Ihnen ist es bestimmt auch schon einmal passiert, dass Sie im Geschäft ein
Kleidungsstück gekauft haben und beim Verlassen des Geschäftes der
Diebstahlschutz Alarm schlägt, obwohl Sie es doch an der Kasse bezahlt haben.
Die Sicherung des Produktes wurde wieder einmal nicht deaktiviert oder vom
Produkt entfernt. Sie gehen zurück lassen die Sicherung entfernen und beim
Verlassen des Geschäfts piepst es nicht mehr.
Doch wie funktioniert dieser Diebstahlschutz? Wie merkt ein System, welches
ohne Kameras oder menschliche Beobachtung arbeitet, dass soeben ein Produkt
mit einem Diebstahlschutz den Laden verlässt? Es ist doch meistens in der Tasche
und kann nicht erkannt werden.
Das Geheimnis liegt in der RFID-Technik.
„Der englische Begriff Radio Frequency Identification (...) (RFID) bedeutet im
Deutschen Identifizierung mit Hilfe von Hochfrequenz. RFID ist ein Verfahren
zur automatischen Identifizierung von Gegenständen und Lebewesen. Neben der
berührungslosen Identifizierung und der Lokalisierung von Gegenständen steht
RFID auch für die automatische Erfassung und Speicherung von Daten.“ 1
„Die technischen Verfahren hierzu wurden aus der Funk- und Radartechnik
übernommen.“ 2
Aber nicht nur im Diebstahlschutz wird diese weiterentwickelte Technik
eingesetzt. Ihre Einsatzgebiete und die Ausführungen der Systeme scheinen
unbegrenzt. RFID bietet eine kontaktlose Identifikation von Gegenständen und
Lebewesen. So kommt diese Technik vor allem in der Logistik zum Einsatz und
hat dort die verbreitetste Form der Identifikation, den Barcode, bald verdrängt.
„Der Barcode ist ein numerischer Code, er besteht aus parallelen Strichen
unterschiedlicher Breite. [...] Die Information ist entweder nur in der
Strichbreite enthalten oder in der Strichbreite und der Breite der Lücke.“ 3
Im folgenden Text wird zunächst die Funktionsweise dieser Technik mit den
dazugehörigen physikalischen Grundlagen geschildert. Im Anschluss daran
werden weitere Einsatz-Beispiele der Logistik aufgeführt.
1 http://de.wikipedia.org/wiki/RFID (11.01.2008)
2 Finkenzeller K. (2006), RFID Handbuch - Grundlagen und praktische Anwendungen induktiver Funkanlagen, Transponder und kontaktloser Chipkarten, 4.Auflage, Hanser-Verlag, S.6f.
3 http://www.eda.fh-aalen.de/Projekte/identsyst/Dokumente/rfid.pdf (25.11.2008, S.2)
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Das RFID-Prinzip
2.1 Transponder
2.2 Lesegerät
2.3 Stromversorgung
2.3.1 Resonanzfrequenz / Schwingkreis
2.3.2 induktive Kopplung
2.3.3 kapazitive Kopplung
2.4 Datenübertragung
2.4.1 1-Bit-Transponder
2.4.2 Lastmodulation
2.4.3 Modulierter Rückstrahlquerschnitt
2.5 Reichweiten
2.6 Das Prinzip zusammengefasst
3. Anwendung im Waren und Logistikbereich
Zielsetzung und Themen
Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, die Funktionsweise der RFID-Technik (Radio-Frequency Identification) für Schüler und Laien verständlich aufzubereiten. Dabei steht die physikalische Herleitung der Energieübertragung und Datenkommunikation im Vordergrund, um aufzuzeigen, wie diese Technologie alltägliche Logistikprozesse und Identifikationsverfahren effizienter gestaltet.
- Physikalische Grundlagen der RFID-Systemkomponenten (Transponder und Lesegerät)
- Mechanismen der Energieversorgung durch induktive und kapazitive Kopplung
- Modulationsverfahren zur Datenübertragung (1-Bit-Transponder, Lastmodulation, Rückstrahlquerschnitt)
- Klassifizierung der RFID-Systeme nach Reichweitenbereichen
- Praktische Anwendungsfelder in der Logistik, Lagerhaltung und im Handel
Auszug aus dem Buch
2.3 Stromversorgung
Wenn der Transponder wie in den meisten Fällen passiv ist, muss die Energie wie erwähnt vom Lesegerät bereitgestellt werden. Hierfür stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung, nämlich die induktive und kapazitive Kopplung.
Bei den passiven Transpondern müssen große Energiemengen zum Transponder übertragen werden, damit der Chip arbeiten kann. Bei aktiven Transpondern, welche eine eigene Stromversorgung besitzen, muss nur eine kleine Energie induziert werden. Aktive Transponder sind außerhalb des Ansprechbereiches im Standby Zustand und werden durch eine geringe Energie 'geweckt', wobei die passive Variante außerhalb des Ansprechbereiches völlig inaktiv ist.
Bei der induktiven Kopplung „erzeugt das Lesegerät [...] ein hochfrequentes Magnetfeld“, welches in die Spule oder Antenne des Transponders induziert wird. Im Transponder befindet sich neben der Spule noch eine Kapazität, welche üblicherweise parallel geschaltet ist. „So entsteht ein Parallelschwingkreis. Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises entspricht der Sendefrequenz“.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel führt in die RFID-Technik ein, erläutert den Begriff und grenzt das Verfahren von konventionellen Lösungen wie dem Barcode ab.
2. Das RFID-Prinzip: Hier werden die Basiskomponenten Transponder und Lesegerät definiert sowie die physikalischen Methoden der Energie- und Datenübertragung detailliert erläutert.
3. Anwendung im Waren und Logistikbereich: Dieses Kapitel veranschaulicht praktische Einsatzszenarien von RFID, insbesondere in der Lagerhaltung, im Einzelhandel und in der Navigation.
Schlüsselwörter
RFID, Transponder, Lesegerät, induktive Kopplung, kapazitive Kopplung, Resonanzfrequenz, Schwingkreis, Lastmodulation, 1-Bit-Transponder, Rückstrahlquerschnitt, Logistik, Datenübertragung, Physik, Hochfrequenz, EPC.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Facharbeit?
Die Arbeit behandelt die physikalische Funktionsweise der Radio-Frequency Identification (RFID) und deren praktische Relevanz in der modernen Logistik.
Welche zentralen Themenbereiche werden abgedeckt?
Die Arbeit fokussiert sich auf die Hardware-Komponenten, die physikalischen Grundlagen der Energieübertragung und verschiedene Verfahren zur Modulation von Daten.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, die komplexen technischen Abläufe der kontaktlosen Identifizierung für ein schulisches Publikum physikalisch fundiert und verständlich zu erklären.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine theoretische Ausarbeitung, die physikalische Prinzipien (Induktion, Resonanz, Impedanz) auf die RFID-Technik anwendet und durch Fachliteratur belegt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Vorstellung der Systemkomponenten, die detaillierte Beschreibung der Kopplungsarten und die Erklärung spezifischer Datenübertragungsprotokolle.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind RFID, Transponder, induktive Kopplung, Resonanzfrequenz sowie die Anwendung des EPC in der Logistik.
Was unterscheidet einen aktiven von einem passiven Transponder?
Passive Transponder beziehen ihre gesamte Energie aus dem Feld des Lesegeräts, während aktive Transponder über eine eigene Stromquelle verfügen.
Warum spielt die Resonanzfrequenz eine so wichtige Rolle?
Die Abstimmung auf die Resonanzfrequenz ermöglicht eine effiziente Energieübertragung vom Lesegerät auf den Transponder durch das Prinzip des Schwingkreises.
Was ist der Unterschied zwischen einem 1-Bit-Transponder und einem Read-Write-Transponder?
Ein 1-Bit-Transponder dient lediglich der Anwesenheitserkennung ohne explizite Datenübertragung, während Read-Write-Transponder wiederbeschreibbare Datenfelder enthalten.
Welchen Vorteil bietet RFID gegenüber dem klassischen Barcode?
RFID ermöglicht eine berührungslose Erfassung und Identifizierung, ohne dass eine direkte Sichtverbindung zwischen Lesegerät und Objekt erforderlich ist.
- Arbeit zitieren
- Christian Block (Autor:in), 2008, Die prinzipielle Funktionsweise des kontaktlosen Chips (RFID) und dessen Anwendung im Waren- und Logistikbereich, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/213853
