125K RFID Empfänger Modul RDM6300

Abb. 1: 125K RFID Empfänger Modul RDM6300

Autor:	Benedikt Lipinski
Studiengang:	Business and Systems Engineering
Modul:	BSE-M-2-1.03, Hausarbeit in Angewandte Informatik gehalten von Prof. Dr.-Ing. Schneider
Semester:	Sommersemester 2024
Abgabetermin:	28.07.2024

Einführung

Aufgabenstellung

Lesen Sie mit dem RFID Lesegerät die Daten der RFID Karte aus.

Anforderungen 

Tabelle 1: Anforderungen

Req.	Beschreibung	Priorität
1	Die Daten eines RFID-Tags müssen mittels RFID Empfänger Modul RDM6300, Arduino und Simulink eingelesen werden.	1
2	Der Messbereich muss bestimmt werden.	1
3	Die empfangenen Daten müssen referenziert werden.	1
4	Der ID muss einem Nutzernamen zugeordnet werden.	1
5	Ein Piepton muss anzeigen, wenn ein RFID-Tag gelesen werden kann.	1
6	Der Nutzername der RFID-Karte muss auf dem LCD-Display korrekt angezeigt werden.	1

• Thema/Fragestellung: Messung der Entfernung mit dem Sensor Sharp GP2-0430K
• Hypothese: Die Entfernung lässt sich im Bereich von 4 cm bis 50 cm fehlerfrei messen.
• Einordnung in den Lehrplan

Projektbeschreibung

Tabelle 2: Materialliste

#	Anzahl	Material
1	1	PC mit MATLAB/Simulink R2023b
2	1	Sensor RDM6300 Card Reader Modul
3	1	Arduino Mega2560
4	1	Streckbrett
5	5	Jumper Kabel, männlich/männlich, 20 cm

Beschreibung Funktionsweise der verwendeten Hard- und Software

• Arduino Uno R3
• Sensor Sharp GP2-0430K
• Simulink R2022b

Technische Daten

Messbereich	20-50 mm
Baud Rate	9600
Frequenz	125kHz
Versorgungsspannung	5 Vdc(±5%)
Versorgungsstrom	50> mA
Interface	TTL level RS232 format
Arbeitstemperatur	-10 °C .. +70 °C
Abmessungen Reader(PCB)	38 mm x 18 mm x 31 mm
Abmessungen Antenne	46 mm x 33 mm x 3 mm

Pinbelegung

P1
Pin	Belegung	Signal
1	TX	5 V
2	RX	TTL-Pegel
3	NC	TTL-Pegel
4	GND	0 V
5	Versorgungsspannung	5 V
P2
1	ANT1
2	ANT2
P3
1	LED
2	Versorgungsspannung	5 V
4	GND	0 V

Versuchsaufbau und Durchführung

Versuchsaufbau

Der Versuchsaufbau wird durch einen Schaltplan (Abb. 2), Anschlussplan (Abb. 3) und Foto des Aufbaus (Abb. 4) dokumentiert.

Versuchsdurchführung

Abb. 5: Simulink-Modell

Das Modell zur Datenverarbeitung wurde gemäß Abb. 5 in Simulink aufgebaut. Die Messdaten wurden aufgezeichnet. Ein Video der Versuchsdurchführung findet sich hier.

Modelleinstellungen: Arduino Uno, Solver: Fixed-step, discrete, Abtastrate: 0,001 s

Versuchsbeobachtung

Abb. 6: Darstellung des Rohsignals des IR-Entfernungssensors (rote Kurve)

Abb. 7: Darstellung von dynamischen Messwerten des IR-Entfernungssensors

Wenn die Karte sehr früh, noch vor vollständigem Start des Arduinos aufgelegt wird, dann wird Der RFID-Tag nicht in Korrekter Reihenfolge ausgelesen. Dies lässt sich nur mit einem Reset des Systems beheben. Gegen fehlerhaftes einlesen des Tags, lässt sich das System zudem mit der Überprüfung auf ein korrektes Startbit der eingelesenen daten schützen. Der Tag startet gewöhnlciher weise mit dem Startbit 0x02 und somit kann ein korrektes einlesen gesichert werden..

Auswertung

Die Messhypothese wurde verworfen. Der Sensor weist systematische Messwertausreisser auf.

Die Ausreisser lassen sich mit einem Signalfilter eliminieren. Hierzu eignet sich ein Rangordnungsfilter (z. B. Median-Filter). Das Filter wird hierzu auf eine Fensterbreite von 30 Werten eingestellt. Das zufriedenstellende Filterergebnis für statische Werte zeigt Abb. 6 als blaue Kurve. Es konnte mit dynamische Werten verifiziert werden (vgl. Abb. 7). Das Datenblatt ([2, S. 6]) belegt die Messungen und bezeichnet die Messausreisser als "instabile Ausgabe" für maximal 5 ms alle 40 ms. Mit 50 Werten erhöht sich die Filterwirkung, es entsteht jedoch ein Delay von 10 ms. Mit 10 Werten ist die Filterwirkung zu gering.

Zusammenfassung und Ausblick

• Zusammenfassung der Kapitel 1-4
• Diskussion der Ergebnisse
• Ausblick
• Selbstreflexion/Lessons learned

Ergebnisvideo

Binden Sie hier Ihr Ergebnisvideo ein.

Anleitung: Videos im Wiki einbinden

Lernzielkrontrolle

Beantworten Sie in Ihrem Artikel die Lernzielkontrollfragen.

Lernzielkontrollfragen 

1. Wie funktioniert der Primärsensor technisch?
2. Welche Leistungsmerkmale hat der Sensor?
3. Wie funktioniert die Umsetzerschaltung technisch?
4. Wie kommuniziert der Sensor mit dem Arduino?
5. Muss der Sensor kalibriert werden?
6. Wie wird der Messwert in die zu messende physikalische Größe umgerechnet?
7. Was nutzen Sie als Referenz?
8. Benötigt der Sensor eine Kennlinie?
9. Welchen Messbereich hat das Signal am Ende der Messkette?
10. Welche Messunsicherheit und welcher Vertrauensbereich hat das Signal am Ende der Messkette für den gesamten Messbereich?
11. Welche Auflösung hat das Signal am Ende der Messkette? Wodurch wird die Auflösung bedingt?
12. Weist das Signal am Ende der Messkette einen systematischen oder zufälligen Fehler auf?
13. Welche Fehlereinflüsse hat die Messung? Muss z. B. die Temperatur der Messung berücksichtigt werden?

Literatur

Zitieren Sie nach DIN ISO 690:2013-10.

Anhang

• Datenblätter
• Simulink-Modell
• Originaldateien (PAP, Schaltplan,... )

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