Das Ziel dieser Arbeit „Innovationspotential aktiver RFID-Tags mit Sensorfunktionen“ ist es, mögliche Marktchancen auf dem RFID-Sektor aufzuzeigen. Das Ziel dieser Studie ist es einen Überblick über die Technologie zu geben und dabei speziell auf das Innovationspotential von aktiven RFID-Tags einzugehen. Deshalb wurde in dieser Bachelor-Arbeit die prinzipielle Funktionsweise der Technologie beschrieben, aber auch die verschiedenen Arten
von Transpondern dargestellt, wie z.B. aktive oder passive Tags. Auch das Innovationspotential wurde anhand kreativer Methoden analysiert. Dabei wurde herausgefunden, dass ein beträchtliches Potential für spezielle Anwendungen vorliegt. Es wird jedoch empfohlen für die jeweiligen Anwendungsbereiche genauere Studien und Analysen anzustellen bevor voreilige Entscheidungen getroffen werden. Diese Arbeit kann als Grundlage für weitere Forschungen herangezogen werden.
It is the purpose of this thesis to investigate the innovation capability of active RFID-Tags with sensor functions in order to identify possible gaps in the market for the near future. The aim of the study was to give a basic overview about the technology itself and show especially the capability of active Tags. Therefore this thesis gives a general overview of the technology and distinguishes various types of transponders. The innovation potential of active tags was analyzed with creative methods. These lead to findings that active RFID-Tags with sensor functions have a big capability for specific applications on the market. It is recommended that more detailed studies and analyses are done for different fields of applications before to jump to conclusions. This thesis could give a prime base for further investigations.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Ausgangssituation
1.2 Aufgabenstellung
1.3 Zieldefinition
1.4 Zielpublikum
1.5 Gewünschtes Ergebnis
2 Überblick der RFID-Technologie
2.1 Einführung
2.2 Grundsätzlicher Aufbau und Funktionsweise von RFID
2.2.1 Systembestandteile
2.2.2 RFID-Datenträger
2.2.3 RFID-Lesegerät
2.3 Unterscheidungsmerkmale von RFID-Systemen
2.3.1 Energieversorgung
2.3.2 Frequenzbereiche
3 RFID-Tags
3.1 Aufbau und Aufgabe
3.2 Ausführungen von RFID-Systemen
3.3 Passive Tags
3.4 Semipassive Tags
3.5 Aktive Tags
4 Innovationspotential aktiver RFID-Tags mit Sensor-funktionen
4.1 Passive vs. Aktive RFID-Tags
4.2 SWOT Analyse
5 Persönliches Resümee
6 Literaturverzeichnis
7 Anhang Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abb. 2-1: Hardwarekomponenten eines RFID-Systems
Abb. 2-2: RFID Frequenzbänder
Abb. 3-1: Schaltplan eines einfachen passiven RFID-Tags
Abb. 3-2: Schaltplan eines Semi-Passiven RFID-Tags
Abb. 3-3: Schaltplan eines aktiven RFID-Tags
Abb. 4-1: Einordnung aktiver RFID-Tags auf der Technologie-S-Kurve
Abb. 7-1: Blockschalbild semi-passiver Tag, IDS-SL13A II
Tabellenverzeichnis
Tab. 4-1: Gegenüberstellung aktive und passive RFID-Tags
Tab. 4-2: SWOT-Analyse von aktiven RFID-Tags mit Sensorfunktionen
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1 Einleitung
Diese Arbeit „Innovationspotential von aktiven RFID-Tags mit Sensorfunktionen“ soll das Bewusstsein und die Motivation für das Innovationsfeld RIFD wecken.
1.1 Ausgangssituation
RFID (Radio Frequency Identification) ist eine bereits sehr verbreitete Techno-logie welche noch einiges mehr an Innovationspotential mit sich bringt.
Diese Arbeit soll deshalb einen möglichen Zukunftstrend aktiver RFID-Tags zeigen und als Basis für die weitere Forschung & Entwicklung dienen, um das Innovationspotential von möglichen aktiven RFID Anwendungen, speziell mit Sensoren, zu beurteilen.
1.2 Aufgabenstellung
Passive RFID-Tags können gespeicherte Informationen nur auf Anfrage abgeben und haben relativ geringe Lesereichweiten. Des Weiteren fehlt passiven RFID-Tags die Übertragungsmöglichkeit von aktuellen Objektmessdaten. Um neben der Identifikationsfunktion auch über einen Sensor zur Erfassung von Objektmessdaten wie z.B. Belastungen zu verfügen, können aktive RFID-Tags eingesetzt werden.
Es ist von Vorteil eine vorausschauende und problemorientierte Bewertung, welche unter anderem in dieser Arbeit vorgenommen werden soll, durchzuführen, um Hinweise für eine zukunftsträchtige Technologiegestaltung zu bekommen.
1.3 Zieldefinition
Das Ziel dieser Arbeit ist es, Fachpersonen bzw. insbesondere den Entscheidungsträgern für Produkt(neu)entwicklungen im RFID-Bereich einen Einblick über Anwendungspotentiale und mögliche Marktchancen von aktiven RFID-Transpondern, speziell im Bereich Sensorik, zu geben.
Neben dem grundsätzlichen Vergleich von aktiven und passiven Transpondern soll besonders das Innovationspotential aktiver RFID-Tags mit zusätzlichen Sensorfunktionen aufgezeigt werden.
Diese Untersuchung soll dazu beitragen auf das Innovationsfeld „aktiver RFID-Tags mit Sensorfunktionen“ hinzuweisen um die Entwicklung in diesem Bereich voranzutreiben.
Ein detailierter Überblick über die RFID-Technologie wird nicht gegeben. Des Weiteren ist es kein Ziel die Sicherheit bei der Datenübertragung zu analysieren sowie Entwicklungskosten von aktiven und passiven RFID-Tags zu vergleichen. Auch etwaige Anwendungsmöglichkeiten von aktiven RFID-Tags werden nicht im Detail beschrieben, sondern nur kurz aufgezeigt, um die möglichen Anwendungsgebiete nicht mit dieser Arbeit einzuschränken.
1.4 Zielpublikum
Diese Arbeit soll, wie bereits oben definiert, speziell den Entscheidungsträgern für Produkt(neu)entwicklungen bzw. Personen aus F&E-Abteilungen einen Überblick über das Innovationsfeld „aktiver RFID-Tags mit Sensorfunktionen“ geben.
Es wird vorausgesetzt, dass Fachvokabular bzw. technische Einzelheiten der RFID Technologie bekannt sind.
1.5 Gewünschtes Ergebnis
Durch die Analyse des Potentials von ak]tiven RFID-Tags sollen Marktchancen und mögliche technologische Anwendungsgebiete beschrieben werden und dadurch die Entwicklung und Anwendung von RFID-Systemen ausgebaut werden können.
Dies kann in weiterer Zukunft helfen Innovationen zu fördern, indem diese Arbeit eine Grundlage für die weitere Entwicklung darstellt. Dabei wäre es wünschenswert wenn durch diese Arbeit aktive RFID-Tags, die multifunktionale Sensoren beinhalten, für die weitere Entwicklung z.B. in der Firma austriamicrosystems AG, betrachtet werden.
Die vorliegende Arbeit wird nun einen kurzen Überblick über diese RFID-Technologie geben, indem grundsätzlicher Aufbau und Funktionsweise beschrieben, als auch Unterscheidungsmerkmale von RFID Systemen betrachtet werden. Etwas später wird in der Arbeit auf RFID Transponder eingegangen, welche einen wesentlichen Bestandteil dieser Arbeit ausmachen. Im letzten Kapitel wird dann speziell das Innovationspotential von aktiven RFID-Tags mit Sensorfunktionen erläutert, welches dann als mögliche Entscheidung für eine weitere Entwicklung genutzt werden kann.
2 Überblick der RFID-Technologie
Dieses Kapitel beschreibt die grundsätzliche technische Funktion der RFID-Technologie, geht jedoch nicht auf Einzelheiten der Technik ein.
2.1 Einführung
RFID steht für Radiofrequenz-Identifikation ("Radio Frequency Identification"). Diese Technologie ermöglicht es, Daten mittels Radiowellen berührungslos und ohne Sichtkontakt zu übertragen.1
Diese Technologie wurde erstmals während des zweiten Weltkrieges bei Flugzeugen zur Fremd-Feinderkennung eingesetzt. Es blieb jedoch bei Spezialanwendungen, da durch hohe Chippreise und eine noch nicht ausgereifte Technologie keine wirtschaftlichen Vorteile erzielt werden konnten. Diese Situation hat sich in den letzten Jahren grundlegend geändert, deshalb wird die Entwicklung massiv vorangetrieben.2
RFID-Systeme gehören zu den Auto-ID-Systemen, welche ein Objekt automatisch identifizieren. Der bekannteste Vertreter der Auto-ID-Systeme ist der Barcode, der heute fast auf jeder verkauften Ware zu finden ist. Die RFID-Technologie besitzt gegenüber dem Barcode ein zusätzliches und enormes Erleichterungs- bzw. Vereinfachungspotential. Die Radiowellen können Verpackungen durchleuchten, dabei mehrere Objekte gleichzeitig erkennen und, wenn notwendig, zusätzlich auf dem am Objekt angebrachten Chip weitere Daten ablegen.3
2.2 Grundsätzlicher Aufbau und Funktionsweise von RFID
Um die Funktionsweise hier zu erklären, wird dieses Kapitel im Wesentlichen in die zwei Bereiche Systembestandteile und Unterscheidungsmerkmale unterteilt.
2.2.1 Systembestandteile
Ein RFID-System verwendet eine drahtlose Funkverbindungs-Technologie und umfasst grundsätzlich drei Basiskomponenten:4
1. Einen RFID-Tag (auch RFID-Transponder, Label, Funk-Etikett,
Datenträger), welcher aus einem Halbleiterchip, einer Antenne und manchmal einer Batterie, besteht.
2. Ein Sende-Empfangs-Gerät (auch RFID-Leser/Reader genannt), welches aus einer Antenne, einem RF Elektronik-Modul, sowie einem Steuerungs-Elektronik-Modul besteht.
3. Ein im Hintergrund wirkendendes IT-System, in Form eines PCs oder einer Workstation, das dann an eine Datenbank angeschlossen ist (Middleware).
Das Herzstück der Technologie, der Tag, wird in ein Trägerobjekt integriert, beispielsweise in ein Klebeetikett oder eine Plastikkarte, und enthält in der Regel einen Nummerncode, der auf Informationen verweist, die in einer Datenbank hinterlegt sind. Wenn das Objekt, welches mit dem Tag versehen ist, in den Lesebereich des Sende-Empfangs-Gerätes kommt, so wird der Tag vom Leser beauftragt die gespeicherten Daten preiszugeben. Diese Information wird dann über eine Standard-Netzwerkverbindung zur Datenbank weitergetragen.5
In der nachfolgenden Abbildung sind diese Hardwarekomponenten eines RFID-Systems schematisch dargestellt. Es ist zu sehen, dass das RFID-System prinzipiell aus einer Lese- und Empfangseinheit, die über eine Datenschnittstelle die Verbindung zur Anwendung darstellt, besteht.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 2-1: Hardwarekomponenten eines RFID-Systems6
Der Transponder, hier auf der rechten Seite zu sehen, ist der mobile Teil des RFID-Systems. Sobald dieser Datenträger in die Nähe, also in den Empfangsbereich eines passenden Lesegerätes kommt, liest das Lesegerät die gespeicherten Daten kontaktlos aus.7
2.2.2 RFID-Datenträger
Der RFID-Datenträger wird meist unter dem Begriff Transponder (Kunstwort aus „transmit“ und „response“) verwendet. Ein RFID-Transponder besteht aus einem Mikrochip, welcher mit einer Antenne (Spule oder Dipol) versehen ist. Dieser Chip kommuniziert mit dem entsprechenden Lesegerät. Über ein elektronisches Kopplungsverfahren werden alle Daten per Modulation ausgetauscht. Die Energieversorgung des Transponderchips wird bei vielen RFID-Systemen, das heißt bei allen nicht aktiven Systemen, ebenfalls über die Kopplung realisiert.
[...]
1 Vgl.: Hompel, Michael, Dr. (2009): Informationsforum RFID: http://www.info-rfid.de/technologie/25.html [Stand 22.03.2009].
2 Vgl.: Kern, Christian (2006): Anwendung von RFID-Systemen. 2., verbesserte Auflage. Heidelberg: Springer Verlag. S. 7.
3 Vgl.: Kern, Christian (2006): Anwendung von RFID-Systemen. S. 1.
4 Vgl.: Hunt, Daniel V./Puglia, Albert/Puglia, Mike (2007): RFID - A Guide to Radio Frequency Identification. Hoboken, United States: John Wiley & Sons, Inc. S. 5.
5 Vgl.: Hunt, Daniel/Puglia, Albert/Puglia, Mike (2007): RFID – A Guide to Radio Frequency Identification. S. 5.
6 Waldmann, Ulrich / Hollstein, Thomas / Sohr, Karsten (2007): RFID-Studie 2007. Für das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmenprogramm Mikrosysteme 2004-2009. Technologieintegrierte Datensicherheit bei RFID-Systemen. S. 2. (leicht modifiziert).
7 Vgl.: Finkenzeller, Klaus (2008): RFID-Handbuch. Grundlagen und praktische Anwendungen von Transpondern, kontaktlosen Chipkarten und NFC. 5. Auflage. München: Carl Hanser Verlag. S. 7.
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