Funktionsweise RFID Technologie

Was ist RFID (Radio-Frequency Identification)?

RFID (Radio-Frequency Identification)  ist der kontaktlose Datenaustausch zwischen einem RFID-Transponder und einem RFID-Schreib-/Lesegerät. Für die Datenübertragung baut das RFID-Schreib-/Lesegerät ein magnetisches oder elektromagnetisches Feld auf, welches den passiven RFID-Transponder mit Energie versorgt. Solange sich der RFID-Transponder im elektromagnetischen Feld des RFID-Schreib-/Lesegeräts befindet, ist dieser mit Energie versorgt und es kann ein Datenaustausch erfolgen. Informationen können aus dem Chip des RFID-Transponders gelesen, aber auch neue Daten auf dem Chip hinterlegt werden.

 

 

Aufbau / Form des RFID Transponders

Grundsätzlich können RFID-Transponder in fast allen möglichen Formen, Materialien, Größen und Farben produziert werden. Der konkrete Aufbau hängt vom Anwendungsfall ab.

Im Innenleben besteht das RFID-Modul aus zwei Komponenten. Jeder RFID-Transponder besteht im Inneren zumindest aus einem Mikrochip und einer gedruckten, gelegten oder geätzten Antenne.

 

Der Chip und die Antenne (auch Inlay genannt) sind sehr empfindlich und damit nur bedingt mechanisch, thermisch oder chemisch belastbar. Somit ist eine applikationsspezifische "Hülle" dieser Elektronikkomponenten notwendig. Die verbreiteste Form ist die Hülle als RFID Label. Das RFID Modul & die Antenne werden durch eine Folie oder eine Lage Papier geschützt, diese Hülle ist jedoch recht anfällig.

 

Wenn es etwas stabiler oder robuster sein muss, empfehlen wir die RFID PVC Karte. Wenn auch das nicht ausreicht, vor allem im industriellen Umfeld, wird das empfindliche Modul in ein Kunststoffgehäuse vergossen. Wie beipielsweise bei unseren RFID Armbändern & Schlüsselanhängern.

Dies ist die robusteste, langlebigste und unempfindlichste Verpackungsform.

Auf was reagiert ein RFID Transponder?

Prinzip der induktiven Kopplung für LF und HF RFID-Transponder:
Der Sender / Leser emittiert ein elektromagnetisches Feld über die Antennenspule, das von dem RFID-Transponder aufgefangen wird.

Mittels Induktion wird dann in der Transponderspule ein Strom induziert und dieser Strom gibt die Energie, mit der der RFID-Transponder betrieben wird.

 

Durch gezielte zeitliche Dämpfung des Stroms über Schaltkreise im Chip kann ein eigenes Signal erzeugt werden. Diese Veränderung des Feldes wird vom Sender registriert und dient der digitalen Kommunikation & der kontaktlosen Datenübertragung.

Speichergröße RFID?

Die Speichergröße des Chips richtet sich ebenfalls nach dem Anwendungsfall.

Handelsübliche Speichergrößen liegen zwischen 4 Byte und 8 kByte.

Im einfachsten Fall, meist in der elektronischen Artikelsicherung können sogar 1 Bit-Speicher verwendet werden.

 

Zur Veranschaulichung kann mit einem 4 Byte Speicher nur eine eineindeutige Nummer (Unique ID=UID) gespeichert werden, wohingegen bei einem 8 kByte Speicher 4 Schreibmaschinenseiten, bestehenden aus 30 Zeilen à 60  Zeichen, Platz finden.

 

Neben der einfachen Speicherung gibt es noch eine Reihe weiterer Chipfunktionalitäten wie zum Beispiel Schreibschutz, PIN-Berechtigungen, Verschlüsselungen des Dateninhaltes, kryptographische Funktionalitäten und viele mehr. Die individuellen Spezifikationen richten sich je nach Anwendung und notwendigem Sicherheitsniveau.

Unterschied ISO 14443 & ISO 15693?

Die RFID-Technologie unterstützt Kommunikationsprotokolle unterschiedlicher Normen.

Auf diese Art und Weise können Transponder mit verschiedenen Chiptypen und Eigenschaften aufgebaut werden, die dennoch mit demselben Typ Lesegerät gelesen bzw. beschrieben werden können.

 

Die am häufigsten verwendeten Normen sind ISO 14443 A und B sowie ISO 15693.

ISO 14443 regelt den sogenannten Proximity-Bereich, d. h. wenige cm Lesedistanz, die ISO 15693 dagegen beschreibt den Vicinity-Bereich mit bis zu 1 m Lesedistanz.

Einfluss Metallumgebung auf RFID?

Die verschiedenen Frequenzen in der RFID-Technologie reagieren unterschiedlich auf ihre Umgebung oder die Oberfläche auf der sie aufgebracht sind.

Besonders Metalle können die Funktionalität stark beeinflussen, da die Lesereichweite bei falscher Anwendung reduziert wird oder im schlimmsten Fall das Auslesen von Transpondern überhaupt nicht mehr möglich ist. 

 

Im Frequenzbereich LF (Low Frequency;125 kHz) ist die Beeinträchtigung minimal.

Im Frequenzbereich HF (High Frequency; 13,56 MHz) können negative Effekte durch Abstandshalter oder Spezialfolien verhindert werden.

 

Im Frequenzbereich UHF kann es im metallischen Umfeld sogar zu einer starken Reflektion des elektromagnetischen Feldes kommen. Der Transponder ist dann nicht lesbar. Es wird daher auch hier notwendig spezielle Transponder einzusetzen.

 

Weitere Informationen zu RFID: