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Das Hochtemperatur-RFID-System: Vor und nach der Hochtemperatur­strecke wird der im Karosserieteil integrierte RFID-Tag bei Raum­temperatur über Schreib-/Leseköpfe ausgelesen beziehungsweise mit neuen Informationen beschrieben. Die Daten selbst gelangen über ein Interface und ein Feldbus-System an die zentrale Steuerung beziehungsweise umgekehrt die Befehle von der Steuerung an die Schreib-/Leseköpfe.

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Beim Transpondermaterial entschied sich Contrinex daher für ein Inlay aus Nelco N7000-1, die Polyamide Laminat und Prepreg (vorimprägnierte Fasern) sowie ein Gehäuse aus Vectra C115 LCP mit einer 15-%igen Glasfaserverstärkung. Der nur wenige Millimeter kleine Chip sitzt im Inlay in einer metallversiegelten, stickstoffgefüllten Keramikhülle und ist mit der aufgedruckten Spulen-Antenne verbunden. Diese muss, passend zum Frequenzbereich von 13,56 MHz, eine gewisse Länge aufweisen, wodurch die Größe des RFID-Tag vorgegeben ist: So wird er üblicherweise in den Durchmessern 20, 30 und 50 mm gefertigt.
Zwei verschiedene ISO-kompatible HF-RFID-Transponder für den Hochtemperatureinsatz stehen zur Verfügung: Zum einen der bündig in Metall einbaubare RTP-0263-020 mit einem Durchmesser von 26 mm und einer Temperaturbeständigkeit bis 180 °C, und zum anderen der nicht bündig einbaubare RTP-0502-022 mit einem Durchmesser von 50 mm, der maximal 250 °C „verträgt“. Der letztgenannte Tag hält sowohl wechselnden als auch dauerhaft hohen Temperaturen stand; dies beweisen Tests, bei denen der Transponder zweitausendmal im Wechsel jeweils 30 Minuten bei 25 °C und dann 30 Minuten bei 250 °C aushalten musste. Zudem trotzte der Datenträger einer kon­stanten Temperatur von 250 °C über einen Zeitraum von mehr als 2000 Stunden.

Beide Datenträgertypen entsprechen Schutzart IP68/IP69K und lassen sich unmittelbar nach dem Verlassen der Hochtemperaturzone lesen oder beschreiben. Ein Abkühlen der Tags ist nicht erforderlich.

Was die Zukunft bringt

Aufbau eines Hochtemperatur-HF-RFID-Transponders für 250 °C (von oben nach unten): Abdeckung, Inlay mit integrierter Antenne und Chip (rot), Chip­gehäuse und Aufnahme.

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Derzeit arbeiten Hersteller industrieller RFID-Systeme zum Beispiel an der Verbesserung der Leserate durch eine Optimierung der Antennentechnik – unter anderem mit Hilfe von 3D-An­tennen-Messlaboren – sowie an der Ausweitung des Einsatzbereichs der Technologie. Speziell im Telemetriebereich – also der Messung und Speicherung physikalischer Größen wie Druck, Feuchte oder Temperatur – ist eine Reihe industrieller Anwendungsmöglichkeiten mit Sensortranspondern denkbar. Ein anderes wachsendes Einsatzgebiet sind NFC-Technologien (near field communication). Mit RFID als Kommunikationsstandard wird das Smartphone zur Geldbörse und lässt sich zur Echtheitserkennung per App nutzen. Zudem ist die Technologie als Add-on nutzbar, um eine Bluetooth-Kommunikation schnell freizuschalten. Darüber hinaus öffnet sich in der Kommuni­kation von Maschinen untereinander (Web 3.0) ein breites Anwendungsfeld für RFID. Und mit der Umstellung auf das Internetprotokoll Version 6 (IPv6) erhalten auch Alltagsgeräte eine eigene IP-Adresse und können weltweit vernetzt autonom miteinander kommunizieren.

Autor: Norbert Matthes ist Produktmanager Geschäftsfeld Sensorik Deutschland bei Contrinex in Nettetal.

RFID – Die physikalischen Grundlagen

Eine sich ausbreitende elektromagnetische Welle wird an Metall reflektiert. Dabei überlagert die reflektierte (zurücklaufende) Welle die ausgesendete Welle, so dass sich beide Wellen teilweise auslöschen und Funklöcher produzieren. In diesen können (passive) Transponder nicht mit Energie versorgt werden. Dieses Phänomen tritt vor allem bei höheren Frequenzen (UHF/SUHF) im Weitfeld auf. Das elektrische Feld nimmt lediglich mit dem Quadrat der Entfernung ab. Das Nahfeld ist als Magnetfeld weitgehend resistent gegenüber Reflektionen, nimmt jedoch mit der dritten Potenz der Entfernung ab und senkt damit die erzielbaren Reichweiten deutlich.