Feig Electronic OBID i-scan RFID-Tunnel Installation and operating instructions

APPLICATION NOTE
preliminary
public (B)
2007-08-27
N70101-2de-ID-B.doc
OBI
D
i-scan
®
RFID-Tunnel
(deutsch / english)

OBID i-scan®Applikations- Schrift RFID-Tunnel
FEIG ELECTRONIC GmbH Seite 2 von 54 N70101-2de-ID-B.doc
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hungen nie vollständig vermeiden lassen, sind wir für Hinweise jederzeit dankbar.
Die in diesem Dokument gemachten Installationsempfehlungen gehen von günstigsten Rahmenbedingun-
gen aus. FEIG ELECTRONIC GmbH übernimmt weder Gewähr für die einwandfreie Funktion in system-
fremden Umgebungen, noch für die Funktion eines Gesamtsystems, welches die in diesem Dokument be-
schriebenen Geräte enthält.
FEIG ELECTRONIC weist ausdrücklich darauf hin, dass die in diesem Dokument beschriebenen Geräte
nicht für den Einsatz mit oder in medizinischen Geräten oder für Geräte für lebenserhaltende Maßnahmen
konzipiert sind, bei denen ein Fehler eine Gefahr für menschliches Leben oder für die gesundheitliche Un-
versehrtheit zur Folge haben kann. Der Applikationsdesigner ist dafür verantwortlich geeignete Maßnahmen
zu ergreifen um Gefahren, Schäden oder Verletzungen zu vermeiden.
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OBID® und OBID i-scan®ist ein eingetragenes Warenzeichen der FEIG ELECTRONIC GmbH
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OBID i-scan®Applikations- Schrift RFID-Tunnel
FEIG ELECTRONIC GmbH Seite 4 von 54 N70101-2de-ID-B.doc
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Inhalt
1 Aufbau eines RFID-Tunnels 5
2 Antennenaufbau: Tunnel für drei Ausrichtungen der Transponder mit sechs
Antennen 6
2.1 Projektierungshinweise................................................................................................6
2.2 Aufbau und Einstellen des RFID-Tunnels...................................................................8
2.2.1 Benötigtes Montagematerial............................................................................................8
2.2.2 Anschluss des Antennenleiters.......................................................................................9
2.2.3 Benötigte RFID Komponenten.......................................................................................12
3 Montage und Anschluss 13
Abmaße der Antennen ........................................................................................................13
3.1.1 Verkabelung des RFID-Tunnels....................................................................................15
3.1.2 Einstellung des Power Splitters.....................................................................................16
3.1.3 Einstellung des Multiplexer............................................................................................17
3.1.3.1 Konfiguration des DIP-Schalter.........................................................................17
3.1.3.2 Jumper Konfiguration........................................................................................18
3.1.4 Einstellung der Antennentuner......................................................................................18
3.1.5 Konfiguration des Readers............................................................................................19
3.1.6 Abgleichen des Antennen .............................................................................................21
3.2 Testen des RFID-Tunnels ...........................................................................................22
3.2.1 Überprüfen der Noise Level ..........................................................................................22
3.2.2 Auslesen einer Seriennummer......................................................................................23
3.3 Aktivieren des Buffered Read Mode..........................................................................24
3.3.1 Testen der Performance................................................................................................25
3.4 Starten des BRM- Demo Programm...........................................................................26
4 Optimierung der Lesegeschwindigkeit 27
4.1 Lesegeschwindigkeit mit und ohne Advanced Quiet Funktion..............................27
4.2 Advanced Quiet Funktion im Leser freischalten......................................................28

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1 Aufbau eines RFID-Tunnels
Diese Applikationsschrift beschreibt den Aufbau, Abgleich der Antennen und die Konfiguration der
Leser eines RFID-Tunnels.
RFID-Tunnel werden eingesetzt um Objekte oder Güter mit einem oder mehreren Transpondern
während der Bewegung durch den RFID-Tunnel in allen Leseausrichtungen zu erfassen.
In dem hier beschriebenen Aufbau werden je Ausrichtung der Transponder zwei Antennen (je eine
Antenne pro Seite) benötigt und über einen Power Splitter gleichzeitig aktiviert. Beide Antennen
bilden ein Gate und haben die gleiche Ausrichtung wie die Transponder. Ein Multiplexer schaltet
zwischen den verschieden Antennenpaaren (1-3 Gates) um.
Beide Antennenströme erzeugen bei gleicher Phase ein starkes gemeinsames magnetisches Feld,
in dem auch kleine oder eine große Zahl von Transpondern aktiviert und gelesen werden können.

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2 Antennenaufbau: Tunnel für drei Ausrichtungen der Transponder mit sechs
Antennen
2.1 Projektierungshinweise
Der beschriebene Antennenaufbau ermöglicht eine Erkennung von Transponder, die sich durch
den Erfassungsbereich den RFID-Tunnel bewegen. Die Ausrichtung der Transponder ist dabei
beliebig. Die Transponder werden entlang einer horizontalen Bewegungslinie in bestimmten Berei-
chen innerhalb der Antennen erkannt. Der Erfassungsbereich der Transponder liegt innerhalb des
RFID-Tunnels.
Der dreidimensionale Erfassungsbereich der Antennen hat die unten skizzierte Größe (blau).
Jeweils gegenüberliegende Antennen bilden zusammen ein Gate und werden gleichzeitig einge-
schaltet. Die anderen Antennen sind zu diesem Zeitpunkt für die Transponder und Leser nicht
sichtbar. Für eine dreidimensionale Erfassung werden drei Gates, ein Gate = 2 Antennen je Aus-
richtung der Transponder, benötigt, welche abwechselnd vom Multiplexer eingeschaltet werden.
Hinweise:
Zu beachten ist, dass der gesamte Erfassungsbereich des RFID-Tunnel größer ist als der
skizzierte dreidimensionale Erfassungsbereich. D.h. es gibt Ausrichtungen in denen die
Transponder außerhalb des gekennzeichneten Erfassungsbereich erkannt werden.

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Sind mehrere RFID-Tunnel mit geringen Abständen zueinander aufgebaut, beeinflussen
diese sich gegenseitig. Die Reader der einzelnen RFID-Tunnel müssen dann synchronisiert
und eventuell abgeschirmt werden.
Um eine optimale Erfassung der Transponder im oben skizzierten Erfassungsbereich zu erreichen
müssen folgenden Punkte erfüllt sein:
- Die mögliche Breite GD der einzelnen Gates ist abhängig von der Antennenkonfiguration (Grö-
ße, Güte, Form), der Größe, Abstand und Empfindlichkeit (Aktivierungsfeldstärke) der
Transponder und der Konfiguration der Leser.
- Der Abstand von Transponder zu Transponder sollte mindestens der Schenkellänge oder des
Durchmesser der Antenne des Transponder betragen. Wird der Abstand von Transponder zu
Transponder verringert, so muss die Gatebreite GD entsprechend verringert werden. Dies gilt
besonders bei geringen Abständen kleiner 2 cm.
- Die maximale Anzahl von zu lesenden Transponder (Seriennummer bzw. Daten) hängt von der
Bewegungsgeschwindigkeit ab, mit der die Transponder durch den Erfassungsbereich des
Gates gebracht werden. Die Anzahl der Transponder kann erhöht werden, wenn die Gatebreite
GD entsprechend verringert oder die magnetische Feldstärke erhöht und die maximale Ge-
schwindigkeit entsprechend angepasst wird.
- Die Antenne sollte einen Abstand von mehr als 40 cm zu Metallteilen haben.
- Es sollten keine Störungen des Readers durch andere elektrische Geräte in der Umgebung
vorliegen. Die Differenz der Noise Level (Max.-Min) sollte kleiner als 30 mV sein.
- Der Reader ID ISC.LR2000 ist auf die maximale erlaubte RF-Leistung einzustellen. Achtung!
Mehr als 10W kann die Geräte beschädigen und darf nicht überschritten werden.
- Bei der Verwendung von Transpondern nach ISO15693 sollten die Reader wie in 3.1.5 Konfi-
guration des Readers eingestellt sein.
- Werden mehrere Leser gleichzeitig im Abstand der Antennen von kleiner 8 m betrieben, so
müssen die Reader synchronisiert werden. Siehe Application Note Das synchronisieren von
RFID Long Range Readern über die digitalen Ein/Ausgänge (N11200-1d-ID-B.pdf).

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2.2 Aufbau und Einstellen des RFID-Tunnels
2.2.1 Benötigtes Montagematerial
Als Antennenleiter wurden folgende Materialien getestet:
Außenleiter (Schirm) von koaxialen Kabel z.B. RG58 oder RG213
Kupferrohr mit 6 -18mm Durchmesser
Aluminium Band 5 – 20 mm breit
Kupferklebeband 5 – 25mm breit
Ein geeignetes Gehäuse aus Kunststoff oder Holz an dem die Antennen und die Elektronik mon-
tiert werden können.
Keines Falls sollte das Gehäuse aus Metall oder größeren Metallteilen bestehen.

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2.2.2 Anschluss des Antennenleiters
In Abhängigkeit vom Antennenleiter ist dieser wie folgt an die Abgleichplatinen anzuschließen:
Beim Koaxialkabel kann die Schirmung des Kabels direkt unter die Klemmschellen des ID
ISC.DAT geklemmt werden oder die Schirmung wird an den Kontaktflächen angelötet.
(siehe Bild 1 Bild 2)
Bild 1 Bild 2
Bei Kupferrohr ist dieses an den Anschlusspunkten flach zu drücken und es sind geeignete Mon-
tagelöcher zu bohren. Die Enden sind zu verzinnen.(siehe Bild 3)
Bild 3

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Bei Kupferklebeband ist ein Stück Kabel an das Ende des Kupferklebebandes zu löten und entwe-
der mit den Klemmschellen an die Abgleichplatine zu befestigen oder anzulöten. (siehe Bild 4)
Bild 4
Bei Kupferklebeband sind die Übergänge und Ecken der einzelnen Leiterstreifen zu verlöten. (sie-
he Bild 5)
Bild 5

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Wichtig:
Um eine phasengleiche Stromrichtung der beiden Antennenströme zu erhalten müssen die beiden
Abgleichplatinen eines Gates, d.h. der gegenüberliegenden Antennen, um 180° zueinander ge-
dreht montiert werden. (siehe Bild 6)
oder
Bild 6
Antenne 1 Antenne 2
Antenne 1 Antenne 2

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2.2.3 Benötigte RFID Komponenten
Für den Aufbau des RFID-Tunnels sind folgende Komponenten erforderlich:
-1 Stück Long Range Reader ID ISC.LR2000-A
-1 Stück Multiplexer ID ISC.ANTMUX
-1 Stück Power Splitter ID ISC.ANTPS-B incl. 3,65m Kabel
-6 Stück dynamische Antennenabgleiche ID ISC.DAT
-6 Stück Antennenkabel 1,35m ID ISC.ANTC135
-2 Stück Antennenkabel 0,18m ID ISC.ANTSC
-1 Stück Netzteil ID ISC.NET24-B
-Netzkabel, Schnittstellenkabel und Verbindungskabel für die DC-
Spannungsversorgungen (2 Adern, verdrillt)
Für die Einstellung des Readers wird die Servicesoftware
-ISOStart ab Version 7.03
und für das Abgleichen der Antennen die Servicesoftware
-DATuningTool ab Version 1.00
auf einem Personal Computer mit Microsoft®Windows®Betriebssystem benötigt. Die Service-
software ist auf der OBIDi-scan®CD oder auf dem Download Bereich der Firma FEIG
ELECTRONIC GmbH zu finden.

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3 Montage und Anschluss
3.1 Abmaße der Antennen
Die Größe der Antennen richtet sich nach den erforderlichen Lesebereich und Lesereichweite. Der
Lesebereich entspricht ungefähr der Größe der Antennenfläche. Die Lesereichweite einer Anten-
ne sollte mindestens den halben Abstand zur gegenüberliegenden Antenne haben. (siehe Beispiel
Bild 7)
Bild 7
Grundsätzlich sollten die Antennen nicht größer als notwendig gewählt werden, da zwar mit stei-
gender Antennenfläche die Lesereichweite steigt, aber die Feldstärke des magnetischen Feldes
sinkt.
Weiterhin gilt:
In diesem Lösungsvorschlag werden immer zwei parallele gegenüberliegende Antennen zu einem
Gate zusammengeschaltet. Je Leseausrichtung werden zwei Antennen bzw. ein Gate benötigt.
Die Maße der einzelnen Antennen des RFID-Tunnels sollte 250mmx250mm nicht unterschreiten,
da ansonsten die Induktivität der Antenne zu niedrig wird und außerhalb des automatischen Ab-
gleichbereiches des ID ISC.DAT – Antennenabgleichs liegt.
Das ideale Verhältnis der Seiten einer Antenne beträgt 1:1 (Quadrat).
Das Verhältnis der Seiten einer Antenne sollte 3:5 (z.B. 300mmx500mm) nicht überschreiten.
Die Antennenleiter von benachbarten Antennen sollten einen Mindestabstand von 2cm in alle
Richtungen haben. (siehe
Bild 8)
50cm
min. 25cm

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Bild 8: Abstand der Antennenleiter
Die Maße des RFID-Tunnel Ausschnitts sollten ungefähr die notwendige Größe des zu lesenden
Objekts + 5cm in Höhe und Breite haben. Die Länge ist hierbei unrelevant. Jedoch sollten die An-
tennenmaße aufeinander abgestimmt sein.
Je größer die einzelnen Antennen, desto geringer ist die Feldstärke in der Antenne. Andererseits
steigt die Lesereichweite mit der Antennengröße. Daher richtet sich die optimale Größe der Anten-
nen nach der Größe und der Aktivierungsfeldstärke des Transponder, dem Abstand der Transpon-
der zur Antenne und der Abstand der Transponder zueinander.
Die Lesereichweite der einzelnen Antenne sollte mindestens den halben Abstand der beiden zu-
sammen eingeschalteten Antennen bei halber Sendeleistung des Lesers betragen.
Die Antennenschleife hat immer nur eine Windung. (siehe Bild 9)
Bild 9: Anzahl der Windungen der Antennenschleife
2cm
2cm

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3.1.1 Verkabelung des RFID-Tunnels
Die Verbindung der einzelnen Komponenten ist gemäß Bild 10 durchzuführen.
Bild 10: Verbindung der Komponenten bei einem RFID-Tunnel mit 3 Gates aus 6 x ID ISC.DAT
Die koaxialen Kabel haben feste Längen. Sie dürfen nicht verkürzt und müssen daher zu kleinen
Schleifen zusammengebunden werden. Dabei sind alle Kabel möglichst weit vom Antennenleiter
weg zu binden. Die Kabel zwischen Antennenabgleich und Multiplexer sollten senkrecht vom An-
tennenleiter weg geführt werden. Auf keinen Fall dürfen die Kabel den Antennenleiter berühren.
X2
X3
X1
1,35m
Power Splitter
ID ISC.ANT.PS-B
X1
3,60m X4
Ringkern
Long Range Reader
ID ISC.LR2000
IN1
DC Spannungsversorgung 24V
Multiplexer
ID ISC.ANT.MUX
0,18m
IN2
DC Spannungs-
versorgung 24V
ID ISC.DAT
Gate 1
ID ISC.DAT
Gate 1
ID ISC.DAT
Gate 2
ID ISC.DAT
Gate 3
ID ISC.DAT
Gate 2
ID ISC.DAT
Gate 3

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3.1.2 Einstellung des Power Splitters
Die Jumper am Power Splitter sind gemäß Tabelle 1 einzustellen. Mehr zur Einstellung des Power
Splitters ID ISC.ANT.PS-B ist in der entsprechenden Montageanleitung (M40402-xde-ID-B) doku-
mentiert.
Tabelle 1: Einstellung Power Splitter
Trans-
former Power Splitter Phasen- schieber JP1 JP3 JP4 JP5 JP6
not used X X 3-5
4-6 2-4 1-3 2-4 1-2 3-4
Power Splitter
X1: Reader
X2: Antenne
X3: Antenne
X4: 12-24V DC bei Antenne mit dyn.
Antennentuner ID ISC.DAT

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3.1.3 Einstellung des Multiplexer
Am Multiplexer müssen die Jumper JP1-JP8, JP11-JP18 und der DIP- Schalter S1 nach folgender
Darstellung eingestellt werden. Mehr zur Einstellung des Multiplexers ID ISC.ANT.MUX ist in der
entsprechenden Montageanleitung (M30201-xde-ID-B) dokumentiert.
Bild 11: Position DIP-Schalter und Jumper
3.1.3.1 Konfiguration des DIP-Schalter
Der DIP- Schalter sollte laut folgender Tabelle konfiguriert werden:
Tabelle 2: DIP- Schalter Konfiguration
DIP- Schalter S1
12345678
ON OFF OFF ON ----

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3.1.3.2 Jumper Konfiguration
Die Jumper JP1 bis JP8 müssen nach folgender Tabelle gesteckt werden.
Tabelle 3: Konfiguration JP1-8
Jumper Position
Zusätzlich sind die Jumper JP11 bis JP18 zu schließen.
3.1.4 Einstellung der Antennentuner
Die Antenneabgleiche müssen folgendermaßen eingestellt werden:
Tabelle 4: Jumperstellung Antennen Tuner
Funktion Jumper Position
1ΩGütewiderstand JP1 Offen
2ΩGütewiderstand JP2 Offen
Antennenschalter JP3 Offen
Die Jumper bzw. Lötbrücken JP11-14 und JP21-J26 sind offen. (Werkeinstellung)
Die Einstellung ist zu überprüfen. Mehr zur Einstellung des Antennentuners ID ISC.DAT ist in der
entsprechenden Montageanleitung (M40401-xde-ID-B) dokumentiert.

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3.1.5 Konfiguration des Readers
Zum Abgleichen der Antennen ist die Software ISOStart zu öffnen und zunächst die aktuelle Konfi-
guration des Reader auszulesen:
Step Vorgang Hinweis
1ISOStart Software starten
2„Detect“ ausführen
3...dem „New-File Assistent“
folgen...
4...und die aktuelle Reader
Konfiguration auslesen
Danach ist die Betriebsleistung, Transpondereinstellung und der ISO Host Mode einzustellen:
Step Vorgang Hinweis
1„Configuration“ auswählen
2
CFG3: RF-Interface:
“RF-POWER” (hier 8W)
max. 10W einstellen
“Transponders-Drivers”
wählen (hier ISO 15693)
3durch „Write“ speichern
4
CFG4: Transponder
Parameters
Konfigurieren Sie die
Parameter wie folgt
(ISO15693 Mode):
•„Datacoding“ – 1 of 4
•„MOD“ – 10%
•„SUB-CARRIER“ – ASK
•„DATA-RATE“ – High
•„NO-TS“ – 16 Timeslot
•„AFI“ – Disabled

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Step Vorgang Hinweis
5Durch „Write“ speichern
6
CFG1: Interface and Mode
Zum Abgleichen ist der „ISO-
Host Mode“ zu aktivieren
7Durch „Write“ speichern
8
CFG15:
Antenna Multiplexing Ι
Aktivieren Sie „Multiplexing“
Konfigurien Sie die Parameter
wie folgt:
•„Switching Condition“ –
after no response
•„Number of Input
Channels“ – 2 Input
(Dual Mode)
•„MUX-Valid Time“ – 100 x
5 ms
•„Number of Output
Channels“ => 3
9Durch „Write“ speichern
10 Das Programm ISO Start
schließen