Sensoren und Transponder

Hier wachsen Messtechnik und Automatische Identifikation zusammen. Durch die immer kleiner werdenden Baugrößen sind den Anwendungen von Transponder-Systemen kaum Grenzen gesetzt, so dass Implantationen bei Menschen und Tieren problemlos möglich sind [SK99].

Die folgende Tabelle zeigt eine Auswahl der Verwendungsmöglichkeiten. Einige der Sensoren lassen sich auch integrieren, was wünschenswert ist, weil Single-Chip-Transponder die kostengünstigste Variante sind.

Tabelle: Einsatzfelder von RFID mit Sensoren

Der Temperatursensor läßt sich zum Beispiel relativ einfach aus der Differenz der Basis-Emitter-Spannung zweier unterschiedlich großer lateraler PNP-Transistoren realisieren. Für IDS-Systeme eignen sich am besten kapazitiv arbeitende Sensoren, da sie bei einer Messung mit einer möglichst geringen Energieaufnahme arbeiten, wie zum Beispiel der mikro-mechanische Drucksensor.

Die obere Platte eines Kondensators ist als Membran ausgelegt, die sich durch Druckeinwirkung verformt und eine Änderung der Kapazität bewirkt. Diese Änderung kann dann mittels eines C/U-Wandlers ausgewertet werden.

Ein weiterer Sensor ist der integrierbare, mikromechanische Beschleunigungssensor. Dabei ist eine bewegliche seismische Masse an Federn so aufgehängt, dass die Masse in eine Koordinatenrichtung ausgelenkt werden kann. Eine externe Beschleunigung in Richtung der sensitiven Achse hat eine Auslenkung der Masse gegen die Rückstellkraft der Federn zur Folge, die kapazitiv an den gegensinnig verstimmten Kapazitäten C1 und C2 gemessen werden kann.

Um die Fahrsicherheit zu gewährleisten oder um eine optimale Laufleistung zu erzielen, ist es wichtig, bei allen Fahrzeugen den richtigen Luftdruck in den Reifen zu überprüfen. Durch die Transpondertechnik ist hier eine automatische Überwachung möglich. Diese kann während der Fahrt passieren oder beim Anfahren eines Servicepunktes. Zum Beispiel kann ein integrierter Druck- und Temperaturtransponder auf ein Ventilröhrchen aufgeschraubt und über eine mobile Lesestation ausgelesen werden.
Die Energieversorgung erfolgt über eine Trägerfrequenz von 133,3 kHz passiv, wobei der Transponder eine Leistungsaufnahme kleiner 150 µW bei einer Betriebsspannung von 3 V hat. Der Temperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C und der Druckbereich läßt sich bis zehn bar über den Sensordurchmesser einstellen.

Der Tiertransponder wird im Bereich der Tierhaltung in landwirtschaftlichen Betrieben angewendet. Neben der Identifizierung der einzelnen Tieren wird die Körpertemperatur überwacht.
Die Identnummer ist 32 Bit lang und wird beim Wafertest fest in ein PROM programmiert. Bei einer Betriebsspannung von 1,2 V und einer Trägerfrequenz von 134,2 kHz arbeitet der Transponder in einem Temperaturbereich von 10°C bis 60°C. Um ein Aufheizen des Transponder-ICs durch die Umsetzung überschüssiger Energie in Wärme zu verhindern, ist eine zusätzliche Regelphase vor der Temperaturmessung integriert. Die Lesestation regelt dabei die Sendeleistung ihres abgestrahlten Feldes auf der Basis eines von der Betriebsspannung des Transponders abhängigen Antwortsignals.

RFID.SensorenUndTransponder by Katrin Reiher at 02.03.2007 13:30