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RFID (Radio Frequency IDentification)


2008 habe ich einen RFID Transponder (auch Tag genannt) und Reader für 125kHz entwickelt. Dabei war es mir wichtig, dass ich mit einem eigenen Protokoll arbeiten kann, und somit nicht kompatibel zu bestehenden Standards bin. Nur so kann man sicher sein, dass nur eigene Transpoder erkannt werden und nicht andere käufliche Exemplare.

So entstand eine RFID Kombination mit Eigenschaften, die ich sonst noch nirgendwo gefunden habe. Besonders der Reader ist klein, leicht und hat eine Stromaufnahme von nur 1.5mA bei 3.3V..5V Versorgung.

Transponder (20x8mm, 0.6g)    Reader (22x18mm, 1.8g) 

Im Transponder wird ein kleiner 8-Bit Controller ATtiny13A verwendet. Der Reader ist mit einem Quad-OP TLC274 aufgebaut.

Der passive Transponder (keine Batterie) wird ausschließlich über das ausgesendete 125kHz Signal des Readers versorgt. Dabei wird aus einem 125kHz Schwingkreis das empfangene Signal gleichgerichtet und als Versorgungsspannung für den Microcontroller verwendet. Dieser Controller wird mit 128kHz sehr niedrig getaktet und benötigt zum Betrieb deswegen nur eine sehr geringe Stromaufnahme von 22µA. Wenn die magnetische Kopplung hoch genug ist (ca. 20mm Abstand Transponder zu Reader), dann liefert der Transponder-Schwingkreis genügend Energie zu Versorgung des Controllers. Der fängt nun an die Schwingkreisspule nach einem Schema (Protokoll) kurzzuschließen. Dadurch wird das ausgesendete Signal des Readers gedämpft und somit amplitudenmoduliert.

Die Tücke dabei: damit nimmt sich der Transponder seine eigene Versorgung weg. Deshalb dürfen die Modulationszeiten nur kurz sein und eine Kapazität muss die Versorgung des Controllers in den Unterbrechungen aufrecht halten.

Der Reader wird zur Auswertung an einen Microcontroller angeschlossen. Der muss die empfangenen Bits "zusammenbasteln" und auf Richtigkeit prüfen. Für eine gesicherte Übertragung muss das Protokoll natürlich ein Prüfmerkmal (besser mehrere) enthalten (z.B. Parität-Bits oder CRC-Prüfsumme).

Ob Zutrittkontrolle, Alarmanlage oder sonstige Freigaben, mit dieser Technik lassen sich batterielose und kontaktlose Sicherheitssysteme aufbauen. Auch als nicht kopierbarer Haustürschlüssel kann so etwas verwendet werden. Der Phantasie sind da kaum Grenzen gesetzt. Mit einer größeren Reader-Antenne kann ein Transponder bis zu 30cm Entfernung erkannt werden. Aufgrund der niedrigen Frequenz funktioniert das auch durch Mauerwerk, Holz, Glas oder Wasser.