Anforderungen und Lösungsansätze
Von Reinhard Jurisch, Managing Director, Microsensys GmbH
Logistikunternehmen und Hersteller transportempfindlicher Waren sowie hochwertiger Produkte verlangen immer stärker, ihre Produkte vom Entstehungsort bis zum Endkunden unter definierter Kontrolle zu halten beziehungsweise im Ernstfall nachvollziehbare, nicht erlaubte Einflüsse eindeutig reproduzieren zu können. Aber auch in anderen Nischenbereichen der Medizin, Industriesteuerung, Sicherheitstechnik oder Prozessüberwachung steigen die Nachfragen nach smarten, drahtlosen Sensorlösungen.
Je nach erforderlicher physikalischer Messgröße bestehen sehr gute Chancen, dies mittels RFID umsetzen zu können. Nicht alle physikalischen Messgrößen eignen sich gleichermaßen, um an RFID-Frontends angedockt werden zu können. Entscheidend sind dabei die benötigte Messleistung, welche kleiner als 100 μW sein sollte, die Digitalisierungszeit sowie eine niedrige Betriebsspannung. Als Produkte sind Temperatur- und Feuchtemessung, Druck und Beschleunigung umgesetzt. Abhängig von der Branche wird an weiteren RFID-Sensoren gearbeitet.
Die Nachfrage und Sinnfälligkeit hängt stark von der Anwendung in den Massen- und Nischenmärkten ab und ist in der Tabelle prognostiziert. Als geeignete Frequenz kristallisiert sich der Bereich 13,56 MHz heraus, der ein Optimum zwischen notwendiger Energieübertragung, verwendbarer Datenrate und spezieller Umwelteinflüsse darstellt. Prädestiniert sind dabei die Standards ISO 15693 und 14443 sowie die ISO 18000-6.
Sensor für die Temperaturmessung
Praktizierte Lösungen bieten sich beispielsweise mit einem Temperatursensor-Transponder für die Stichprobenkontrolle der Innentemperatur eines Kühlschrankes sowie einem Temperatur-RFID-Datenlogger. Die Baugröße des Transponders liegt bei 15 Millimetern Durchmesser und wird im Wesentlichen nur durch die Antenne bestimmt. Der RFID-Logger weist durch seine integrierte Batterie sowie die ebenfalls benötigte Antenne eine Baugröße von circa 15 x 30 x 6 mm³ und eine begrenzte Lebensdauer von maximal fünf Jahren auf, die allerdings durch hohe, dauerhafte Temperaturen und bei Messtakten kleiner einer Minute erheblich reduziert werden kann. Extreme Anforderungen an die Technik werden für die Temperaturaufzeichnung von Sterilisations- und Reinigungsprozessen gestellt. Hier sind Logger gefragt, die in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis über 125 Grad Celsius bei 2 bar Druck sowie unter aggressiven Flüssigkeiten zuverlässig arbeiten müssen. Die RFID-Technologie gestattet, solche Logger völlig hermetisch dauerhaft zu kapseln. Das Interesse, die RFID-Technik zu nutzen, resultiert im Wesentlichen aus zwei Gründen:
- aus technischen Gründen wird eine Datenübertragung ohne Drahtankopplung benötigt
- Notwendigkeit von Überwachung, Rationalisierung und Objektivierung von Prozessen Nützlich dabei sind meist bereits vorhandene technische Lösungen oder Infrastrukturen.
Reduzierter Verwaltungsaufwand
Ein völlig neuer Ansatz für die Anwendung der RFID-Technologie im Zusammenhang mit der Sensorik entsteht aus den sogenannten TEDS. TEDS-Sensoren sind „Mixed Mode Sensoren", die einen Speicherchip enthalten, in dem alle zur Identifikation des Sensors erforderlichen Daten und anwendungsspezifische Informationen nach vorgegebenen Formaten, den Templates, gespeichert werden. Der Aufbau dieser Templates ist in der Vorschrift IEEE 1451.4 eindeutig definiert. Diese Daten könnten auch in Transpondern abgelegt werden, die fest mit dem Sensor verbunden sind und deren RFID-Frontend letztlich auch die Sensordatenübertragung und Energieversorgung übernehmen. Dies reduziert den manuellen Verwaltungsaufwand erheblich. Seit einigen Jahren werden TEDS-Sensoren für Schwingungsmessungen und akustische Untersuchungen in der KFZ- sowie in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.
Einblick in AutoID/RFID: Microsensys
