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 | |||||||||||||||||||||
|
- 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
| # | 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
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]
| 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
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].
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
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Lernzielkrontrolle
Beantworten Sie in Ihrem Artikel die Lernzielkontrollfragen.
- Wie funktioniert der Primärsensor technisch?
- Welche Leistungsmerkmale hat der Sensor?
- Wie funktioniert die Umsetzerschaltung technisch?
- Wie kommuniziert der Sensor mit dem Arduino?
- Muss der Sensor kalibriert werden?
- Wie wird der Messwert in die zu messende physikalische Größe umgerechnet?
- Was nutzen Sie als Referenz?
- Benötigt der Sensor eine Kennlinie?
- Welchen Messbereich hat das Signal am Ende der Messkette?
- Welche Messunsicherheit und welcher Vertrauensbereich hat das Signal am Ende der Messkette für den gesamten Messbereich?
- Welche Auflösung hat das Signal am Ende der Messkette? Wodurch wird die Auflösung bedingt?
- Weist das Signal am Ende der Messkette einen systematischen oder zufälligen Fehler auf?
- Welche Fehlereinflüsse hat die Messung? Muss z. B. die Temperatur der Messung berücksichtigt werden?
| Lernzielkontrollfragen |
Literatur
Zitieren Sie nach DIN ISO 690:2013-10.
Anhang
- Datenblätter
- Simulink-Modell
- Originaldateien (PAP, Schaltplan,... )
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- ↑ 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
- ↑ 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
- ↑ 3,0 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]
- ↑ Joachim Herz Stiftung, “RFID-Transponder,” LEIFIphysik. Available: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektromagnetische-induktion/ausblick/rfid-transponder