RFID-Technik

RFID ist der Oberbegriff für ein Objekterkennungssystem, das zur Datenübertragung zwischen Objekt und Datenerfassungssystem Funkwellen verwendet. Dadurch ist eine Kommunikation zwischen Erfassungsgerät ('Reader') und Datenträger ('Transponder', 'Tag') ohne direkte Sichtverbindung möglich. Die Datenspeicherung erfolgt in einem Halbleiterspeicher, der bei entsprechendem Aufbau nicht nur gelesen, sondern auch beschrieben werden kann. Dadurch können, z.B. während des Durchlaufs eines Werkstücks durch einen Produktionsprozess, entsprechend dem Produktionsfortschritt andere oder zusätzliche Daten gespeichert werden.

Wesentliche Bestandteile eines RFID-Systems sind:

• Transponder in verschiedensten Bauformen
• Sende-Empfangs-Einheiten ('Reader'), fest installiert oder mobil, mit integrierter oder separater Atenne
• Drucker mit integriertem Reader
• Soft- und Hardware zur Integration in die Datenverarbeitungs- Infrastruktur (Warenwirtschaftssystem)

Funktionsprinzip

Transponder (auch 'Tag' genannt) bestehen aus einem Halbleiter-Chip, einer Antenne, und ggf. einer Batterie als Stromversorgung. Der Name steht für Transmitter und Responder, womit die Funktion gut definiert wird: Das Element überträgt Daten zum Erfassungssystem, aber es tut dies nicht von sich aus, sondern nur als Antwort auf eine vom Erfassungsgerät (Reader) kommende Anfrage (Befehl). Die Daten sind im Transponder gepeichert. Sie sind je nach Auslegung der Schaltung fest einprogrammiert oder können nachträglich verändert werden. Bei veränderlichen Daten ist im Allgemeinen ein Schreibschutz vorgesehen, der bei Bedarf aktiviert werden kann, um ein weiteres unerwünschtes Überschreiben zu verhindern.

Die Stromversorgung der Transponder erfolgt entweder mittels einer Batterie ('aktive' Transponder) oder wird aus der Energie des elektromagnetischen Wechselfelds, das der Reader ausstrahlt, bezogen ('passive' Transponder). Die Reichweite, d.h. der maximale Abstand zwischen Reader und Transponder, ist für passive Transponder geringer als für aktive, da dem Feld zum Betrieb des Bauteils zusätzlich Energie entzogen wird.

Blockschaltbild eines passiven Transponders

Transponder-Bauformen

Je nach Anwendungsfall können Transponder in sehr unterschiedlichen Bauformen und Größen ausgeführt sein, z.B.:

• Einbau in feste Gehäuse für dauerhafte Anbringung am Objekt, z.B. für Behälterkennzeichnung
• Einbettung in Plastikkarten, z.B. für Zugangskontrolle, Skipässe etc.
• Einbettung in Etiketten für Einmalverwendung, für Paletten-, Packstück- oder Artikelkennzeichnung

Reader erzeugen ein moduliertes elektromagnetisches Feld. Die in der Modulation codierten Befehle werden von Transpondern decodiert. Mittels entsprechender Verfahren können einzelne Transponder aus mehreren im Wirkungsbereich eines Readers selektiert werden. Bei passiven Transpondern dient das Feld auch zur Stromversorgung der Transponder-Elektronik. Das Feld muss in diesem Fall während des gesamten Vorgangs eingeschaltet sein.

Drucker mit RFID-Reader

Diese Geräte sind Thermodrucker mit integriertem RFID-Reader Modul. Sie ermöglichen die Bedruckung eines Etiketts in herkömmlicher Weise und das Programmieren des eingebetteten Transponders in einem Arbeitsgang.

Frequenzen

Die derzeit gebräuchlichen RFID-Systeme verwenden Frequenzbänder, deren Nutzung ohne besondere Lizenz zulässig ist. Diese sind:

• 125 kHz (Low Frequency, LF)
• 13,56 MHz (High Frequency, HF)
• 868 (USA: 915) MHz (Ultra High Frequency, UHF)

Die benutzte Frequenz bestimmt ganz wesentlich die Eigenschaften des Systems: