Messdaten drahtlos erfassen Programmierbarer UHF-Transponder misst physikalische Größen

Drahtlos Messgrößen übertragen: Mit einem UHF-Transponder und entsprechenden Sensoren lassen sich physikalische Größen wie Temper-atur, Druck oder Luftfeuchte schnell und günstig messen.

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OKW Odenwälder Kunststoffwerke Gehäusesysteme GmbH

dataTec AG

DMB Technics AG

Fraunhofer-Inst. für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

Die UHF-Transponder haben ihren Platz in der Logistik gefunden. Sie übertragen gespeicherte Identifikationsnummern oder im Chip gespeicherte Informationen je nach Anwendung über mehrere Meter. Aber die Technologie lässt sich ebenfalls zum Messen physikalischer Größen wie Temperatur, Druck oder die relative Luftfeuchte einsetzen.

Das Fraunhofer Institut hat mit dem IPMS_MWST1 einen Transponder-Schaltkreis entwickelt, der speziell für Sensoranwendungen ausgelegt ist. Über ein I²C-Interface lassen sich kommerziell verfügbare Sensoren mit niedrigem Energieverbrauch anschließen. Denn je niedriger der Energieverbrauch ist, desto größer ist die Rechweite für die Messwertübertragung. Sie kann bis zu mehren Metern betragen.

Wenn die Schaltung als Dattenlogger fungiert

Der Schaltkreis kann im Frequenzbereich von 860 bis 940 MHz als auch bei 2,45 GHz betrieben werden. Das System genügt den Standard ISO 18000-6c/EPC Class 1 Gen 2 Norm. Die Anweisungen für die Messdatenübertragung und die Sensorsteuerung sind in die Standardkommandos integriert. Es lassen sich ISO-konforme Reader für die Übertragung einsetzen. Solche Tags, die mit dem IPMS_MWST1 aufgebaut werden, können sowohl als rein passive als auch semi-passive Systeme mit einer externen Batterie als Energiequelle konzipiert werden. Bei der passiven Variante besitzt das Tag keine eigene Energiequelle, sondern gewinnt die Energie aus dem elektromagnetischen Trägerfeld.

Dem Anwender stehen für die Systementwicklung ein im Schaltkreis integrierter frei programmierbarer 8-Bit-Mikrocontroller, ein 8-kBit-EEROM-Programmspeicher sowie ein 64x8-Bit-RAM-Datenspeicher zur Verfügung. Für sicherheitskritische Anwendungen wurde zusätzlich ein Kryptographiemodul integriert. Im semiaktiven Betrieb mit externer Batterie ist auch ein Betrieb des Schaltkreises als Datenlogger möglich. Ein Datenloggerprogramm ist bereits initialisiert und kann über Parametereinstellungen angepasst werden. Es lassen sich so die Messintervalle einstellen. Der kleine interne Messwertspeicher kann über das I²C-Interface durch einen externen Speicher vergrößert werden. Es ist möglich eine Messart zu wählen, bei der zwei Grenzwerte im Chip programmiert werden und dann nur die Werte, die außerhalb der Grenzen liegen, aufgezeichnet werden.

Temperatur, Druck oder Luftfeuchte messen

Für eigene Anwendungen hält das Fraunhofer IPMS ein Evaluationskit bereit (siehe InfoClick). Der Nutzer erhält drei Tags, um Temperaturen von -40 bis 125 °C zu messen. Alternativ können Tags mit einem Drucksensor oder Luftfeuchtesensor bestückt werden. Optional lässt sich das Kit mit einem Pulsar MX Reader von Metratec ergänzen. Die Anzeigesoftware kann sich der Nutzer herunterladen. Damit bekommt er sehr schnell eine Startlösung, die entsprechend der Anwendung angepasst werden kann.

Sollen andere Reader genutzt werden, muss dafür eine entsprechende API für die Funktionalität erstellt werden. Eine entsprechende Dokumentation über die Art der Kommandos, die für die Kommunikation mit dem TAG nötig sind, lässt sich herunterladen. Anwendungen für die passive Mess-werterfassung sind denkbar.

* Hans-Jürgen Holland arbeitet am Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme in Dresden.

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