RFID-Chip zum BATTERIELOSEN BETRIEB kommerzieller Sensoren
RFID-Sensor-Transponder-IC D8101A
Oben in der Abbildung: In herkömmlichen diskret aufgebauten RFID-Sensorsystemen werden die Sensoren (Slave) vom Mikrocontroller als Master gesteuert. Unten: In RFID-Sensorsystemen mit dem neuen RFID-Sensor-Transponder-IC D8101A mit integriertem (on-chip) Master ist kein Mikrocontroller mehr notwendig.
Anpassungsfähige und energieeffiziente Transponder- Architekturen fehlen
Heutige RFID-Sensoren werden meist mit einem der beiden folgenden Ansätze entwickelt. Der erste besteht darin, die Sensoren direkt in einen dedizierten RFID-IC zu integrieren, um Energieeffizienz, Funktionalität und Sensorgenauigkeit im Chip zu optimieren. Solche ICs werden jedoch für spezifische Anwendungen ausgelegt und lassen sich daher nicht breit und flexibel genug in mehreren Anwendungen einsetzen.
Der zweite Ansatz basiert auf kommerziell verfügbaren RFID-Transponder-ICs für den universellen Einsatz.
Hier besteht die Sensor-Transponder- Architektur in der Regel aus einem RFID-Transponder-IC, einem Mikrocontroller (MCU) und einzelnen Sensoren (siehe Abbildung oben). Obwohl diese Architekturen dem Benutzer eine hohe Flexibilität bei der Entwicklung kundenspezifischer Anwendungen ermöglichen, sind diese Architekturen nicht energieeffizient und oft nicht für energieintensive Sensoranwendungen geeignet.
Die Herausforderung besteht hier darin, die für den Betrieb der einzelnen Komponenten des RFID-Sensors benötigte Energie aus der vom Lesegerät bereitgestellten Energie zu gewinnen und aufzubereiten. Ein wesentlicher Nachteil vieler kommerzieller RFID-Transponder- ICs ist in diesem Zusammenhang, dass keine intelligente Power-Management-Einheit und keine stabile, regulierte Spannung für den Sensorbetrieb zur Verfügung stehen.
Flexibler RFID-Sensor- Transponder-IC als Brücke zwischen NFC und I²C
Das IMMS hat daher einen NFC-kompatiblen HF-RFID-Transponder-IC entwickelt, mit dem sehr flexibel eine drahtlose Brücke zwischen einem RFID-Lesegerät und handelsüblichen digitalen I²C-Sensoren realisiert werden kann. Der Chip verfügt über einen konfigurierbaren Power- Management-Block, mit dem gleichzeitig verschiedene Sensoren mit unterschiedlichem Leistungsbedarf mit einer geregelten Spannung bis zu 2,2 V bei einem maximalen Strom von 10 mA versorgt werden können.
Dank des auf dem Chip integrierten I²C-Masterblocks ist für Lese- und Schreibvorgänge an den Sensoren kein Mikrocontroller notwendig. Das senkt den Stromverbrauch des Gesamtsystems und die RFID-Sensoren lassen sich mit weniger diskreten Komponenten aufbauen. Auch die Pull-up-Widerstände für die I²C-Schnittstelle sind bereits integriert.
Für den Aufbau eines Sensor-Transponders auf Basis des entwickelten ICs genügen daher drei Bauelemente: Tranponder-IC, I²C-Digitalsensor und ein externer Kondensator. Das macht das System extrem energie- und kosteneffizient.
Blockschaltbild des RFID-Sensor-Transponder-ICs D8101A