Die zentralen Komponenten eines RFID‑Systems

Ein RFID‑System funktioniert nur, wenn alle Bausteine nahtlos zusammenspielen. Dazu gehören die Tags, die Antenne, das Lesegerät und die Software. Jedes Element erfüllt eine spezifische Aufgabe: Tags speichern die Daten, Antennen senden und empfangen Funksignale, Leser interpretieren die Signale und geben sie weiter, und Software verarbeitet die Informationen. In diesem Artikel werden die Komponenten detailliert vorgestellt und erläutert, worauf bei ihrer Auswahl geachtet werden sollte.

RFID‑Tags: das Gedächtnis am Objekt

RFID‑Tags sind kleine elektronische Einheiten, die aus einem Mikrochip und einer Antenne bestehen. Der Chip speichert Daten wie eine Seriennummer oder Zusatzinformationen; die Antenne empfängt Energie vom Reader und sendet Daten zurück. Tags können passiv, batterie‑assistiert oder aktiv sein. Passive Tags beziehen ihren Strom vollständig aus dem Lesefeld; battery‑assisted Tags besitzen eine kleine Batterie, die den Chip versorgt; aktive Tags verfügen über eine Batterie und senden Signale aktiv. Je nach Anwendung variiert auch das Gehäuse: flexible Papieretiketten im Einzelhandel, robuste On‑Metal‑Tags in industriellen Umgebungen oder Glasröhrchen zur Tierkennzeichnung.

Antennen: Brücke zwischen Tag und Reader

Die Antenne überträgt die Energie des Lesers zum Tag und empfängt das rückgestreute Signal. Sie ist daher eine der wichtigsten Komponenten des Systems. Antennen werden auf die jeweilige Frequenz und Anwendung abgestimmt. Stationäre Lesegeräte verfügen oft über großflächige Patch‑ oder Yagi‑Antennen, die eine hohe Reichweite und gerichtete Felder ermöglichen. Handheld‑Geräte nutzen kompakte Monopol‑Antennen. Gemäß RFPage werden Antennen in die Nähe des Readers montiert; Größe und Form hängen von der Anwendung und der Betriebsfrequenz ab. In manchen Geräten sind sie fest integriert, in anderen werden sie über Koaxialkabel verbunden. Für on‑metal Anwendungen gibt es spezielle Antennen mit Ferritabschirmung.

RFID‑Leser: Gehirn der Erfassung

Lesegeräte – auch Interrogatoren genannt – erzeugen das Funkfeld, lesen die Antworten der Tags aus und kommunizieren mit der Backend‑Software. Laut RFPage bestehen Reader aus einem Sender, einem Empfänger und einem Controller, der die Daten an übergeordnete Systeme weiterleitet. Sie verfügen über Schnittstellen wie Ethernet, USB, WLAN oder Mobilfunk. Wichtige Spezifikationen sind die unterstützten Frequenzen, die Sendeleistung (in Europa meist 2 W ERP), die Zahl der Antennenanschlüsse und die unterstützten Protokolle (z. B. Gen2). Moderne Reader können mehrere Antennen ansteuern, d. h. vier oder acht Ports, und verfügen über integrierte Prozessoren für Vorverarbeitung. Der RFPage‑Artikel listet typische Frequenzen: LF‑Reader arbeiten bei 120–150 kHz mit Reichweiten bis 10 cm; HF‑Reader bei 13,56 MHz (0,1–1 m); UHF‑Reader bei 433 MHz oder 865–928 MHz und erreichen 1–12 Meter.

Software und Middleware

Die Hardware allein ist nutzlos, wenn keine Software die Daten verarbeitet. RFID‑Software steuert den Reader, initiiert Lesevorgänge, filtert Rohdaten und speichert sie in Datenbanken. Gemäß RFPage verwalten viele Systeme die Daten lokal oder in der Cloud und stellen Schnittstellen zu ERP‑, WMS‑ oder MES‑Systemen bereit. Middleware übernimmt die Ereignisverarbeitung: Sie erkennt, wenn ein Tag einen Bereich verlässt, ordnet die Daten dem richtigen Objekt zu und stößt Geschäftsprozesse an (z. B. Wareneingang buchen). Für Sicherheitsfunktionen implementiert die Software Zugriffskennwörter, Verschlüsselung und Kill‑Befehle.

Weitere Bausteine: Kabel, Multiplexer und Stromversorgung

Neben den Kernkomponenten sind auch Zubehörteile wichtig. Koaxialkabel verbinden Leser mit entfernten Antennen. Multiplexer erlauben die Ansteuerung von acht oder mehr Antennen über einen einzigen Reader, wodurch sich Lesepunkte kostengünstig erweitern lassen. In komplexen Anlagen, wie Lagerhäusern, versorgen Power‑over‑Ethernet‑Geräte die Reader direkt über das Netzwerk. Für mobile Lösungen werden Reader mit integrierter Batterie und Funkanbindung (z. B. LTE) eingesetzt.

Integration und Auswahlkriterien

Beim Aufbau eines RFID‑Systems sollte zunächst der Anwendungsfall definiert werden: Welche Objekte sollen getaggt werden? Wie groß ist der Lesebereich? Welche Umgebungsbedingungen herrschen (Metall, Flüssigkeiten, extreme Temperaturen)? Danach wählt man die passenden Tags (Formfaktor, Speichergröße, Befestigung), die geeigneten Antennen (Richtcharakteristik, Polarisation), den Reader (Anzahl Ports, Leistung, Schnittstellen) und eine skalierbare Softwarelösung. Auch die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu Frequenzen und Sendeleistung sowie Sicherheitsanforderungen müssen berücksichtigt werden.

Praxisbeispiel: Lagerverwaltung

Ein mittelständisches Unternehmen stattet alle Paletten mit UHF‑Tags aus. An den Toren des Lagers werden Lesegeräte mit vier Antennen installiert, die das komplette Torfeld abdecken. Die Software verarbeitet die Daten in Echtzeit und bucht den Wareneingang automatisch im ERP‑System. Im Lagerinneren nutzen Mitarbeitende Handheld‑Leser mit integrierter Monopol‑Antenne, um einzelne Artikel zu inventarisieren. Das System verhindert Fehlbuchungen, reduziert Suchzeiten und verbessert die Bestandstransparenz.

Fazit

Ein RFID‑System ist mehr als nur ein Tag: Nur im Zusammenspiel von Transpondern, Antennen, Lesegeräten und Software entfalten sich die Vorteile der Technologie. Dabei ist es entscheidend, die Komponenten auf die jeweilige Anwendung abzustimmen und sie in bestehende IT‑Systeme zu integrieren. Die in diesem Beitrag vorgestellten Grundlagen helfen dabei, die richtige Wahl zu treffen und Projekte effizient umzusetzen.

Quellen

• Definition der RFID‑Komponenten (Tag, Antenne, Reader, Software) und Funktionsweise.
• Typen von Tags und ihre Energiequellen.
• Angaben zu Reader‑Frequenzen und Reichweiten.
• Softwarebeschreibung und Datenverarbeitung.