ich mich natürlich auch weiterhin freuen.

    Thomas Mosel
    • 25 Jan 2009, 4:51 pm