HF-Transponder

HF-Transponder mit FRAM Speicher eliminiert die Nachteile der klassischen RFID-Systeme mit Flash Speicher- Technologie und erobert so neue Anwendungsgebiete.

13,56 MHz HF-Transponder mit SPI und FRAM-Speicher für die Handels- und Logistik-Branche

Zwei FRAMs und drei 13,56 MHz HF-Transponder ASICs in QFN Kunststoffgehäusen Gehäusen
© Fraunhofer IMS
Zwei FRAMs und drei 13,56 MHz HF-Transponder ASICs in QFN Kunststoffgehäusen Gehäusen

Jedes RFID System hat je nach Einsatzgebiet andere Anforderungen. Während Transponder zum Kennzeichnen von Karosserien in einem Autowerk viel Speicher besitzen müssen, müssen RFID Transponder in der Handels- und Logistik-Branche schnell auslesbar sein. In Lager- und Logistik-Zentren werden RFID-Transponder eingesetzt, um Transport-Boxen auf Förderbändern zu kennzeichnen. Ziel ist hierbei den aktuellen Inhalt dieser Transport-Boxen festzuhalten und diese automatisiert durch Computersysteme zum nächsten Punkt im Logistik-Zentrum zu leiten. Diese Förderbänder arbeiten mit vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten um den Durchsatz zu erhöhen– daher muss das Transponder System sich schnell und zuverlässig auslesen lassen, wenn eine solche Transportbox an einem Lesegerät vorbei fährt.

Hierbei kommt ein Nachteil des üblicherweise verwendeten, integrierten EEPROM-Speichers zum Vorschein: Diese Speicherart ist langsam und dazu noch energieintensiv beim Lesen und Beschreiben. Als Alternative bieten sich externe, ferro-elektrische Speicher an (FRAMs). Bei dieser Speicherart wird der logische Zustand innerhalb der Speicherzelle durch ändern der elektrischen Polarisation nicht-flüchtig dargestellt. Dieses Vorgehen ist radikal anders als gegenüber dem klassischen EEPROM: Bei diesem wird durch ausnutzen physikalischer Effekte elektrische Ladung auf ein isoliertes Gate der Speicherzelle verbracht.

Durch diese grundsätzlich andere Funktionsweise besitzen FRAMs deutlich geringe Schreib- und Lesezugriffszeiten und benötigt weniger Energie für das Lesen und Schreiben von Daten. Nachteilig sind die besonderen Vorgaben bezüglich der Versorgungsspannung und dadurch drohendem Speicherverlust, wenn diese Vorgaben nicht eingehalten werden. Das Fraunhofer IMS hat daher passive 13,56 MHz Transponder entwickelt, welche die Anforderungen an Power-Up- und Power-Down-Sequenzen der gängigen FRAM-Anbieter erfüllen.

An diesen Transpondern lassen sich über SPI externe FRAM Bausteine anschließen, ohne, dass mit Speicherverlusten durch einen unzulässigen Einschaltvorgang zu rechnen ist. Durch eine energieeffiziente Architektur im ASIC und dem sparsamen FRAM Speicher lassen sich, trotz elektrisch kleinen PCB Antennen, große Funkreichweiten realisieren. Durch dieses Zusammenspiel können die Anforderungen an Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit in der Handels- und Logistik-Branche erfüllt werden.

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