Schlüsselkomponente für Industrie 4.0
UHF-RFID-Chip zum batterielosen Sensorbetrieb
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Energiespeicherung und Verbrauchsfluss
Einzigartig am entwickelten Chip ist das flexible Power Management, mit dem eine stabile Kommunikation mit den externen I2C-Sensoren erreicht wird. Es liefert stabile Spannungen nicht nur für die internen Schaltungen, sondern auch für die externen Sensoren. Der Chip nutzt einen externen Kondensator, auf dem automatisch Energie gespeichert wird, während sich der Sensortransponder im Energiefeld des Lesegeräts befindet. Wenn die erforderliche Energie für den System- und Sensorbetrieb erreicht ist, wird ein internes Interrupt-Signal „Power_OK“ initiiert. Ab diesem Zeitpunkt kann der Betrieb der verbundenen I2C-Slave-Chips eingeleitet werden.
Der Ladevorgang des externen Kondensators, die Schreib-/Lesesequenz und die Verzögerung zwischen zwei Befehlen sind über Standard-Lese-/Schreibbefehle konfigurierbar, um die Art und den unterschiedlichen Stromverbrauch von handelsüblichen Sensoren zu berücksichtigen. Das Power Management und der Energieverbrauchsfluss mit externem I2C-Sensor sind in Bild 4 dargestellt.
Der RFID-Sensor-Transponder-IC ist in einer 0,18-µm-Standardtechnologie von X-Fab entwickelt worden. Für die Messung und Charakterisierung des entwickelten Chips hat das IMMS eine Evaluierungsplatine mit eingebetteter Antenne entwickelt. Um den Funktionstest des Power Managements und der I2C-Kommunikation durchzuführen, wurde ein kommerzieller I2C-Slave-IC mit dem Transponder-IC verbunden. Der Chip lieferte eine stabile 1,8-V-Spannung für den I2C-Betrieb. Die in Bild 5 dargestellten Messergebnisse bestätigen die Funktionalität des Power Managements und der Kommunikation mit einem externen I2C-Slave-IC.
Digitale Wertschöpfung dank RFID-basierter Sensorik
Der UHF-RFID-Transponder-IC bietet für die Industrie eine Grundlage, innovative Produkte zur drahtlosen Sensordatenerfassung zu entwickeln und mit neuen datengesteuerten Geschäftsmodellen Wettbewerbsvorteile zu erzielen. Nach den Messungen und der erfolgreichen Auswertung des Proof of Concept arbeitet das IMMS derzeit an einem Redesign des Chips, um es seinen Industriekunden für die Entwicklung drahtloser Produkte zur Verfügung zu stellen. Die Wertschöpfung auf Basis von Sensordaten wird für die Industrie in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Daher arbeitet das IMMS ständig mit seinen strategischen Industriepartnern zusammen, um innovative, energiesparende und effiziente Chips zu entwickeln.
- UHF-RFID-Chip zum batterielosen Sensorbetrieb
- Transponder-Architektur ohne Mikrocontroller
- Energiespeicherung und Verbrauchsfluss
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