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 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
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.[1] Das gleiceh gilt für das ende eines Tags, dass immer mit dem endbit 0x03 angenommen 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 | ||
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
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Anleitung: Videos im Wiki einbinden
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