125K RFID Empfänger Modul RDM6300: Unterschied zwischen den Versionen

Aus HSHL Mechatronik
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Keine Bearbeitungszusammenfassung
Keine Bearbeitungszusammenfassung
Zeile 161: Zeile 161:
<!--[[Datei:Sharp Ergebnis 1.png|thumb|rigth|450px|Abb. 6: Darstellung des Rohsignals des IR-Entfernungssensors (rote Kurve)]]-->
<!--[[Datei:Sharp Ergebnis 1.png|thumb|rigth|450px|Abb. 6: Darstellung des Rohsignals des IR-Entfernungssensors (rote Kurve)]]-->
<!--[[Datei:Sharp Ergebnis 2.png |thumb|rigth|450px|Abb. 7: Darstellung von dynamischen Messwerten des IR-Entfernungssensors]]-->
<!--[[Datei:Sharp Ergebnis 2.png |thumb|rigth|450px|Abb. 7: Darstellung von dynamischen Messwerten des IR-Entfernungssensors]]-->
Alle Beobachtungen beziehen sich lediglich auf die beobachtug mit dem Mitgelieferten 125khz Tag im Chipkarten format. Genre wären die beobachteten ergebnisse noch mit weiteren Tags überprüft worden, doch konnte kein weitere karte, schlüssel oder Tag gefnden werden, der sich mit dem mitgelieferten sensor auslesen ließe
Alle Beobachtungen beziehen sich lediglich auf die beobachtug mit dem Mitgelieferten 125khz Tag im Chipkarten format. Genre wären die beobachteten Ergebnissenoch mit weiteren Tags überprüft worden, doch konnte kein weitere karte, KfzSChlüssel, Transponder oder Tag gefunden werden, die sich auslesen lasen hat. 


Wenn die Karte sehr früh, noch vor vollständigem Start des Arduinos aufgelegt wird, dann wird Der RFID-Tag nicht in Korrekter Reihenfolge ausgelesen.  
Wird die Karte sehr früh gesteckt, bevor der Arduino vollständig hochgefahren ist, wird der RFID-Tag nicht in der richtigen Reihenfolge gelesen.  
Dies lässt sich nur mit einem Reset des Systems beheben.
Dies kann nur durch einen Reset des Systems behoben werden.
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.<ref>Zach ,2012 , Embedded Projects: RDM6300 RFID with PIC18 Dev Board , url: https://zjembedded.blogspot.com/2012/06/rdm6300-rfid-with-pic18-dev-board.html , access-date: 26 July 2024 </ref>
Gegen ein fehlerhaftes Auslesen des Tags kann das System auch durch die Überprüfung des korrekten Startbits der ausgelesenen Daten geschützt werden. Der Tag startet in der Regel mit dem Startbit 0x02 und somit kann ein korrektes Auslesen sichergestellt werden.<ref>Zach ,2012 , Embedded Projects: RDM6300 RFID with PIC18 Dev Board , url: https://zjembedded.blogspot.com/2012/06/rdm6300-rfid-with-pic18-dev-board.html , access-date: 26 July 2024 </ref>
Das gleiceh gilt für das ende eines Tags, dass immer mit dem endbit 0x03 angenommen werden kann.
Das gleiche gilt für das Ende eines Tags, das immer mit dem Endbit 0x03 akzeptiert werden kann.
<ref>j-ML Jackson, Arduino Forum, 2023,=RDM6300 reading format, url=https://forum.arduino.cc/t/rdm6300-reading-format/1072597/4 , access-date=26 July 2024</ref>
<ref>j-ML Jackson, Arduino Forum, 2023,=RDM6300 reading format, url=https://forum.arduino.cc/t/rdm6300-reading-format/1072597/4 , access-date=26 July 2024</ref>
[[Datei:AufnahmeRFIDChip.jpg|mini|rechts|alternativtext=Aufnahme eines 125kHz RFID-Tags im Chipkartenformat]]
[[Datei:AufnahmeRFIDChip.jpg|mini|rechts|alternativtext=Aufnahme eines 125kHz RFID-Tags im Chipkartenformat]]
Zeile 240: Zeile 240:
== Funktionsweise ==
== Funktionsweise ==
=== Funktionsweise Sensor ===
=== Funktionsweise Sensor ===
[[Datei:NahaufnahmeRFIDTag.jpg|mini|links|alternativtext=Nahaufnahme eines RFID Tags]]
[[Datei:NahaufnahmeRFIDTag.jpg|mini|links|alternativtext=Nahaufnahme eines RFID Tags|13,56Mhz RFID-Tag zum aufkleben.Die Technik ist an der geringen Windungszahl von n = 10 zu erkennen<ref name="FINK"/> ]]
Die am häufigsten verwendete Konfiguration zum Auslesen eines RFID-Tags ist das Auslesen eines passiven RFID-Empfängers durch ein aktives Lesegerät, da RFID-Tags in diesem Fall ohne eigene Spannungsversorgung auskommen<ref name = "FINK"/>. Anwendungsbeispiele hierfür sind zum Beispiel das Single Item Tracking oder die Zutrittskontrolle zu Gebäuden. Die zum Betrieb des RFID-Tags notwendige Energie kann dieser aus dem induzierten Magnetfeld des Empfangsgerätes beziehen. Das Funktionsprinzip der Datenübertragung ist ebenfalls an das Magnetfeld des Lesegerätes gebunden. Der im RFID-Tag integrierte Chip ist in der Lage, die vom Sender zur Verfügung gestellte Energie zu nutzen, um das vom Sender über die im Tag integrierte Spule aufgebaute Feld zu stören. Diese Feldänderungen können vom Lesegerät wahrgenommen werden und stellen die Datenübertragung dar. Bei einer RFID-Übertragung werden also keine Daten im eigentlichen Sinne übertragen.<ref name"FEIFI_RFID>Joachim Herz Stiftung, “RFID-Transponder,” LEIFIphysik. Available: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektromagnetische-induktion/ausblick/rfid-transponder</ref> 
Genau bewirkt das einbringen einer resonanten Transponerspule in das Feld des Senders das entzeihen von energie aus dieser. DIesen effekt macht sich der transponder, gesteuert durch den eingebauten Mikrochip zu nutze und erzeugt duerch die bewirkte impedanz in der Senderspule eine messbare bitübertragung<ref name = "FINK"> [1]K. Finkenzeller, RFID-Handbuch: Grundlagen und praktische Anwendungen von Transpondern, kontaktlosen Chipkarten und NFC, 8th ed. München: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2023. doi: 10.3139/9783446479722. Available: https://www.hanser-elibrary.com/doi/book/10.3139/9783446479722. [Accessed: Jul. 28, 2024]</ref>.
[[Datei:GemesseneSpannung Antenne.png|mini|alternativtext=Gemessene Spannung an der Antenne |Erkennbares verhalten beim auflegen des RFID-Transponders]]
 
 
 


== Auswertung==
== Auswertung==
Die Messhypothese wurde verworfen. Der Sensor weist systematische Messwertausreisser auf.
Der RDM6300 zielt darauf ab, vorliegende digitale Daten an ein digitales Empfangsgerät mittels eines ersten analogen Übertragungsmediums zu übermitteln in form von Elektromagnetismus. Diese Aufgabe funktioniert so zuverlässig, dass die kompliziertere Aufgabe im Umgang mit dem RDM6300 Modul die Übertragung der gelesenen Daten über die  Asynchrone und Serielle -Schnittstelle darstellt.
== Zusammenfassung und Ausblick ==
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der RDM6300 nicht zuletzt durch die anschließbare LED ein Erfolgserlebnis für den Anwender darstellt. Der RDM6300 liest zuverlässig den angebrachten Tag bis zu einer Entfernung von 5 cm und ist somit besonders für Projekte in Richtung Zugangskontrolle oder Identifikation geeignet.
In Verbindung mit der Matlab/Simulink Software wirkt sich der Sensor jedoch negativ auf das Projekt aus, da hier der Einsatz des weit verbreiteten Arduino Uno nicht möglich ist. Der Sensor sendet auf der asynchronen UART-Schnittstelle, die jedoch durch die Verbindung von Matlab/Simulink blockiert wird. Abhilfe schaffen hier nur wenige Lösungen, wie der Einsatz des kostenintensiveren Arduino Mega2560.  


Die Ausreisser lassen sich mit einem Signalfilter eliminieren. Hierzu eignet sich ein Rangordnungsfilter (z.&thinsp;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&thinsp;ms alle 40&thinsp;ms. Mit 50 Werten erhöht sich die Filterwirkung, es entsteht jedoch ein Delay von 10&thinsp;ms. Mit 10 Werten ist die Filterwirkung zu gering.
== Zusammenfassung und Ausblick ==
* Zusammenfassung der Kapitel 1-4
* Zusammenfassung der Kapitel 1-4
* Diskussion der Ergebnisse
* Diskussion der Ergebnisse

Version vom 28. Juli 2024, 18:56 Uhr

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.

  • 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

Anschlussplan RDM6300 an einen Arduino Mega2560
Schaltplan eines RDM6300 an einen Arduino Mega2560 für einen Versuchaufbau
Verdrahtungsaufnahme eines RDM6300 inklusive eines Piezoelements für die akkustische Signalgebung
-

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

Versuchsdurchführung

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

Alle Beobachtungen beziehen sich lediglich auf die beobachtug mit dem Mitgelieferten 125khz Tag im Chipkarten format. Genre wären die beobachteten Ergebnissenoch mit weiteren Tags überprüft worden, doch konnte kein weitere karte, KfzSChlüssel, Transponder oder Tag gefunden werden, die sich auslesen lasen hat.

Wird die Karte sehr früh gesteckt, bevor der Arduino vollständig hochgefahren ist, wird der RFID-Tag nicht in der richtigen Reihenfolge gelesen. Dies kann nur durch einen Reset des Systems behoben werden. Gegen ein fehlerhaftes Auslesen des Tags kann das System auch durch die Überprüfung des korrekten Startbits der ausgelesenen Daten geschützt werden. Der Tag startet in der Regel mit dem Startbit 0x02 und somit kann ein korrektes Auslesen sichergestellt werden.[1] Das gleiche gilt für das Ende eines Tags, das immer mit dem Endbit 0x03 akzeptiert werden kann. [2]

Aufnahme eines 125kHz RFID-Tags im Chipkartenformat
Ausgelesene Daten der Chipkarte
Daten
decimal Hex Ascii
02 02 '2'
54 36 '6'
51 33 '3'
48 30 '0'
48 30 '0'
51 33 '3'
51 33 '3'
55 37 '7'
56 38 '8'
70 46 'F'
51 33 '3'
68 44 'D'
66 42 'B'
03 03 '3'
ASCII = HEX -> DEC
'003378F3'-> 3373299

Funktionsweise

Funktionsweise Sensor

Nahaufnahme eines RFID Tags
13,56Mhz RFID-Tag zum aufkleben.Die Technik ist an der geringen Windungszahl von n = 10 zu erkennen[3]

Die am häufigsten verwendete Konfiguration zum Auslesen eines RFID-Tags ist das Auslesen eines passiven RFID-Empfängers durch ein aktives Lesegerät, da RFID-Tags in diesem Fall ohne eigene Spannungsversorgung auskommen[3]. Anwendungsbeispiele hierfür sind zum Beispiel das Single Item Tracking oder die Zutrittskontrolle zu Gebäuden. Die zum Betrieb des RFID-Tags notwendige Energie kann dieser aus dem induzierten Magnetfeld des Empfangsgerätes beziehen. Das Funktionsprinzip der Datenübertragung ist ebenfalls an das Magnetfeld des Lesegerätes gebunden. Der im RFID-Tag integrierte Chip ist in der Lage, die vom Sender zur Verfügung gestellte Energie zu nutzen, um das vom Sender über die im Tag integrierte Spule aufgebaute Feld zu stören. Diese Feldänderungen können vom Lesegerät wahrgenommen werden und stellen die Datenübertragung dar. Bei einer RFID-Übertragung werden also keine Daten im eigentlichen Sinne übertragen.[4] Genau bewirkt das einbringen einer resonanten Transponerspule in das Feld des Senders das entzeihen von energie aus dieser. DIesen effekt macht sich der transponder, gesteuert durch den eingebauten Mikrochip zu nutze und erzeugt duerch die bewirkte impedanz in der Senderspule eine messbare bitübertragung[3].

Gemessene Spannung an der Antenne
Erkennbares verhalten beim auflegen des RFID-Transponders



Auswertung

Der RDM6300 zielt darauf ab, vorliegende digitale Daten an ein digitales Empfangsgerät mittels eines ersten analogen Übertragungsmediums zu übermitteln in form von Elektromagnetismus. Diese Aufgabe funktioniert so zuverlässig, dass die kompliziertere Aufgabe im Umgang mit dem RDM6300 Modul die Übertragung der gelesenen Daten über die Asynchrone und Serielle -Schnittstelle darstellt.

Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der RDM6300 nicht zuletzt durch die anschließbare LED ein Erfolgserlebnis für den Anwender darstellt. Der RDM6300 liest zuverlässig den angebrachten Tag bis zu einer Entfernung von 5 cm und ist somit besonders für Projekte in Richtung Zugangskontrolle oder Identifikation geeignet. In Verbindung mit der Matlab/Simulink Software wirkt sich der Sensor jedoch negativ auf das Projekt aus, da hier der Einsatz des weit verbreiteten Arduino Uno nicht möglich ist. Der Sensor sendet auf der asynchronen UART-Schnittstelle, die jedoch durch die Verbindung von Matlab/Simulink blockiert wird. Abhilfe schaffen hier nur wenige Lösungen, wie der Einsatz des kostenintensiveren Arduino Mega2560.

  • 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.

  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,... )

→ zurück zum Hauptartikel: BSE Angewandte Informatik SoSe24 | Hausarbeit SoSe24

  1. ↑ Zach ,2012 , Embedded Projects: RDM6300 RFID with PIC18 Dev Board , url: https://zjembedded.blogspot.com/2012/06/rdm6300-rfid-with-pic18-dev-board.html , access-date: 26 July 2024
  2. ↑ j-ML Jackson, Arduino Forum, 2023,=RDM6300 reading format, url=https://forum.arduino.cc/t/rdm6300-reading-format/1072597/4 , access-date=26 July 2024
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 [1]K. Finkenzeller, RFID-Handbuch: Grundlagen und praktische Anwendungen von Transpondern, kontaktlosen Chipkarten und NFC, 8th ed. München: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2023. doi: 10.3139/9783446479722. Available: https://www.hanser-elibrary.com/doi/book/10.3139/9783446479722. [Accessed: Jul. 28, 2024]
  4. ↑ Joachim Herz Stiftung, “RFID-Transponder,” LEIFIphysik. Available: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektromagnetische-induktion/ausblick/rfid-transponder
Abgerufen von „https://wiki.hshl.de/wiki/index.php?title=125K_RFID_Empfänger_Modul_RDM6300&oldid=123413“