RFID auf einen Blick.

Was ist RFID?

RFID kommt aus dem Englischen und heißt Radio Frequency IDentification. Zusammen mit zum Beispiel Barcode und Kamerasystemen gehören RFID-Lösungen zu den Autoidentifikationstechnologien (Auto-ID).

Welche Bestandteile enthält ein RFID-System?

: Reader, Label und Anbindung

Ein RFID-System besteht aus den Komponenten:

Transponder (Tag/Smart Label) mit Datenspeicher und Antenne
Schreib- und Lesegerät mit Antenne
Host/SPS mit Software zur Datenverarbeitung

Wie funktioniert die RFID-Technologie?

Eine RFID-Übertragung funktioniert - im Gegensatz zu optischen Systemen - ohne Sichtkontakt über eine Luftschnittstelle. Ein Schreib-/Lesegerät sendet elektromagnetische Wellen, erzeugt dadurch ein elektromagnetisches Energiefeld und versorgt den Transponder mit Energie. Die im Datenspeicher eines RFID-Transponders liegenden individualisierten Daten oder Nummern können dabei ausgelesen bzw. verändert werden.

Beim Schreiben/Lesen steuert die Software auf dem Schreib-/Lesegerät den eigentlichen Prozess, hinzu kommt eine RFID-Middleware mit Schnittstellen zu ERP-Systemen und Datenbanken.

Welche Einzelkomponenten gibt es, und wie werden diese unterschieden?

Transponder
Ein RFID-Transponder besteht grundsätzlich aus einem Chip (Speicherung), einer Antenne (Senden und Empfangen) sowie einem Trägermaterial. Ergänzt werden kann der Transponder durch zum Beispiel eine zusätzliche Deckfolie oder eine Klebstoffschicht zur Befestigung.

Chip
Funktionaler Hauptbestandteil eines RFID-Transponders ist der Chip. Die benötigte Schreib- und Lesegeschwindigkeit, die Verschlüsselung, die zu speichernde Datenmenge und andere Kriterien bestimmen die Auswahl oder Dimensionierung des Chips.

Antenne
Größe und Form bzw. die Frequenz der Antenne beeinflussen die Reichweite des RFID-Systems.

Bauform: Inlay
Die einfachste Form eines RFID-Transponders ist das Inlay. Es besteht aus einer Trägerfolie, auf der Chip und Antenne kombiniert werden. Inlays können in Labels oder HardTags konvertiert werden.

Bauform: RFID-Label oder RFID-Etikett
Selbstklebende RFID-Labels integrieren ein Inlay in eine Etikettenform. Das Trägermaterial wird mit einer Klebstoffschicht versehen, um die gewünschte Haftung sicherzustellen. Über das Inlay wird eine zusätzliche Deckschicht aufgebracht. Diese kann mit Zusatzinformationen und/oder gestalterischen Elementen wie Logos sowie Schriftzügen via Digitaldruck bedruckt werden. Besonders häufig werden RFID-Labels in Kombination mit Barcode-Lösungen eingesetzt.

Bauform: HardTag
Um Inlays vor äußeren Einflüssen zu schützen, werden sie in Kunststoffgehäuse eingebracht. Diese sogenannten HardTags sichern die RFID-Funktionalität auch in anspruchsvollen Umgebungen.

Bauform: Verguss mit PU-Harz
Eine weitere Option ist das Eingießen des Inlays in eine PU-Harzschicht. Durch die selbstheilende und druckausgleichende Oberfläche halten RFID-Inlays auf diese Weise höchsten Belastungen stand.

: Aufbau RFID-Etikett

: Aufbau RFID-Transponder mit PU-Verguss

Was sind aktive, was sind passive Transponder?

Passive Transponder werden ausschließlich über das elektromagnetische Feld eines Schreib-/Lesegerätes aktiviert. Aktive Transponder verfügen über eine eigene Stromversorgung.

Aktive Transponder stellen eine Sonderform dar und werden dann eingesetzt, wenn neben der grundsätzlichen RFID-Funktionalität weitere Funktionen benötigt werden (zum Beispiel die lückenlose Überwachung einer Kühlkette über einen RFID-Transponder). In Ausnahmen werden aktive Systeme eingesetzt, um die Reichweite des RFID-Transponders zu erhöhen.

Welchen Einfluss hat die eingesetzte Frequenz auf ein RFID-System?

Abhängig vom gewünschten Einsatz- und Anwendungsgebiet stellt die Frequenz den Datenaustausch zwischen Transponder und Schreib/Lesegerät eines RFID-Systems sicher. Je nach Frequenz variieren die physikalischen Charakteristiken und damit auch wichtige Systemeigenschaften wie Lesereichweite und -geschwindigkeit, Wasserdurchdringung.

Frequenzen:

Langwellenfrequenzen (LF: <135KHz)
Hochfrequenz (HF: 13,56 MHz)
Ultrahochfrequenz (UHF: 840...960 MHz)
Mikrowellenfrequenz (MW: 2,45 GHz)

Über welche Schnittstellen können Schreib/Lesegeräte an ein IT-System angebunden werden?

Schreib/Lesegeräte können über verschiedene Schnittstellen an IT-Systeme angebunden werden. Dazu gehören RS 232, RS 422, RS 485 oder USB, LAN sowie WLAN. Im industriellen Bereich ist außerdem die Anbindung über Feldbussysteme wie Profibus oder CAN-Bus möglich.

Wo kann man die RFID-Technologie einsetzen?

RFID-Lösungen können dort eingesetzt werden, wo Abläufe vereinfacht und transparent gestaltet werden sollen.

Die wichtigsten Einsatzgebiete zurzeit:

Produktionssteuerung
Identitätsfeststellung
Echtheitsmerkmale/Originalitätsschutz
Logistik- und Behältermanagement
Tieridentifikation
Bezahlfunktionen
kontaktlose Chipkarten
Waren- und Bestandsmanagement
Positionsidentifikation
Zeiterfassung
Zutrittskontrolle

Welche Einsparpotenziale bieten RFID-Lösungen?

Zeitersparnis durch:

berührungslosen Datenaustausch
parallele Identifikation mehrerer Objekte
nahezu 100% Erstleserate
Erfassung von Daten
flexible Positionierung des Labels
Resistenz gegenüber Kratzern
optional höchste Beständigkeit gegen chemische oder mechanische Einflüsse
Wartungsfreiheit

Prozessoptimierung durch:

vollautomatische Verarbeitung
Platz sparende Anbringung
Entlastung der Software-Umgebung
Vor-Ort-Nachweis der Information
Hinterlegung von Daten im Durchlauf
Reduzierung von Fehlerquellen
Wiederverwendbarkeit
Bedruckung
Möglichkeit nachträglicher Ergänzungs- oder Änderungsmöglichkeit der Daten
Datenschutzmöglichkeit

Wie unterscheiden sich RFID-Transponder?

Zusatzfunktionen:
Je nach Anwendungsgebiet werden Tags mit unterschiedlichen Eigenschaften genutzt. So gibt es Tags, die ein einmaliges oder mehrmaliges Schreiben von Daten erlauben, die wissen, wann sie Anfragen beantworten müssen, oder die durch Verschlüsselung geschützt werden.
Speicherkapazität:
Die Speicherkapazität eines Transponders kann von 1 Bit bis zu mehreren KBytes reichen.
Energieversorgung:
Passive Transponder entnehmen ihre Betriebsspannung dem elektromagnetischen Feld, das durch das Lesegerät generiert wird.
Semipassive Transponder besitzen eine zusätzliche Stromquelle (z.B. eine Batterie) für den Speicher oder die Versorgung von Sensoren. Diese Stromquelle wird jedoch nicht für die Datenübertragung genutzt.
Aktive Transponder nutzen zusätzliche Batterien auch für den Datentransfer und erreichen so eine höhere Reichweite.
Reichweite:
Aus der Betriebsfrequenz, der Leistung, den Abmessungen der Antenne sowie der Umgebung ergibt sich die Reichweite des RFID-Tags.
So beträgt die maximale Reichweite bei Langwellenfrequenzen (LF) 50 cm, bei Kurzwellenfrequenzen (HF) 1 m, bei Dezimeterwellen (UHF) 7 m und bei Mikrowellenfrequenzen über 10 Meter.
Frequenz:
Für die Anwendung kommen hauptsächlich folgende Frequenzen in Betracht: – Langwellenfrequenzen (LF: <135 KHz) – Hochfrequenz (HF: 13,56 MHZ) – Ultrahochfrequenz (UHF: 840...960 MHz) – Mikrowellenfrequenzen (2,45 GHz)
Format und Untergrund:
RFID-Labels variieren je nach eingesetzter Antenne in Format und Ausführung. Lösungen können individuell an Form und Klebeverhalten angepasst werden. Da die Datenübertragung über das elektromagnetische Feld durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden kann, werden spezielle Lösungen eingesetzt, z.B. für Metalluntergründe.

Kann man die RFID-Technologie mit Barcode-Lösungen kombinieren?

Ohne Probleme. Der Austausch von Informationen erfolgt bei beiden Technologien auf unterschiedliche Weise, damit ergänzen sich die Systeme, leisten wertvolle Dienste in verschiedenen Anwendungsbereichen und lassen sich auch in Kombination effizient einsetzen.

Lassen sich Daten auf Transpondern vor unberechtigtem Zugriff schützen?

Daten auf Transpondern können durch Verschlüsselung gesondert gesichert werden. So können unerlaubte Lesevorgänge oder das Überschreiben bzw. Manipulieren von Daten verhindert werden. Über Sonderlösungen kann ebenfalls das zerstörungsfreie Entfernen eines Labels unmöglich gemacht werden, beispielsweise durch Verwendung von ((rfid))-TamperProof-Labels oder einer ((rfid))-Inmold-Lösung.