Arduino verstehen und anwenden Teil 27: RFID-Technik für Haus und Heim

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Aus ELVjournal 02/2018     0 Kommentare
 Arduino verstehen und anwenden Teil 27: RFID-Technik für Haus und Heim

Inhalt des Fachbeitrags

  • Berührungsloser Datenaustausch mit RFID-Technik
  • Energieversorgung von RFID-TAGs, Frequenzen und Reichweiten
  • Drahtlos Daten lesen: das RFID-Modul
  • Der Arduino liest RFID-TAGs
  • RFID-Technik schafft Sicherheit
  • Chipkarten als Informationsträger
  • RFID-gesicherte Tür oder Lockbox
  • Ausblick
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Berührungsloser Datenaustausch mit RFID-Technik

Die Abkürzung RFID steht für Radio Frequency Identification. Diese Technik ermöglicht es unter anderem, jeden Gegenstand, der mit einem RFID-Transponder ausgestattet ist, kontaktlos und eindeutig zu identifizieren. Das Wort „Transponder“ setzt sich aus den Bestandteilen „transmit“ und „response“ zusammen. Transponder können entweder nur einfache Ein-Bit-Informationen z. B. zur Diebstahlsicherung in Warenhäusern enthalten oder aber auch komplexere Daten übertragen. Im letzteren Fall kommuniziert ein integrierter Datenspeicher via Funk mit einem RFID-Lesegerät. Transponderkarten können entweder nur gelesen, in bestimmten Ausführungsarten aber auch beschrieben werden. Allerdings ist das zum Beschreiben nötige Verfahren relativ komplex, deshalb wird es hier nicht weiter verfolgt. Die in diesem Artikel vorgestellten Anwendungen können auch mit den bereits in Standard-Transpondern vorhandenen Codes ausgeführt werden. RFID-Lesegeräte sind in der Lage, von passiven Sendern, den sogenannten „RFID TAGs“, bestimmte Daten auszulesen. Damit lassen sich auch mit dem Arduino Schließanlagen oder ähnliche Projekte verwirklichen, bei denen sich eine Person mit einem TAG identifizieren soll. Erste Entwicklungen zum Thema RFID begannen in den 60er-Jahren. Allerdings war die Technologie aufgrund hoher Herstellungskosten zunächst auf wenige Spezialanwendungen beschränkt. Diese Situation hat sich in den letzten Jahren grundlegend geändert. Inzwischen haben RFID-Verfahren in den verschiedensten Anwendungsgebieten ihren Platz gefunden. Rapide fallende Preise für RFID-Transponder und TAGs werden diesen Trend in Zukunft weiter verstärken. Alle RFID-Systeme basieren auf einem einfachen Sender-Empfänger- Prinzip. Befindet sich der Transponder im Empfangsbereich des Lesegerätes, wird eine wechselseitige Kommunikation aufgebaut. Der Informationsaustausch erfolgt dabei über elektromagnetische Felder. In den meisten Anwendungsfällen enthält ein RFID-System einen Sender, der genügend Energie abgibt, um den Empfänger in der Karte oder im Schlüsselanhänger zu aktivieren. Dieser sendet dann auf einer fest vorgegebenen Frequenz einen genau definierten Code zurück. Die Codesequenz wird dann wiederum empfangen und weiterverarbeitet. Wegen der Energieaufnahme aus dem Senderfeld benötigt ein sogenannter passiver TAG keine eigene Stromquelle. Er kommt also vollkommen ohne Batterie oder Akku aus und ist so dauerhaft einsatzfähig. Durch den Einsatz von Transpondern mit internem Datenspeicher ergeben sich weiter interessante Anwendungsbereiche. Der Speicher erlaubt es, spezielle Informationen per RFID zu übermitteln. Ein beliebiger Gegenstand wird damit weltweit eindeutig identifizierbar. Zusätzlich können auch noch weitere Daten drahtlos auslesbar gemacht werden. Die aktuellen Speichergrößen in RFID-TAGs reichen von wenigen Bytes bis zu über 100 kB. Ein RFID-Lesegerät besteht also aus einem Hochfrequenzmodul (Sender und Empfänger), einem Controller und einem Kopplungselement in Form einer Spule, die gleichzeitig als Antenne dient. Diese Module sind in verschiedenen Varianten erhältlich. Für den Anschluss an den Arduino werden häufig Module eingesetzt, die über eine SPI-Schnittstelle gesteuert werden.

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