Funkchip gewinnt Energie von RFID-Lesegeräten

Das spanische Unternehmen Farsens verfügt über einen RFID-Chip, der durch die Nutzung von Hochfrequenzenergie von kommerziellen UHF-RFID-Lesegeräten betrieben wird und über EPC C1G2-Standardbefehle mit ihnen kommuniziert.

Das Gerät verfügt außerdem über eine SPI-Schnittstelle zur Ansteuerung von Sensoren im batterielosen Design.

Da das RFID-Gerät mit der Bezeichnung ANDY100 mit Standard-EPC-C1G2-Befehlen arbeitet, kann jedes kommerzielle UHF-RFID-Lesegerät einfach durch Programmierung mit den richtigen Standardbefehlen verwendet werden.

Der ANDY100 IC umfasst ein HF-Frontend für die UHF-RFID-Energiegewinnung und -Kommunikation, ein Stromversorgungsmodul zur Erzeugung der erforderlichen Spannungspegel, einen digitalen EPC C1G2/ISO18000-6C-Prozessor einschließlich eines getrimmten Taktoszillators, einen nichtflüchtigen Speicher und einen SPI-Master Modul. Das SPI-Mastermodul kann über EPC C1G2-Standard-Speicherzugriffsbefehle gesteuert werden.

Das in San Sebastián ansässige Unternehmen hat eine auf dem Chip basierende Entwicklungsplattform für die RF-Energiegewinnung entwickelt.

Medusa, die Entwicklungsplattform für batterielose UHF-RFID-Geräte, kombiniert den RFID-IC mit einem MSPG2233IPW20-Mikrocontroller von Texas Instruments für die Verbindung mit dem Rest des in der Entwicklung befindlichen Systems.

„Benutzer können jetzt ihre eigenen drahtlosen Sensoren oder Aktoren entwickeln, ohne dass Batterien auf dem Tag erforderlich sind“, sagte das Unternehmen. „Die Entwicklungsplattform nutzt Energie aus dem vom RFID-Lesegerät erzeugten HF-Feld, um den ANDY100-IC, den Mikrocontroller und die daran angeschlossenen Schaltkreise und Geräte mit Strom zu versorgen.“

Laut Farsens kann der Chip zur Vermögensverfolgung über eine eindeutige ID und zur Überwachung über den angeschlossenen Sensor verwendet werden.

Es gibt auch ein Evaluierungsboard zum Testen des Energy-Harvesting-Chips mit drahtloser RFID-EPC-C1G2-Kommunikation und SPI-Master. Das Spider genannte Board enthält den ANDY100-Chip und eine Startschaltung, damit Entwickler direkt mit SPI-Sensoren arbeiten oder einen Mikrocontroller ihrer Wahl zur weiteren Verarbeitung anschließen können.

Das Spider-Evaluierungsboard wird mit einer Breitband-Dipolantenne geliefert (siehe Abbildung).

Mithilfe einer Diode wird die Versorgung des RFID-Tags von der Versorgung des restlichen Systems getrennt. Ein Kondensator dient als Energiespeicher zur Unterstützung von Stromspitzen des Systems während des aktiven Betriebs, wie z. B. der Initialisierung und des aktiven Betriebs.

Ein Spannungswächter ist im Lieferumfang enthalten, um externe Lasten erst dann anzuschließen, wenn der Energiespeicherkondensator aufgeladen ist.

Der Spannungswächter schaltet die externe Last zu, wenn die Spannung im Kondensator über 2,4 V liegt, und trennt sie, wenn die Spannung unter 1,8 V fällt. Diese Architektur vermeidet Schwingungen des Systems während des Startvorgangs.

Die SPI-Kommunikationsleitungen des ANDY100 und die isolierten Leistungssignale stehen an einem externen Anschluss zur Verfügung, um den ANDY100-IC mit externen Komponenten auszuwerten.

Eines der anwendungsspezifischen RFID-Geräte, in die Farsens die Energiegewinnungstechnologie integriert hat, ist ein Spannungspegel-Überwachungsetikett namens Vmeter.

Der batterielose Tag überträgt eine eindeutige Kennung und die zugehörigen Spannungsmessdaten an ein handelsübliches EPC C1G2-Lesegerät, ohne dass eine Batterie auf dem Sensortag erforderlich ist. Dieses Gerät kann Spannungen im Bereich von 0 V bis 1,5 V mit einer einstellbaren Verstärkung von 1–1000 messen.

Der VMETER-DCLV10 verfügt über eine 96-Bit-EPC-Nummer, eine 32-Bit-TID und einen passwortgeschützten Kill-Befehl. Der Tag ist in verschiedenen Antennendesigns und -größen für Anwendungen im 860-960-MHz-Band erhältlich.

Der Leseabstand des batterielosen Thermistor-Tags beträgt etwa 1,5 Meter (5 Fuß) und er kann in verschiedenste Materialien wie Kunststoffe oder Beton eingebettet werden.

Für den Einsatz in rauen Umgebungen kann es auch in ein IP67- oder IP68-Gehäuse gekapselt werden. Evaluierungskits sind verfügbar.

Es gibt auch einen Drucküberwachungsanhänger mit einem MS5803-05BA-Sensor von Measurement Specialties zur Überwachung von Drücken bis zu 6 bar.