WO2010125158A1 - Vorrichtung und verfahren zur energieversorgung eines rfid-bauteils - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur energieversorgung eines rfid-bauteils Download PDF

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WO2010125158A1
WO2010125158A1 PCT/EP2010/055851 EP2010055851W WO2010125158A1 WO 2010125158 A1 WO2010125158 A1 WO 2010125158A1 EP 2010055851 W EP2010055851 W EP 2010055851W WO 2010125158 A1 WO2010125158 A1 WO 2010125158A1
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rfid
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rfid component
antenna
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PCT/EP2010/055851
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Andreas LÖFFLER
Uwe Wissendheit
Dina Kuznetsova
Heinz GERHÄUSER
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Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • G06K19/0712—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management the arrangement being capable of triggering distinct operating modes or functions dependent on the strength of an energy or interrogation field in the proximity of the record carrier

Definitions

  • Exemplary embodiments according to the invention relate to radio frequency identification systems (RFID systems) and in particular to an apparatus and a method for supplying energy to an RFID component and to an apparatus and a method for detecting a measured variable.
  • RFID systems radio frequency identification systems
  • the field of application of the radio / radio-frequency identification systems relates, for example, to systems for identifying objects and living beings by means of RFID technology or transponder technology.
  • Another area of application includes the wireless reading of data, such as data. Sensor data, using RFID technology.
  • transponder integrated circuit (IC) ICs that can receive analog data from an external sensor. These sensor data can be read out via standard RFID protocols with an RFID reader. Partly this requires an external voltage source (eg battery) if the system is to recall the sensor data at specified times. If no external power source is used, the sensor data can only be created or read at times when an RFID reader is within range to power the system.
  • IC transponder integrated circuit
  • Some systems have predefined integrated sensors (eg temperature only). In many systems, the number of sensors to be connected is limited (eg a maximum of three). Furthermore, most systems can only use sensors that return analog measurements. These analog values will be then converted into digital data in the system (transponder system).
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and a method for supplying energy to an RFID component (radio-frequency identification component), which enables an at least temporary, self-sufficient operation of the RFID component.
  • RFID component radio-frequency identification component
  • An embodiment according to the invention provides a device for powering an RFID component comprising an antenna and an energy store.
  • the energy store is designed to store energy that is induced into the antenna by an alternating electromagnetic field during a first time interval.
  • the energy storage device is designed to provide the RFID component with energy for maintaining its functionality during a later, second time interval, if one by an electromagnetic alternating field During the later, second time interval induced energy is not sufficient to supply the RFID component.
  • Embodiments according to the invention are based on the central idea that an energy induced in the antenna is stored.
  • the stored energy can then be used to power the RFID device at any later time if there is no alternating electromagnetic field of sufficient energy density to induce sufficient energy to power the RFID device.
  • the RFID component can also be operated if, for example, no reading device m is close enough to supply the RFID component with its electromagnetic alternating field.
  • an autonomous operation of the RFID component can be made possible.
  • the device comprises an RFID component, an antenna, an energy store and a data acquisition module.
  • the energy store is designed to store energy that is induced into the antenna by an alternating electromagnetic field during a first time interval. Furthermore, the energy store is designed to supply the RFID component with energy for maintaining its functionality during a later, second time interval if an energy which is induced by an electromagnetic alternating field during the later, second time interval is insufficient to prevent the RFID Supply component.
  • the data acquisition module is configured to detect the measurement size during the second time interval and is configured to provide the measurement size to the RFID component for storage or transmission to a receiver.
  • the energy storage is designed to power the data acquisition module while the meter is being acquired.
  • Some embodiments of the invention include a power management device configured to determine an energy state parameter of the energy storage and to provide the energy state parameter to the RFID device for storage or transmission to a receiver.
  • 1 a, 1 b show a block diagram of a device for powering an RFID component
  • Fig. 2 is a block diagram of an apparatus for
  • FIG. 5 is a block diagram of portions of an RFID sensor system
  • FIG. 6 shows a block diagram of a device for supplying power to an RFID sensor system
  • FIG. 7 is a block diagram of a portion of a
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of an application of an RFID sensor system
  • 9 is a flow chart of a method for supplying power to an RFID component; and 10 is a flowchart of a method for detecting a measured variable.
  • FIG. 1a and 1b show a block diagram of a device 100 for the power supply of an RFID component 102 according to an embodiment according to the invention.
  • the device 100 comprises an antenna 110 and an energy store 120.
  • the antenna 110 is connected to the energy store 120.
  • the energy store 120 stores energy that is induced into the antenna 110 by an alternating electromagnetic field during a first time interval.
  • the energy storage device 120 supplies the RFID component 102 with energy for maintaining its functionality during a later, second time interval when an energy induced by an alternating electromagnetic field during the later, second time interval is insufficient to supply the RFID component 102.
  • the energy store 120 can be connected to the RFID component 102 in order to supply the RFID component 102.
  • the RFID component 102 may be provided with its own antenna 104, as shown in FIG. 1a, for example, to be powered by a reader or receiver, receive data, and / or transmit data to the receiver or reader.
  • the RFID device 102 may be connected to the antenna 110 of the power supply device 100 for being powered by, for example, a reader or receiver, receiving data, and / or data to the device Receiver or the reader to transfer.
  • the system may include another antenna 104 into which energy may be induced to directly supply the RFID device 102 and in which insufficient energy is being generated during the second time interval to supply the RFID To ensure components.
  • the alternating electromagnetic field refers to both an alternating magnetic field, e.g. in the case of RFID components with load modulation, as well as on an electromagnetic wave, which is used eg for RFID components based on a backscatter ring method.
  • the electromagnetic alternating field refers to any form of electromagnetic fields via which energy can be induced or coupled without contact into an RFID component.
  • the functionality of the RFID component 102 can be maintained by the energy storage device 120, even if no device, such as a reading device, is sufficiently close to the RFID component 102 to generate a sufficiently high alternating electromagnetic field in order to inductively or inductively secure the RFID component to supply electromagnetically. Maintaining the functionality may relate, for example, to a time interval directly after a supply end time, during which the energy density of the alternating electromagnetic field falls below a supply threshold at which insufficient energy is induced to supply the RFID component 102. Maintaining functionality, however, primarily refers to a time interval that begins at any time after the end of supply. As a result, the RFID component 102 can be operated independently of the presence of a reader or another source of alternating electromagnetic field at any point in time m. For example, a commissioning of the RFID component 102 in constant or random time intervals will be realized. In other words, the first time interval and the second time interval can follow one another directly or have a time interval.
  • the RFID component 102 may be kept in a standby state or in a standby state, for example, and put into operation as needed, regardless of the presence of a sufficiently strong alternating electromagnetic field.
  • This state of readiness may, for example, be maintained for a period of a few seconds, a few minutes, a few hours or a few days depending on the type and size of the energy store.
  • An energy store 120 can be realized, for example, as a capacitor or accumulator, among other things.
  • the type and dimensioning of the energy storage 120 can be adapted to the needs of the application.
  • the RFID component 102 also called an RFID tag, RFID module or RFID circuit, can, for example, as shown in FIG. 1 a, be a conventional RFID component that does not have a dedicated interface for connecting the device 100 to the Having power supply.
  • the device 100 may be designed for power supply in order to be connected to the RFID component 102 together with the antenna of the RFID component 102.
  • the power supply device 100 may use the antenna terminals of the RFID device 102, wherein the RFID device 102, as already described, the antenna 110 the device 100 is used for power supply or has its own antenna 104.
  • the RFID component 102 can have its own interface via which the RFID component 102 can be supplied, to which the device 100 for the power supply can be connected.
  • the device 200 comprises an RFID component 102, an antenna 110, an energy store 120 and a data acquisition module 210.
  • the antenna 110 is connected to the energy store 120, the energy store 120 is connected to the RFID component 102 and the data acquisition module 210 and the data acquisition module 210 is connected to the RFID component 102.
  • the energy store 120 stores energy that is induced into the antenna 110 by an electromagnetic alternating field during a first time interval. Furthermore, the energy storage 120 provides the RFID component 102 with energy for maintaining its functionality during a later, second time interval when an energy induced by an electromagnetic alternating field during the later, second tent interval is insufficient to supply the RFID component 102.
  • the data acquisition module 210 detects ⁇ the measured quantity during the second time interval, and provides the measured quantity to the RFID component 102 for storing or transmitting to a receiver ready. In doing so, the energy storage device 120 supplies the data acquisition module 210 with energy during the acquisition of the measured variable.
  • the RFID component 102 can have its own antenna 104 or, as already described in FIG. 1 b, use the antenna 110 of the energy store 120 to supply data receive, transfer data or, in the case of sufficient to be energized by a strong alternating electromagnetic field.
  • measurement variables can be detected by the data acquisition module 210 and provided to the RFID component 102, even if no reader or another source of alternating electromagnetic field has an alternating electromagnetic field provides a sufficient energy density for the supply. Detected measurement variables can be determined in this way e.g. be stored by the RFID component 102 and read out at a later date with a reader.
  • the data acquisition module 210 may include one or more sensors, e.g. for temperature, humidity, pressure or acceleration, a microphone, an image sensor and / or a timer.
  • sensors e.g. for temperature, humidity, pressure or acceleration, a microphone, an image sensor and / or a timer.
  • the electromagnetic alternating field in the first time interval may have a higher energy density than an energy density of the alternating electromagnetic field in the second time interval. However, this need not necessarily be the case, since an alternating field with a lower energy density can be sufficient to charge the energy store 120, but at the same time is not sufficient to supply the RFID component 102.
  • the power management device may determine an energy state parameter of the energy storage and provide it to the RFID device for storage or transmission to a receiver.
  • the energy state parameter can be, for example, a charging voltage or a charging current of the energy store (for example the voltage between the electrodes, if the energy store is a capacitor) or another variable, which reflects the state of charge and / or the remaining energy m the energy storage.
  • This value or a quantity derived therefrom can be transmitted, for example, to a reading device or read out by a reading device, and thereby, for example, it can be determined how long the RFID component or the entire device (eg RFID component, data acquisition module, energy management device) can work independently after removing the reader.
  • the energy management device can, for example, supply the RFID component with energy via an antenna interface.
  • the energy management device can simulate a power supply of the RFID component by a reading device via the antenna of the RFID component.
  • the antenna interface of the RFID component can be connected to the antenna of the RFID component and to the energy management apparatus.
  • the RFID module can be powered either by a reading device or the Energysciences- Ein ⁇ chtung and the associated energy storage with energy.
  • the energy management device can be designed to monitor and control the supply of the RFID component and, for example, to activate a supply through the energy store.
  • the power management device can perform a DC / DC conversion to provide a constant voltage and to use as much energy from the energy storage.
  • the higher-level processing system eg the reading device or a host system connected thereto or a connected main computer
  • the control module can control a storage of data m the RFID component.
  • measured variables of a data acquisition module m detected by the control module can be stored in the RFID component.
  • the control module can for this purpose be connected directly to the antenna of the RFID component (or the antenna of the device for power supply, if it is used by the RFID component) and thus address the RFID component via the antenna interface.
  • control module can simulate a reading device via the antenna interface of the RFID component and thereby write data into the memory of the RFID component.
  • the antenna interface of the RFID component can be connected to the antenna of the RFID component and control module.
  • the RFID module can be addressed either by a reader or the control module.
  • the control module can for this purpose use the same protocol and / or the same (frequency) modulation as a reader.
  • control module can for example generate a carrier signal in order to provide an energy provided by the energy store or the energy management device for supplying the RFID component to the RFID component at an antenna interface of the RFID component based on the generated carrier signal for supply.
  • the control module can supply the RFID module with energy from the energy storage just as if a reader were nearby.
  • the energy can be coupled in via the high-frequency carrier.
  • the carrier generation can be taken over by the control module (or directly by the energy management device).
  • a power management voltage can also be connected directly to the RFID component.
  • the control module can, for example, also be separated and integrated into the power management, and the data acquisition module can already be integrated in the RFID component (eg transponder with integrated sensor).
  • the overall system 300 includes an RFID sensor system 200 including i.a. the antenna 110 and the data acquisition module 210, an RFID reader 310 with antenna 312 and a host system 320.
  • the flow of information is directed from the RFID sensor system 200 to the RFID reader 310 and from there to the host system 320.
  • the RFID reader 310 can be connected to the host system 320 and the RFID reader 310 can exchange data with the RFID sensor system via an alternating electromagnetic field.
  • the RFID reader 310 can supply the RFID sensor system 200 with energy via the alternating field and charge the energy store of the RFID sensor system 200.
  • viewing an entire system for acquisition and transmission of (sensor) data involves multiple units.
  • the RFID sensor system 200 can temporarily record autonomously (sensor) data and write it (internally) into the memories of one or more conventional standardized RFID components or RFID transponders, which can be read out by means of RFID technology.
  • the RFID reader 310 designates a generally available standard RFID reader which can wirelessly read out the sensor data stored in the RFID transponder 200 (RFID sensor system).
  • the host system 320 designates a system used after the RFID reader, which stores the data of the RFID readers, especially the sensor data, further processed and passed on.
  • An example of a host system may be a PC or a server (not the subject of the invention).
  • the information flow in FIG. 3 shows an example of the path of the sensor data from the RFID sensor system 200 to the evaluating host system 320.
  • the RFID sensor system 400 comprises an RFID component 102, an antenna 110, an energy store 120, a data acquisition module 210, an energy management device 410 and a control module 420.
  • the RFID component 102 is connected to the antenna 110, the energy management 410 and the control module 420, the energy storage 120 is connected to the power management 410, the power management 410 is connected to the control module 420 and the data acquisition module 210, and the data acquisition module 210 is also connected to the control module 420.
  • the antenna 110 is connected to the energy store 120 via the power management 410 and can be used to charge the energy store 120.
  • the entire RFID sensor system 400 can be supplied with energy via the antenna 110 if a sufficiently strong alternating electromagnetic field is present at the location of the antenna 110.
  • the data acquisition module 210 may detect one or more metrics 402.
  • the detected measured variables 402 can be provided by the data acquisition module 210, for example, directly or via the control module 420 to the RFID component 102.
  • the control module 420 can for example simulate a reading device and thereby store the measured variables or even processed measured quantities in the RFID component 102.
  • the RFID sensor system 400 comprises at least one antenna 110 and at least one RFID tag IC or RFID component 102. Taken together, the combination of antenna 110 and RFID tag IC 102 may be a conventional standard RFID transponder which is widely available in this form. The energy for operating a conventional RFID transponder wins the RFID transponder, for example, from the generated energy field of the RFID reader, ie the RFID transponder requires no additional energy source.
  • an innovation arises, for example, from the expansion of the existing combination (components antenna and RFID tag) by the components control module, power management, energy storage and / or data acquisition module (for example, sensors) to an RFID sensor system.
  • An advantage of this architecture is, for example, the use of a conventional standard RFID transponder, which can be read by conventional standard RFID readers and by the proposed extension by several components (control module, power management, energy storage and data acquisition module or sensors) , allows a wider range of application.
  • RFID transponders Of conventional standard RFID transponders, it is often generally readable and writable (wireless) only by an RFID reader, i. Often only previous data written to the transponder or the RFID component can be read out again. Frequent use of RFID transponders can be found, for example, in logistics.
  • the described concept can now expand, for example, the use of conventional standard RFID transponders by integrating the components control module, data acquisition module, power management and / or energy storage. There may therefore be some new functionalities and advantages over known concepts.
  • an automatic recording of data from at least one data acquisition module can take place.
  • the dates to which the data the data acquisition units are to be retrieved For example, air pressure every hour and temperature every minute. Reading the data (coming from the data acquisition module or from sensors) can be done with a conventional standard RFID reader if a conventional standard RFID tag IC or standard RFID component is used.
  • a flexible use of different data acquisition modules such as sensors or the like, which also differ in terms of their interface used (analog, digital (eg SPI)) to the control module.
  • a simultaneous recording of temperature sensor data (analog data), time (digital, SPI) and air pressure (digital, I 2 C) can take place.
  • the RFID reader can, for example, query the energy state of the RFID sensor system in order to determine the (residual) duration of the autonomous operation of the RFID sensor system.
  • the RFID sensor system 500 includes an antenna module 510, a power management 410, an energy storage 120, an RFID component or RFID tag 102, a control module 420, a data acquisition module 210 and optionally a Zeitschreibwachtungvor ⁇ chtung 520.
  • the antenna module 520 is with the power management device 410, the RFID component 102 and the control module 420, the power management 410 is connected to the energy storage 120 and the optional time Monitoring device 520, the control module is connected to the RFID component 102, the optional time monitoring device 520 and the data acquisition module 210.
  • the antenna module 510 includes 1 to n antennas (as shown by reference numerals 104 and 110) that may be associated with the power management 410 and the energy storage 120 and / or the RFID component 102, the control module 420, and the data acquisition module 210.
  • the data acquisition module 210 includes 1 to n sensors 430 and may detect one or more physical or chemical measurements 402.
  • two portions of 502 r 504th Subarea 1 essentially comprises the energy supply of the RFID sensor system, and subarea 2 includes, inter alia, the control module and the data acquisition module (sensors), as well as the RFID component 102.
  • subarea 1 includes, for example, the principle of temporary operation of the system, i. the intermediate storage of the energy from the charging process (from the surrounding energy field of the RFID reader or other sources) and the provision of energy for the temporary self-sufficient operation of the RFID sensor system.
  • Subarea 2 includes, for example, the information technology structure of the RFID sensor system. This involves the data flow of the data from the data acquisition units or the sensor data, to storage, for example, in one or more conventional, standardized RFID tags of the system.
  • the RFID sensor system 500 may include a time monitoring device 520.
  • the time-monitoring device 520 can, for example, determine the point (s) of time at which one or more measured variables 402 are to be detected.
  • the time monitoring device 520 with the power management 410 and / or the troll module 420 connected.
  • the energy management device 410 can ensure that the time monitoring device 520 is permanently supplied with energy directly from the alternating electromagnetic field or by energy from the energy store when the alternating electromagnetic field does not have a sufficient energy density.
  • the time monitoring device 520 can be provided, for example, by a signal to the energy management device 410 and / or to the control module 420 of a power supply of the RFID sensor system by the energy store 120 and activate a detection of the measured variable 402 by a sensor 430 of the data acquisition module 210.
  • the time monitoring device 520 may be part of the control module 420, part of the power management device 410, or a separate unit as shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 shows the partial area 502 for supplying energy to the RFID sensor system 500 (subarea 1) in more detail.
  • the figure shows the antenna module 510 with 1 to n antennas, a plurality of energy stores 120 (1 to m), and a voltage rectification and / or voltage multiplier 610, a power monitor 620 and a power supply device 630 with one or more DC / DC Converters 632 (DC-DC converter) and one or more voltage outputs 634 (output voltage 1 to k).
  • the voltage rectification / voltage multiplier 610, the power monitoring device 620, and the power supply device 630 may be part of the power management device 410.
  • the antenna module 510 is connected to the voltage rectification / voltage multiplier 610, the voltage rectification / voltage multiplier 610 is connected to the one or more energy stores 120 via one or more switches 612 that can be controlled by the energy monitor 620, for example the energy storage devices 120 are connected to the power supply device 630.
  • this example concerns the power supply of the temporarily autonomously operating system, so that the RFID sensor system can operate correctly for a defined (application-dependent) period of time.
  • the sub-area energy supply can in this example be roughly subdivided into two parts.
  • the first part comprises one or more antennas (1 n), via which the system can be supplied with energy or charged.
  • the second part can be described as energy management and energy storage.
  • the components energy management and energy storage comprise several task areas or modules.
  • the current fed in via the antenna (s) can be rectified so that a DC voltage is available to the system.
  • voltage multiplier circuits can additionally be used. If, for example, a separate voltage converter (DC / DC converter) is used for each energy store, the efficiency can be increased.
  • the Energy Monitor 620 can permanently monitor the power available in the system. On the one hand, the module 620 can regulate the component energy storage 120 (energy storage 1 m), on the other hand 620 energy status data (energy status parameter) can be made available to this module for storage in the RFID tag (which can be entered into the tag / RFID component with the aid of the control module ), which can then inform the reading device of the energy status of the RFID sensor system.
  • the energy store 120 may consist of at least one or more energy stores 1 to m, which may be switched on or off depending on the energy condition of the system.
  • the dimensioning of the energy stores 120 can be Depending on the application, as well as the number of energy storage.
  • the connection and disconnection of the individual energy storage 120 can take over the module energy monitoring 620.
  • the concept with several energy storage devices can make it easier to start up the system so that it is ready sooner, as it is primarily the smaller energy storage devices that can be charged first.
  • the power supply (s) 630 may access the existing energy storage devices 120 and may generate, for example, one or more constant output voltages I ... k for the overall system. The generation of one or more output voltages can be done in different ways.
  • highly efficient DC / DC converters 632 which already from a low input voltage of, for example, less than 100 mV, have a defined (usually higher) operating voltage (eg 3.3 V) ) can be used.
  • a DC / DC converter for the sum of all energy storage, or to use a separate DC / DC converter after each individual energy storage.
  • An advantage of this procedure can lie in a higher energy yield from the respective energy storage.
  • the DC / DC voltage converters can have a high efficiency. As an example, from voltages in the energy storage devices in the range from 1.8 V to 5.5 V, a constant system voltage of 3.3 V is generated.
  • a second DC / DC converter can be used for the voltage range below 1.8V, which can generate a constant output voltage of 3.3V at input voltages of less than 100mV to 1.8V. This can be used for effective utilization of the energy storage.
  • a constant system voltage is important for the operation of the components, for example, from subarea 2 (data acquisition module, RFID component, etc.).
  • the RFID Sensor system Due to the interaction of these above-mentioned modules for supplying power to the RFID sensor system, the RFID Sensor system, for example, work properly self-sufficient for a definable period of time.
  • Fig. 7 shows the portion 504, which i.a. the control module and the data acquisition module (sensor) comprises (subarea 2).
  • the figure shows the antenna module 510 with 1 to n antennas 104, one or more RFID components 102, the control module 420 and the data acquisition module 210 with 1 to m sensors 430 for detecting one or more physical or chemical parameters 402.
  • the 1 to n antennas 104 of the antenna module 510 may correspond to the 1 to n antennas of FIG. 6 or additional additional antennas to those shown in FIG. 6 antennas.
  • the data acquisition module 210 or each individual sensor 430 is connected to the control module 420, the control module 420 is connected to the one or more RFID components 102 and optionally to the 1 to n antennas or the antenna module 510 and the RFID components 102 are connected to the 1 to n antennas or the antenna module 510.
  • a separate antenna 104 may be provided for each RFID component 102.
  • this subarea (subarea 2) of the RFID sensor system deals, among other things, with methods for the information technology aspects. This concerns, for example, the question of how the recorded sensor data are interrogated, possibly preprocessed and buffered, before the (sensor) data then reach a higher-level host system by reading, for example with the aid of an RFID reader.
  • the control module can on the one hand enable the writing and reading of conventional RFID tag ICs without the use of RFID readers or the RFID air interface, ie it can be a simultaneous modulation (data to the RFID tag IC) and Demodulation (data from the RFID tag IC) of the data take place.
  • the control module for example, the recording or processing the data of the connected data acquisition units take over.
  • the data acquisition module can include all data acquisition units (eg sensors) 1 m of the RFID sensor system. In principle, every available sensor can be used. In this case, for example, the term sensor refers to any system that outputs at least one value (eg analog, time-contingent, time-discrete or digital) at an exact point in time.
  • the voltage supply of the sensors can be provided by subsection 1 (the power supply).
  • the control module may receive one or more values from one or more connected data acquisition modules (eg, sensors). These received values can be processed in the control module, for example including falls, analog to digital conversion of an analog sensor value or the recording ei ⁇ nes digital value.
  • this module can control the connected RFID tags (ICs) 1 k, ie the control module can be responsible for the storage of the (processed) data of the data acquisition units into the data memories of the RFID tags.
  • the data describing the energy status of the RFID sensor system can also be written to one or more RFID tag ICs via the control module. If the memory of the RFID tags is not sufficient, because, for example, too many (sensor) data is available, the control module can take over the function of a temporary buffer. This can be emptied or the data can be written to the RFID tag ICs as soon as the RFID tags have been read out by an RFID reader. Thereby, a method for (temporary) storage (rewriting and verification by re-reading), for example, of data from data acquisition units in conventional RFID tag ICs, without including the air interface.
  • RFID component can be at least one conventional RFID tag
  • This RFID tag represents, for example, the
  • any values can be stored in principle via the control module.
  • the antennas connected to the RFID tags can be communicated with an RFID reader and thus the values read out or also changed (by the reader).
  • the antenna module consists of at least one antenna. These antennas together with the RFID tags (ICs) can represent functioning RFID transponders.
  • the RFID tag ICs can now be read out, for example, with the aid of these antennas wirelessly through an RFID reader. This allows the acquired (sensor) data from the data acquisition module to be transferred wirelessly to a higher-level system.
  • one antenna is determined for each RFID tag IC, but it is also conceivable, for example, that when using the same transmission principle, only one antenna can be used for a plurality of RFID tag ICs.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of an application 800 of an RFID sensor system 400 according to an embodiment according to the invention.
  • the figure shows an exemplary scenario for use with the RFID sensor system 400.
  • the RFID sensor system 400 is poured into liquid screed to determine the humidity and temperature over time of the screed. From this information on the correct drying phase of the screed can be derived.
  • an inductively operating RFID transmission method is used (eg load modulation / alternating magnetic field).
  • the RFID sensor system 400 itself consists of an antenna 110 and an RFID tag IC 102, as well as a temperature and humidity sensor 210, two energy stores 120 (capacitors), power management 410 and control module 420 exemplary sequence of this scenario for the temporary self-sufficient operation of the RFID sensor system 400, how the storage of the data in the transponder IC 102, without including the air interface described.
  • an RFID reader 310 reads the sensor data stored in the RFID transponder of the RFID sensor system (from the previous measurement period).
  • the RFID reader can determine the state of charge (how much energy is still available) of the RFID sensor system (by reading the RFID transponder of the RFID sensor system).
  • the reader determines that the RFID sensor system has sufficient energy for its intended purpose, then the reader can be removed or the (power) field generated by the reader can be turned off. If it is determined that there is too little energy in the RFID sensor system, then the reader can still generate an (energy) field to charge the RFID sensor system. The injected energy is stored in the RFID sensor system. By using the charge control, the current state of the energy supply can be written into the RFID transponder of the RFID sensor system. The reader can read this energy state parameter again and determine whether the energy storage is to be charged further.
  • the reader can initiate the start of the RFID sensor system (data acquisition). Just as well, the start of the data acquisition can be triggered automatically, for example by reaching a certain energy threshold.
  • the RFID sensor system can now work independently (without external power supply). At given times, the sensor data (here temperature and humidity) can be queried, possibly preprocessed and buffered. The storage takes place either in the RFID transponder, for example directly, or in the intermediate memory of the arithmetic unit used (part of the control unit). troll module), if the RFID transponder does not have sufficient storage space for all sensor data.
  • the energy storage of the RFID sensor system emptied accordingly faster or slower.
  • the RFID sensor system can then be read out again by the read device.
  • Some exemplary embodiments according to the invention relate to a device for powering an RFID component.
  • the device comprises an antenna, an energy store and an energy management device.
  • the energy store stores energy that is induced by an alternating electromagnetic field during a first time interval in the antenna.
  • the energy storage device supplies the RFID component with energy for maintaining its functionality during a later, second time interval if an energy that is induced or coupled in by an alternating electromagnetic field during the later, second time interval is insufficient to supply the RFID component.
  • the power management device determines an energy state parameter of the energy storage and provides the energy state parameter to the RFID device for storage or transmission to a receiver.
  • Some embodiments according to the invention relate to an RFID reader for providing an energy state information of an RFID component.
  • the receiver has an energy state information provider which is designed to provide the energy state information of the RFID component based on an energy state parameter received from the RFID component.
  • 9 shows a flow chart of a method 900 for the energy supply of an RFID component according to an exemplary embodiment according to the invention.
  • the method 900 includes storing 910 energy and providing 920 the RFID device with the stored energy.
  • energy is stored 910, which is induced by an electromagnetic alternating field during a first time interval in an antenna.
  • the RFID component is supplied 920 with the stored energy for maintaining its functionality during a later, second time interval, when an energy which is induced by an electromagnetic alternating field during the later, second time interval is insufficient to supply the RFID component ,
  • the method 1000 includes storing 910 energy, supplying stored energy to an RFID device 920, acquiring 1030 the metric by a data acquisition module, and providing 1040 the data acquisition module during acquisition of the metric with stored energy.
  • energy is stored 910, which is induced by an electromagnetic alternating field during a first time interval in an antenna.
  • the RFID component is supplied with stored energy for maintaining its functionality during a later, second time interval when an energy induced by an electromagnetic alternating field during the later, second time interval is insufficient to supply the RFID component.
  • Some exemplary embodiments according to the invention relate to a temporarily autonomously operating transponder or, in other words, to methods and devices for energy management for temporarily autonomous provision of energy for a transponder system (RFID component) and for storing (sensor ) Data, eg in a Coin-based RFID transponder IC without inclusion of the air interface.
  • RFID component transponder system
  • sensor sensor
  • the described concept relates, for example, to methods and devices for inductive or electromagnetic charging of a transponder system or, as hitherto referred to, of an RFID sensor system in order to enable timely self-sufficient deterministic operation of one or more data acquisition units (eg sensors) and transmission of the recorded ones Data (for example, sensor data) using RFID technology to enable.
  • data acquisition units eg sensors
  • Data for example, sensor data
  • RFID sensor system for example, enable an energy-autonomous operation of one or more data acquisition units (eg sensors) over an application-specific fixed period of time, without the use of external energy sources.
  • the (sensor) data are transmitted wirelessly to a higher-level system (for example an RFID reader or the host system connected thereto) by using an RFID transponder (RFID component) by means of RFID technology, for example.
  • a higher-level system for example an RFID reader or the host system connected thereto
  • RFID transponder RFID component
  • RFID technology for example.
  • the type of connection of the sensors or, more generally, of data acquisition units is in this case basically open, i. All possible transmission protocols can be integrated. In principle, there is no limit to the type and number of sensors or data acquisition units.
  • a use of common standard RFID tags (including standard protocol) for data transmission to a standard RFID reader can be made possible.
  • all types of sensor or data acquisition types can be integrated.
  • the measurement times can be determined deterministically and individually for each data acquisition unit.
  • the period in which the system works temporarily self-sufficient can be determined application-specific. Furthermore, the system offers the possibility for new services and thus forms the basis for the emergence of new areas of application.
  • consideration of an entire system for acquisition and transmission of (sensor) data includes multiple units.
  • the RFID sensor system which temporarily stores data (sensor) and writes (internally) into the memories of one or more conventional standardized RFID transponders, which can be read out by means of RFID technology.
  • the RFID reader which may designate a generally available standard RFID reader, can wirelessly read out the sensor data stored in the RFID transponder (RFID sensor system).
  • the host system which can designate a system used according to the RFID reader, can further process and pass on the data of the RFID reader, especially the sensor data.
  • An example of a host system may be a PC or a server.
  • the scheme according to the invention can also be implemented in software.
  • the implementation may be on a digital storage medium, in particular a floppy disk or a CD with electronically readable control signals, which may cooperate with a programmable computer system such that the corresponding method is executed.
  • the invention thus also consists in a computer program product with program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to the invention when the computer program product runs on a computer.
  • the invention can be realized as a computer program with a program code for carrying out the method when the computer program product runs on a computer.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Energieversorgung eines RFID-Bauteils umfasst eine Antenne und einen Energiespeicher. Der Energiespeicher speichert Energie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld während eines ersten Zeitintervalls in die Antenne induziert wird. Des Weiteren versorgt der Energiespeicher das RFID-Bauteil zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität während eines späteren, zweiten Zeitintervall mit Energie, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld während des späteren, zweiten Zeitintervalls induzierte Energie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil zu versorgen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Energieversorgung eines RFID-
Bauteils
Beschreibung
Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf Radiofrequenz-Identifikationssysteme (RFID-System) und im besonderen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ener- gieversorgung eines RFID-Bauteils sowie auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Messgroße.
Das Anwendungsgebiet der Radio-/Hochfrequenz- Identifikationssysteme bezieht sich beispielsweise auf Sys- teme zum Identifizieren von Objekten und Lebewesen durch RFID-Technologie oder Transponder-Technologie . Em weiteres Anwendungsgebiet umfasst das drahtlose Auslesen von Daten, wie z.B. Sensordaten, mittels RFID-Technologie .
Es sind einige Systeme zur drahtlosen Übertragung von (Sensor-) Daten mittels RFID-Technologie bekannt. Zum Beispiel existieren Transponder-ICs (IC: integrated circuit, integrierte Schaltung) , die analoge Daten eines externen Sensors aufnehmen können. Diese Sensordaten können über RFID- Standardprotokolle mit einem RFID-Lesegerat ausgelesen werden. Teilweise wird hierfür eine externe Spannungsquelle (z.B. Batterie) benotigt, wenn das System zu festgelegten Zeitpunkten die Sensordaten abrufen soll. Wird keine externe Spannungsquelle benutzt, können die Sensordaten nur zu den Zeitpunkten erstellt bzw. ausgelesen werden, wenn ein RFID-Lesegerat in Reichweite ist, um das System mit Energie zu versorgen. Einige erhaltliche Systeme besitzen vorgegebene integrierte Sensoren (z.B. nur Temperatur) . Auch ist bei vielen Systemen die Anzahl der anzuschließenden Senso- ren begrenzt (z.B. maximal drei) . Des Weiteren können bei den meisten Systemen nur Sensoren eingesetzt werden, die analoge Messwerte zurückgeben. Diese analogen Werte werden dann im System (Transpondersystem) in digitale Daten gewandelt.
Bei bekannten Systemen ist somit oft die Verwendung von ex- ternen Spannungsversorgungen wie Batterien notwendig. Zusätzlich gibt es eine begrenzte Anzahl von Sensoreingängen des Systems, z.B. die Beschränkung auf einen Sensor. Der Anschluss von externen Sensoren beschränkt sich auf eine bestimmte Anschlussart,- z.B. auf rein analoge Sensorein- gangssignale oder nur SPI (Serial Peripheral Interface, Serielle Peripherie-Schnittstelle) . Des Weiteren können Sensordaten nur zu den Zeitpunkten bestimmt werden, an denen ein RFID-Lesegerät vorhanden ist, da dieses dem System ein magnetisches Wechselfeld als Energiequelle zur Verfügung stellt. Außerdem sind bestehende Systeme meist nur auf einen Sensortypen (z.B. Temperatur) festgelegt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Energieversorgung eines RFID-Bauteils (Radiofrequenz-Identifikations-Bauteil) zu schaffen, die einen zumindest zeitlich begrenzten, autarken Betrieb des RFID-Bauteils ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2, 19 oder 20 und ein Verfahren gemäß Anspruch 21 oder 22 gelöst .
Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Energieversorgung eines RFID-Bauteils, die eine Antenne und einen Energiespeicher umfasst. Der Energiespeicher ist ausgelegt, um Energie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld während eines ersten Zeitintervalls in die Antenne induziert wird, zu speichern. Des Weiteren ist der Energiespeicher ausgelegt, um das RFID- Bauteil zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität während eines späteren, zweiten Zeitintervalls mit Energie zu versorgen, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend des spateren, zweiten Zeitintervalls induzierte E- nergie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil zu versorgen.
Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung basieren auf dem Kerngedanken, dass eine in die Antenne induzierte Energie gespeichert wird. Die gespeicherte Energie kann dann zur Versorgung des RFID-Bauteils zu einem beliebigen spateren Zeitpunkt herangezogen werden, wenn kein elektromagnetisches Wechselfeld mit ausreichender Energiedichte vorhanden ist, um ausreichend Energie zu induzieren, um das RFID- Bauteil zu versorgen. Dadurch kann das RFID-Bauteil auch betrieben werden, wenn beispielsweise kein Lesegerat m der Nahe ist, um das RFID-Bauteil durch sein elektromagnetisches Wechselfeld zu versorgen. Somit kann ein autarker Be- trieb des RFID-Bauteils ermöglicht werden.
Einige Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen einer Messgroße. Die Vorrichtung umfasst ein RFID-Bauteil, eine Antenne, einen Energiespeicher und ein Datenerfassungsmodul. Der Energiespeicher ist ausgelegt, um Energie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend eines ersten Zeitintervalls in die Antenne induziert wird, zu speichern. Des Weiteren ist der Energiespeicher ausgelegt, um das RFID- Bauteil zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität wahrend eines spateren, zweiten Zeitintervalls mit Energie zu versorgen, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend des spateren, zweiten Zeitintervalls induzierte E- nergie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil zu versorgen. Das Datenerfassungsmodul ist ausgelegt, um die Messgroße wahrend des zweiten Zeitintervalls zu erfassen, und ist ausgelegt, um die Messgroße dem RFID-Bauteil zum Speichern oder Übertragen an einen Empfanger bereitzustellen. Der E- nergiespeicher ist dabei ausgelegt, um das Datenerfassungs- modul wahrend des Erfassens der Messgroße mit Energie zu versorgen. Einige Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen eine Energieverwaltungsvorrichtung, die ausgelegt ist, um einen Energiezustandsparameter des Energiespeichers zu ermitteln, und um den Energiezustandsparameter dem RFID- Bauteil zum Speichern oder Übertragen an einen Empfanger bereitzustellen .
Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren naher erläutert. Es zeigen:
Fig. Ia, Ib ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Energieversorgung eines RFID-Bauteils;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum
Erfassen einer Messgrόße;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines RFID-
Sensor-Systems;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines RFID-Sensor-Systems;
Fig. 5 ein Blockschaltbild von Teilbereichen eines RFID-Sensor-Systems;
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Energieversorgung eines RFID-Sensor-Systems;
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Teilbereichs eines
RFID-Sensor-Systems;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Anwendung eines RFID-Sensor-Systems;
Fig. 9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Energieversorgung eines RFID-Bauteils; und Fig. 10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Messgröße.
In der vorliegenden Anmeldung werden teilweise für Objekte und Funktionseinheiten, die gleiche oder ähnliche funktionelle Eigenschaften aufweisen, gleiche Bezugszeichen verwendet .
Fig. Ia und Ib zeigen ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 100 zur Energieversorgung eines RFID-Bauteils 102 entsprechend einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Antenne 110 und einen Energiespeicher 120. Die Antenne 110 ist mit dem Energiespeicher 120 verbunden. Der Energiespeicher 120 speichert Energie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld während eines ersten Zeitintervalls in die Antenne 110 induziert wird. Des Weiteren versorgt der Energiespeicher 120 das RFID- Bauteil 102 zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität während eines späteren, zweiten Zeitintervall mit Energie, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld während des späteren, zweiten Zeitintervalls induzierte Energie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil 102 zu versorgen.
Der Energiespeicher 120 kann mit dem RFID-Bauteil 102 ver- bunden werden, um das RFID-Bauteil 102 zu versorgen.
Das RFID-Bauteil 102 kann mit einer eigenen Antenne 104 ausgestattet sein, wie in Fig. Ia gezeigt, um beispielsweise von einem Lesegerät oder Empfänger mit Energie versorgt zu werden, Daten zu empfangen und/oder Daten an den Empfänger oder das Lesegerät zu übertragen. Alternativ kann das RFID-Bauteil 102, wie in Fig. Ib gezeigt, mit der Antenne 110 der Vorrichtung 100 zur Energieversorgung verbunden sein, um darüber beispielsweise von einem Lesegerät oder Empfänger mit Energie versorgt zu werden, Daten zu empfangen und/oder Daten an den Empfänger oder das Lesegerät zu übertragen. In anderen Worten, kann das System eine weitere Antenne 104 umfassen, in die Energie induziert werden kann, um das RFID-Bauteil 102 direkt zu versorgen, und in die wahrend des zweiten Zeitmtervalls nicht ausreichend Energie mdu- ziert wird, um eine Versorgung des RFID-Bauteils zu gewährleisten.
Das elektromagnetische Wechselfeld bezieht sich beispielsweise sowohl auf ein magnetisches Wechselfeld, das z.B. bei RFID-Bauteilen mit Lastmodulation verwendet wird, als auch auf eine elektromagnetische Welle, die z B bei RFID- Bauteilen, die auf einem Ruckstreuverfahren (backscatte- ring) basieren, verwendet wird. In anderen Worten, das e- lektromagnetische Wechselfeld bezieht sich auf jegliche Form von elektromagnetischen Feldern über die Energie kontaktlos in ein RFID-Bauteil induziert oder eingekoppelt werden kann.
Durch den Energiespeicher 120 kann die Funktionalität des RFID-Bauteils 102 aufrechterhalten bleiben, auch wenn kein Gerat, wie beispielsweise ein Lesegerat, ausreichend nahe am RFID-Bauteil 102 ist, um ein ausreichend hohes elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen, um das RFID-Bauteil induktiv oder elektromagnetisch zu versorgen. Die Aufrecht- erhaltung der Funktionalität kann sich dabei z.B. auf ein Zeitintervall direkt nach einem Versorgungsendzeitpunkt beziehen, bei dem die Energiedichte des elektromagnetischen Wechselfeldes unter eine Versorgungsschwelle fallt, bei der nicht mehr ausreichend Energie zur Versorgung des RFID- Bauteils 102 induziert wird. Die Aufrechterhaltung der Funktionalltat bezieht sich aber vor allem auf ein Zeitintervall, das zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Versor- gungsendzeitpunkt beginnt. Dadurch kann das RFID-Bauteil 102 unabhängig von der Anwesenheit eines Lesegeräts oder einer anderen Quelle eines elektromagnetischen Wechselfelds zu einem beliebigen Zeitpunkt m Betrieb genommen werden. Beispielsweise kann auch eine Inbetriebnahme des RFID- Bauteils 102 in konstanten oder zufälligen Zeitabstanden realisiert werden. In anderen Worten, das erste Zeitmter- vall und das zweite Zeitintervall können direkt aufeinander folgen oder einen zeitlichen Abstand aufweisen.
Dadurch kann beispielsweise nicht nur ein sicherer Ab- schluss einer begonnenen Operation zu dem Zeitpunkt, an dem das elektromagnetische Wechselfeld nicht mehr ausreicht, um das RFID-Bauteil 102 zu versorgen, gewährleistet werden, sondern vor allem auch weitere Operationen oder Funktionen zu diesem oder einem spateren Zeitpunkt durchgeführt werden.
Durch die Aufrechterhaltung der Funktionalltat des RFID- Bauteils 102 kann das RFID-Bauteil 102 beispielsweise in einem Bereitschaftszustand oder Standby-Zustand gehalten werden und bei Bedarf, unabhängig von der Anwesenheit eines ausreichend starken elektromagnetischen Wechselfelds, in Betrieb genommen werden. Dieser Bereitschaftszustand kann beispielsweise je nach Art und Große des Energiespeichers für einen Zeitraum von einigen Sekunden, einigen Minuten, einigen Stunden oder einigen Tage aufrechterhalten bleiben.
Ein Energiespeicher 120 kann unter anderem beispielsweise als Kondensator oder Akkumulator realisiert werden. Die Art und Dimensionierung des Energiespeichers 120 kann dabei dem Bedarf der Anwendung angepasst werden.
Das RFID-Bauteil 102, auch RFID-Tag, RFID-Modul oder RFID- Schaltung genannt, kann beispielsweise, wie in Fig. Ia ge- zeigt, ein herkömmliches RFID-Bauteil sein, das keine eigens vorgesehene Schnittstelle zum Anschließen der Vorrichtung 100 zur Energieversorgung aufweist. In diesem Fall kann die Vorrichtung 100 zur Energieversorgung ausgelegt sein, um gemeinsam mit der Antenne des RFID-Bauteils 102 an das RFID-Bauteil 102 angeschlossen zu werden. In anderen Worten, die Vorrichtung 100 zur Energieversorgung kann die Antennenanschlusse des RFID-Bauteils 102 nutzen, wobei das RFID-Bauteil 102, wie bereits beschrieben, die Antenne 110 der Vorrichtung 100 zur Energieversorgung mitnutzt oder eine eigene Antenne 104 aufweist. Alternativ kann das RFID- Bauteil 102, wie in Fig. Ib angedeutet, eine eigene Schnittstelle aufweisen, über die das RFID-Bauteil 102 ver- sorgt werden kann, an die die Vorrichtung 100 zur Energieversorgung angeschlossen werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 200 zum Erfassen einer Messgroße entsprechend einem Ausfuhrungsbei- spiel gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung 200 umfasst ein RFID-Bauteil 102, eine Antenne 110, einen Energiespeicher 120 und ein Datenerfassungsmodul 210. Die Antenne 110 ist mit dem Energiespeicher 120 verbunden, der Energiespeicher 120 ist mit dem RFID-Bauteil 102 und dem Datenerfassungsmo- dul 210 verbunden und das Datenerfassungsmodul 210 ist mit dem RFID-Bauteil 102 verbunden.
Der Energiespeicher 120 speichert Energie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld während eines ersten Zeit- intervalls in die Antenne 110 induziert wird. Des Weiteren versorgt der Energiespeicher 120 das RFID-Bauteil 102 zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalitat wahrend eines spateren, zweiten Zeitintervall mit Energie, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend des spateren, zweiten Zeltintervalls induzierte Energie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil 102 zu versorgen. Das Datenerfassungs¬ modul 210 erfasst die Messgroße wahrend des zweiten Zeitintervalls und stellt die Messgroße dem RFID-Bauteil 102 zum Speichern oder Übertragen an einen Empfanger bereit. Dabei versorgt der Energiespeicher 120 das Datenerfassungsmodul 210 während des Erfassens der Messgroße mit Energie.
Das RFID-Bauteil 102 kann, wie bereits bei Fig. Ia beschrieben und auch in Fig. 2 dargestellt, eine eigene An- tenne 104 aufweisen oder, wie in Fig. Ib bereits beschrieben, die Antenne 110 des Energiespeichers 120 nutzen, um Daten zu empfangen, Daten zu übertragen oder bei ausrei- chend starkem elektromagnetischen Wechselfeld mit Energie versorgt zu werden.
Durch die Energieversorgung des RFID-Bauteils 102 und des Datenerfassungsmoduls 210 durch den Energiespeicher 120 können Messgroßen durch das Datenerfassungsmodul 210 er- fasst werden und dem RFID-Bauteil 102 bereitgestellt werden, auch wenn kein Lesegerat oder eine andere Quelle eines elektromagnetischen Wechselfelds ein elektromagnetisches Wechselfeld mit einer ausreichenden Energiedichte zur Versorgung zur Verfugung stellt. Erfasste Messgroßen können auf diese Weise z.B. vom RFID-Bauteil 102 gespeichert werden und zu einem spateren Zeitpunkt mit einem Lesegerat ausgelesen werden.
Das Datenerfassungsmodul 210 kann beispielsweise einen oder mehrere Sensoren, z.B. für Temperatur, Feuchtigkeit, Druck oder Beschleunigung, ein Mikrophon, einen Bildsensor und/oder einen Zeitnehmer umfassen.
Das elektromagnetische Wechselfeld in dem ersten Zeitmter- vall kann eine höhere Energiedichte aufweisen als eine E- nergiedichte des elektromagnetischen Wechselfelds in dem zweiten Zeitintervall. Dies muss jedoch nicht notwendiger- weise der Fall sein, da ein Wechselfeld mit geringerer E- nergiedichte ausreichend sein kann, um den Energiespeicher 120 zu laden, gleichzeitig jedoch nicht ausreichend ist, um das RFID-Bauteil 102 zu versorgen.
Einige Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung, die eine Energieverwaltungsvor- πchtung aufweist. Die Energieverwaltungsvorπchtung kann einen Energiezustandsparameter des Energiespeichers ermitteln und dem RFID-Bauteil zum Speichern oder Übertragen an einen Empfanger bereitstellen. Der Energiezustandsparameter kann beispielsweise eine Ladespannung oder ein Ladestrom des Energiespeichers (z.B. die Spannung zwischen den Elektroden, wenn der Energiespeicher ein Kondensator ist) oder eine andere Große, die den Ladezustand und/oder die verbleibende Energie m dem Energiespeicher wiederspiegelt . Dieser Wert oder eine davon abgeleitete Große kann beispielsweise an ein Lesegerat übertragen oder von einem Le- segerat ausgelesen werden und dadurch kann z.B. festgestellt werden, wie lange das RFID-Bauteil oder die gesamte Vorrichtung (z.B. RFID-Bauteil, Datenerfassungsmodul, Ener- gieverwaltungsvorπchtung) nach Entfernen des Lesegeräts autark arbeiten kann.
Die Energieverwaltungsvorrichtung kann beispielsweise das RFID-Bauteil über eine Antennenschnittstelle mit Energie versorgen. In anderen Worten, die Energieverwaltungsvor- richtung kann eine Energieversorgung des RFID-Bauteils durch ein Lesegerat über die Antenne des RFID-Bauteils simulieren. Die Antennenschnittstelle des RFID-Bauteils kann dazu mit der Antenne des RFID-Bauteils und der Energiever- waltungsVorrichtung verbunden sein. So kann das RFID-Modul entweder von einem Lesegerat oder der Energieverwaltungs- einπchtung und dem damit verbundenen Energiespeicher mit Energie versorgt werden.
Des Weiteren kann die Energieverwaltungsvorπchtung ausgelegt sein, um die Versorgung des RFID-Bauteils zu uberwa- chen und zu steuern und beispielsweise eine Versorgung durch den Energiespeicher zu aktivieren. Zusätzlich kann die Energieverwaltungsvorrichtung eine DC/DC-Wandlung übernehmen, um eine konstante Spannung bereitzustellen und möglichst viel Energie aus dem Energiespeicher zu nutzen.
Bei bekannten Systemen kennt das übergeordnete Verarbeitungssystem (z.B. das Lesegerat oder ein daran angeschlossenes Hostsystem oder angeschlossener Hauptrechner) den E- nergiezustand des Systems nicht, d.h. man weiß nicht wie lange das Sensorsystem noch arbeiten kann. Dieses Problem kann durch die beschriebene Energieverwaltungsvorrichtung gelost werden. Einige Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung, die ein Kontrollmodul aufweist. Das Kontrollmodul kann eine Speicherung von Daten m dem RFID-Bauteil steuern. Zum Beispiel können durch das Kon- trollmodul erfasste Messgroßen eines Datenerfassungsmoduls m dem RFID-Bauteil gespeichert werden. Das Kontrollmodul kann dazu direkt mit der Antenne des RFID-Bauteils (oder der Antenne der Vorrichtung zur Energieversorgung, wenn diese vom RFID-Bauteil genutzt wird) verbunden sein und so über die Antennenschnittstelle das RFID-Bauteil ansprechen. In anderen Worten, das Kontrollmodul kann über die Antennenschnittstelle des RFID-Bauteils ein Lesegerat simulieren und dadurch Daten in den Speicher des RFID-Bauteils schreiben. Die Antennenschnittstelle des RFID-Bauteils kann dazu mit der Antenne des RFID-Bauteils und Kontrollmodul verbunden sein. So kann das RFID-Modul entweder von einem Lesegerat oder dem Kontrollmodul angesprochen werden. Das Kontrollmodul kann dazu das gleiche Protokoll und/oder die gleiche (Frequenz-) Modulation verwenden wie ein Lesegerat.
Zusätzlich kann das Kontrollmodul beispielsweise ein Tragersignal erzeugen, um eine von dem Energiespeicher oder der Energieverwaltungsvorrichtung zur Versorgung des RFID- Bauteils bereitgestellte Energie dem RFID-Bauteil an einer Antennenschnittstelle des RFID-Bauteil basierend auf dem erzeugten Tragersignal zur Versorgung bereitzustellen. Auf diese Art kann das Kontrollmodul das RFID-Modul mit Energie aus dem Energiespeicher versorgen genauso als wäre ein Lesegerat in der Nahe. Bei RFID-Bauteilen, die nur die Anten- nenschnittstelle zur Energieversorgung besitzen kann die Energie so über den hochfrequenten Trager eingekoppelt werden. Die Tragererzeugung kann vom Kontrollmodul (oder direkt von der Energieverwaltungsvorrichtung) übernommen werden. Bei RFID-Bauteilen, die zusätzliche Versorgungsan- Schlüsse besitzen (z.B. zum Anschluss einer Batterie) kann eine Spannung der Energieverwaltung auch direkt an das RFID-Bauteil angeschlossen werden. Das Kontrollmodul kann beispielsweise auch separiert als auch in die Energieverwaltung integriert werden und das Datenerfassungsmσdul kann bereits in das RFID-Bauteil integriert sein (z.B. Transponder mit integriertem Sensor) .
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Gesamtsystems 300 mit einem RFID-Sensor-System 200 entsprechend einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Das Gesamtsystem 300 umfasst ein RFID-Sensor-System 200 mit u.a. der An- tenne 110 und dem Datenerfassungsmodul 210, ein RFID- Lesegerät 310 mit Antenne 312 und ein Hostsystem 320. Der Informationsfluss ist dabei von dem RFID-Sensor-System 200 zu dem RFID-Lesegerät 310 und von dort zu dem Hostsystem 320 gerichtet. Das RFID-Lesegerät 310 kann mit dem Hostsys- tem 320 verbunden werden und das RFID-Lesegerät 310 kann über ein elektromagnetisches Wechselfeld mit dem RFID- Sensor-System Daten austauschen. Des Weiteren kann das RFID-Lesegerät 310 über das Wechselfeld das RFID-Sensor- System 200 mit Energie versorgen und den Energiespeicher des RFID-Sensor-Systems 200 laden.
In anderen Worten, die Betrachtung eines gesamten Systems zur Erfassung und Übertragung von (Sensor) Daten umfasst mehrere Einheiten.
Das RFID-Sensor-System 200 kann temporär autark (Sensor) Daten aufnehmen, und diese (intern) in die Speicher eines oder mehrerer herkömmlicher standardisierter RFID- Bauteile oder RFID-Transponder schreiben, welche mittels RFID-Technologie ausgelesen werden können.
Das RFID-Lesegerät 310 bezeichnet beispielsweise ein allgemein erhältliches Standard- RFID-Lesegerät, welches die im RFID-Transponder 200 (RFID-Sensor-System) gespeicherten Sensordaten drahtlos auslesen kann.
Das Hostsystem 320 bezeichnet zum Beispiel ein nach dem RFID-Lesegerät eingesetztes System, welches die Daten des RFID-Lesegerates, speziell die Sensordaten, weiterverarbeitet und weitergibt. Als Beispiel für ein Hostsystem kann ein PC oder ein Server gelten (nicht Gegenstand der Erfindung) .
Der Informationsfluss in Fig. 3 zeigt ein Beispiel für den Weg der Sensordaten vom RFID-Sensor-System 200 bis hin zum auswertenden Hostsystem 320.
An dieser Stelle soll noch etwas detaillierter auf den Aufbau des RFID-Sensor-Systems eingegangen werden. Dazu zeigt Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines RFID-Sensor-Systems 400 entsprechend einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Das RFID-Sensor-System 400 um- fasst ein RFID-Bauteil 102, eine Antenne 110, einen Energiespeicher 120, ein Datenerfassungsmodul 210, eine Energieverwaltungsvorrichtung 410 und ein Kontrollmodul 420. Das RFID-Bauteil 102 ist mit der Antenne 110, der Energieverwaltung 410 und dem Kontrollmodul 420 verbunden, der E- nergiespeicher 120 ist mit der Energieverwaltung 410 verbunden, die Energieverwaltung 410 ist mit dem Kontrollmodul 420 und dem Datenerfassungsmodul 210 verbunden und das Datenerfassungsmodul 210 ist ebenfalls mit dem Kontrollmodul 420 verbunden. Die Antenne 110 ist über die Energieverwal- tung 410 mit dem Energiespeicher 120 verbunden und kann zum Laden des Energiespeichers 120 verwendet werden. Zusatzlich kann das gesamte RFID-Sensor-System 400 über die Antenne 110 mit Energie versorgt werden, wenn ein ausreichend starkes elektromagnetisches Wechselfeld am Ort der Antenne 110 vorhanden ist. Das Datenerfassungsmodul 210 kann eine oder mehrere Messgrόßen 402 erfassen.
Die erfassten Messgrößen 402 können von dem Datenerfassungsmodul 210 beispielsweise direkt oder über das Kon- trollmodul 420 an das RFID-Bauteil 102 bereitgestellt werden. Das Kontrollmodul 420 kann dazu beispielsweise ein Lesegerät simulieren und dadurch die Messgrößen oder auch bearbeitete Messgrόßen in dem RFID-Bauteil 102 speichern. Das RFID-Sensor-System 400 besteht aus mindestens einer Antenne 110 und mindestens einem RFID-Tag-IC oder RFID- Bauteil 102. Zusammengenommen kann die Kombination aus An- tenne 110 und RFID-Tag-IC 102 einen herkömmlichen Standard- RFID-Transponder ergeben, welcher in dieser Form überall erhältlich ist. Die Energie zum Betrieb eines herkömmlichen RFID-Transponders gewinnt der RFID-Transponder zum Beispiel aus dem generierten Energiefeld des RFID-Lesegerates, d.h. der RFID-Transponder benotigt keine zusätzliche Energiequelle .
In diesem Beispiel ergibt sich eine Neuerung beispielsweise aus der Erweiterung der vorhandenen Kombination (Komponen- ten Antenne und RFID-Tag) durch die Komponenten Kontrollmodul, Energieverwaltung, Energiespeicher und/oder Datenerfassungsmodul (beispielsweise Sensoren) zu einem RFID- Sensor-System. Ein Vorteil dieser Architektur liegt zum Beispiel in der Verwendung eines herkömmlichen Standard- RFID-Transponders, der durch herkömmliche Standard-RFID- Lesegerate ausgelesen werden kann und der durch die vorgeschlagene Erweiterung durch mehrere Komponenten (Kontrollmodul, Energieverwaltung, Energiespeicher und Datenerfassungsmodul bzw. Sensoren) , eine vielfaltigere Anwendungs- bandbreite ermöglicht.
Em herkömmlicher Standard-RFID-Transponder ist oft generell nur durch ein RFID-Lesegerat les- und beschreibbar (drahtlos) , d.h. es können oft nur vorherige, in den Transponder oder das RFID-Bauteil geschriebene, Daten wieder ausgelesen werden. Eine häufige Verwendung von RFID- Transpondern findet man zum Beispiel in der Logistik.
Das beschriebene Konzept kann nun zum Beispiel den Einsatz von herkömmlichen Standard-RFID-Transpondern durch die Integration der Komponenten Kontrollmodul, Datenerfassungsmodul, Energieverwaltung und/oder Energiespeicher erweitern. Es können sich daher einige neue Funktionalitäten und Vorteile gegenüber bekannten Konzepten ergeben.
Beispielsweise kann eine automatische Aufnahme von Daten aus mindestens einem Datenerfassungsmodul (z.B. Feuchtigkeitssensor und Uhrzeit) erfolgen. Des Weiteren kann ein zumindest temporar autarker Betrieb des RFID-Sensor-Systems ohne Verwendung von externen Energiequellen wie Batterien, da das RFID-Sensor-System durch das RFID-Lesegerat, oder andere Energiequellen geladen wird Zusätzlich können zum Beispiel die Zeitpunkte zu denen die Daten der Datenerfassungseinheiten abgerufen werden sollen eingestellt werden. Beispielsweise Luftdruck jede Stunde und Temperatur jede Minute. Das Auslesen der Daten (vom Datenerfassungsmodul bzw. von Sensoren kommend) kann mit einem herkömmlichen Standard-RFID-Lesegerat erfolgen, wenn ein herkömmlicher Standard-RFID-Tag-IC oder Standard-RFID-Bauteil eingesetzt wird. Des Weiteren kann ein flexibler Einsatz von unterschiedlichen Datenerfassungsmodulen wie Sensoren o.a., wel- che sich auch hinsichtlich ihrer verwendeten Schnittstelle (analog, digital (z.B. SPI) ) zum Kontrollmodul unterscheiden. Es kann zum Beispiel eine gleichzeitige Aufnahme von Temperatursensordaten (analoge Daten) , Uhrzeit (digital, SPI) und Luftdruck (digital, I2C) erfolgen. Zusatzlich kann das RFID-Lesegerat zum Beispiel den Energiezustand des RFID-Sensor-Systems abfragen, um die (Rest-) Dauer des autarken Betriebs des RFID-Sensor-Systems zu bestimmen.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines RFID-Sensor-Systems 500 entsprechend einem Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Erfindung. Das RFID-Sensor-System 500 umfasst ein Antennenmodul 510, eine Energieverwaltung 410, einen Energiespeicher 120, ein RFID-Bauteil oder RFID-Tag 102, ein Kontrollmodul 420, ein Datenerfassungsmodul 210 und optional eine Zeituberwa- chungsvorπchtung 520. Das Antennenmodul 520 ist mit der Energieverwaltungsvorπchtung 410, dem RFID-Bauteil 102 und dem Kontrollmodul 420 verbunden, die Energieverwaltung 410 ist mit dem Energiespeicher 120 und der optionalen Zeit- Überwachungsvorrichtung 520 verbunden, das Kontrollmodul ist mit dem RFID-Bauteil 102, der optionalen Zeituberwa- chungsvorrichtung 520 und dem Datenerfassungsmodul 210 verbunden. Das Antennenmodul 510 umfasst 1 bis n Antennen (wie durch Bezugszeichen 104 und 110 gezeigt) , die der Energieverwaltung 410 und dem Energiespeicher 120 und/oder dem RFID-Bauteil 102, dem Kontrollmodul 420 und dem Datenerfassungsmodul 210 zugeordnet sein können. Das Datenerfassungsmodul 210 umfasst 1 bis n Sensoren 430 und kann eine oder mehrere physikalische oder chemische Messgrößen 402 erfassen .
Des Weiteren sind in Fig. 5 zwei Teilbereiche 502r 504 markiert. Teilbereich 1 umfasst dabei im Wesentlichen die E- nergieversorgung des RFID-Sensor-Systems und Teilbereich 2 umfasst unter anderem das Kontrollmodul und das Datenerfassungsmodul (Sensoren), sowie das RFID-Bauteil 102.
In anderen Worten, Teilbereich 1 umfasst zum Beispiel das Prinzip zum temporären Betrieb des Systems, d.h. die Zwi- schenspeicherung der Energie aus dem Ladevorgang (aus umgebenden Energiefeld des RFID-Lesegerätes oder anderen Quellen) und das zur Verfügen stellen von Energie für den zeitweise autarken Betrieb des RFID-Sensor-Systems.
Teilbereich 2 umfasst zum Beispiel den informationstechnischen Aufbau des RFID-Sensor-Systems. Dabei geht es um den Datenfluss der Daten aus den Datenerfassungseinheiten bzw. der Sensordaten, bis zum Abspeichern zum Beispiel in einen oder in mehrere herkömmliche, standardisierte RFID-Tags des Systems .
Optional kann das RFID-Sensor-System 500 eine Zeitüberwachungsvorrichtung 520 aufweisen. Die Zeituberwachungsvor- richtung 520 kann beispielsweise den oder die Zeitpunkte bestimmten, an denen eine oder mehrere Messgrößen 402 er- fasst werden sollen. Dazu ist die Zeitüberwachungsvorrichtung 520 mit der Energieverwaltung 410 und/oder dem Kon- trollmodul 420 verbunden. Dabei kann zum Beispiel die Energieverwaltungsvorrichtung 410 dafür sorgen, dass die Zeitüberwachungsvorrichtung 520 permanent mit Energie direkt aus dem elektromagnetischen Wechselfeld oder durch Energie aus dem Energiespeicher, wenn das elektromagnetische Wechselfeld keine ausreichende Energiedichte aufweist, versorgt wird. Ist ein Zeitpunkt erreicht, an dem eine Messgröße 402 erfasst werden soll, kann die Zeitüberwachungsvorrichtung 520 beispielsweise durch ein Signal an die Energieverwal- tungsvorrichtung 410 und/oder an das Kontrollmodul 420 einer Energieversorgung des RFID-Sensor-Systems durch den E- nergiespeicher 120 und eine Erfassung der Messgröße 402 durch einen Sensor 430 des Datenerfassungsmoduls 210 aktivieren. Die Zeitüberwachungsvorrichtung 520 kann Teil des Kontrollmoduls 420, Teil der Energieverwaltungsvorrichtung 410 oder eine separate Einheit, wie in Fig. 5 gezeigt, sein.
Passend zur Fig. 5 zeigt Fig. 6 den Teilbereich 502 zur E- nergieversorgung des RFID-Sensor-Systems 500 (Teilbereich 1) in detaillierterer Form. Die Figur zeigt das Antennenmodul 510 mit 1 bis n Antennen, eine Mehrzahl von Energiespeicher 120 (1 bis m) , sowie eine Spannungsgleichrichtung und/oder Spannungsvervielfachung 610, eine Energieüberwa- chungsvorrichtung 620 und eine Spannungsversorgungsvorrich- tung 630 mit ein oder mehreren DC/DC-Wandlern 632 (Gleichspannungswandler) und ein oder mehreren Spannungsausgängen 634 (Ausgangsspannung 1 bis k) . Die Spannungsgleichrichtung/Spannungsvervielfachung 610, die Energieüberwachungs- Vorrichtung 620 und die Spannungsversorgungsvorrichtung 630 kann Teil der Energieverwaltungsvorrichtung 410 sein. Das Antennenmodul 510 ist mit der Spannungsgleichrichtung/Spannungsvervielfachung 610 verbunden, die Spannungsgleichrichtung/Spannungsvervielfachung 610 ist zum Beispiel über einen oder mehrere Schalter 612, die von der Energieüberwachung 620 gesteuert werden können, mit den ein oder den mehreren Energiespeichern 120 verbunden und der oder die Energiespeicher 120 sind mit der Spannungsversorgungs- vornchtung 630 verbunden.
In anderen Worten, in diesem Teilbereich 502 (Teilbereich 1) des RFID-Sensor-Systems geht es m diesem Beispiel um die Energieversorgung des temporar autark arbeitenden Systems, damit für einen definierten (anwendungsabhangigen) Zeitraum das RFID-Sensor-System korrekt arbeiten kann.
Der Teilbereich Energieversorgung kann m diesem Beispiel wiederum grob in zwei Teile untergliedert werden. Der erste Teil umfasst dabei eine oder mehrere Antennen (1 n) , über die das System mit Energie versorgt, bzw. aufgeladen werden kann. Der zweite Teil lasst sich als Energieverwaltung und Energiespeicher beschreiben. Die Komponenten Energieverwaltung und Energiespeicher umfassen mehrere Aufgabenbereiche bzw. Module.
Mit der Spannungsgleichπchtung/Spannungsvervielfachung 610 kann der über die Antenne (n) eingespeiste Strom gleichgerichtet werden, so dass dem System eine Gleichspannung zur Verfugung steht. Dabei können zusätzlich auch Spannungsver- vielfachschaltungen zum Einsatz kommen. Wird beispielsweise für ^eden Energiespeicher ein eigener Spannungswandler (DC/DC-Wandler ) verwendet kann die Effizienz gesteigert werden. Die Energieuberwachung 620 kann permanent die im System verfugbare Leistung überwachen. Das Modul 620 kann einerseits die Komponente Energiespeicher 120 (Energiespeicher 1 m) regeln, andererseits können m diesem Modul 620 Energiezustandsdaten (Energiezustandsparameter) zur Speicherung im RFID-Tag bereitgestellt werden (welche mit Hilfe des Kontrollmoduls in den Tag/RFID-Bauteil eingetragen werden können) , welche dann dem Lesegerat den Energiezustand des RFID-Sensor-Systems mitteilen können. Der Energiespei- eher 120 kann aus mindestens einem oder mehreren Energiespeichern 1 bis m bestehen, die m Abhängigkeit des Ener- giezustandes des Systems zu- oder abgeschaltet werden können. Die Dimensionierung der Energiespeicher 120 kann an- wendungsabhangig erfolgen, so wie auch die Anzahl der Energiespeicher. Das Zu- und Abschalten der einzelnen Energiespeicher 120 kann das Modul Energieϋberwachung 620 übernehmen. Das Konzept mit mehreren Energiespeichern kann die In- betriebnahme des Systems dahingehend erleichtern, dass es schneller in Bereitschaft ist, da vornehmlich erst die kleineren Energiespeicher geladen werden können. Die Spannungsversorgung (en) 630 kann auf die vorhandenen Energiespeicher 120 zugreifen und kann zum Beispiel eine, oder mehrere konstante Ausgangsspannungen l...k für das Gesamtsystem erzeugen. Die Erzeugung ein oder mehrerer Ausgangsspannungen kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Beispielsweise können zur Steigerung der Effektivität bezuglich der Ausnutzung der Energie in den Energiespeichern hocheffi- ziente DC/DC-Wandler 632, die schon aus einer niedrigen Eingangsspannung von zum Beispiel weniger als 100 mV eine definierte (meist höhere) Betriebsspannung (z.B. 3,3 V) erzeugen können, eingesetzt werden. Dabei gibt es beispielsweise die Möglichkeit entweder einen DC/DC-Wandler für die Summe aller Energiespeicher zu verwenden, oder nach jedem einzelnen Energiespeicher jeweils einen separaten DC/DC- Wandler einzusetzen. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise kann in einer höheren Energieausbeute aus den jeweiligen Energiespeichern liegen. Die DC/DC-Spannungswandler können ei- nen hohen Wirkungsgrad besitzen. Als Beispiel wird aus Spannungen in den Energiespeichern im Bereich von 1,8 V bis 5,5 V, eine konstante Systemspannung von 3,3 V erzeugt. Für den Spannungsbereich unter 1,8V kann beispielsweise ein zweiter DC/DC-Wandler eingesetzt werden, welcher eine kon- stante Ausgangsspannung von 3,3V bei Eingangsspannungen von unter 100mV bis 1,8V erzeugen kann. Dies kann zur effektiven Ausnutzung des Energiespeichers dienen. Eine konstante Systemspannung ist wichtig für den Betrieb der Komponenten, zum Beispiel aus Teilbereich 2 (Datenerfassungsmodul, RFID- Bauteil, usw. ) .
Durch das Zusammenspiel dieser oben genannten Module zur Energieversorgung des RFID-Sensor-Systems kann das RFID- Sensor-System zum Beispiel für einen definierbaren Zeitraum korrekt autark arbeiten.
Ebenfalls passend zur Fig. 5 zeigt Fig. 7 den Teilbereich 504, der u.a. das Kontrollmodul und das Datenerfassungsmodul (Sensor) umfasst (Teilbereich 2). Die Figur zeigt das Antennenmodul 510 mit 1 bis n Antennen 104, ein oder mehrere RFID-Bauteile 102, das Kontrollmodul 420 und das Datenerfassungsmodul 210 mit 1 bis m Sensoren 430 zum Erfassen einer oder mehrerer physikalischer oder chemischer Messgrößen 402. Die 1 bis n Antennen 104 des Antennenmoduls 510 können den 1 bis n Antennen aus Fig. 6 entsprechen oder zusätzliche weitere Antennen zu denen in Fig. 6 gezeigten Antennen sein. Das Datenerfassungsmodul 210 oder jeder ein- zelne Sensor 430 ist mit dem Kontrollmodul 420 verbunden, das Kontrollmodul 420 ist mit den ein oder mehreren RFID- Bauteilen 102 und optional mit den 1 bis n Antennen oder dem Antennenmodul 510 verbunden und die RFID-Bauteile 102 sind mit den 1 bis n Antennen oder dem Antennenmodul 510 verbunden. Beispielsweise kann für jedes RFID-Bauteil 102 eine eigene Antenne 104 vorgesehen sein.
In anderen Worten, in diesem Teilbereich (Teilbereich 2) des RFID-Sensor-Systems geht es unter anderem um Verfahren für die informationstechnischen Aspekte. Dabei geht es beispielsweise um die Frage, wie werden die aufgenommenen Sensordaten abgefragt, eventuell vorverarbeitet und zwischengespeichert, bevor die (Sensor) Daten dann durch Auslesen zum Beispiel mit Hilfe eines RFID-Lesegerätes an ein über- geordnetes Hostsystem gelangen.
In diesem Teilbereich kann zum Beispiel das Kontrollmodul einerseits das Beschreiben und Lesen von herkömmlichen RFID-Tag-ICs ohne Verwendung von RFID-Lesegeräten bzw. der RFID-Luftschnittstelle ermöglichen, d.h. es kann eine gleichzeitige Modulation (Daten zum RFID-Tag-IC) und Demo- dulation (Daten vom RFID-Tag-IC) der Daten stattfinden. Andererseits kann das Kontrollmodul zum Beispiel die Aufnahme bzw. Verarbeitung der Daten der angeschlossenen Datenerfassungseinheiten übernehmen.
Dabei kann das Datenerfassungsmodul alle Datenerfassungs- einheiten (z.B. Sensoren) 1 m des RFID-Sensor-Systems umfassen. Grundsätzlich kann jeder verfugbare Sensor eingesetzt werden. Als Sensor wird in diesem Fall zum Beispiel jedes System bezeichnet, dass mindestens einen Wert (z.B. analog, zeitkontmuierlich, zeitdiskret oder digital) zu exnem bestimmten Zeitpunkt ausgibt. Die Spannungsversorgung der Sensoren kann von Teilbereich 1 (der Energieversorgung) zur Verfugung gestellt werden. Das Kontrollmodul kann einen oder mehrere Werte von einem oder mehreren angeschlossenen Datenerfassungsmodulen (z.B. Sensoren) empfangen. Diese empfangenen Werte können im Kontrollmodul aufbereitet werden, beispielweise fallt darunter die Analog-Digital- Wandlung eines analogen Sensorwertes oder die Aufnahme ei¬ nes digitalen Wertes. Weiterhin kann dieses Modul die angeschlossenen RFID-Tags (ICs) 1 k steuern, d.h. das Kontroll- modul kann für die Speicherung der (aufbereiteten) Daten der Datenerfassungseinheiten in die Datenspeicher der RFID- Tags verantwortlich sein. Auch die Daten, welche den Energiezustand des RFID-Sensor-Systems beschreiben, können über das Kontrollmodul in ein oder mehrere RFID-Tag-ICs ge- schrieben werden. Sollte der Speicher der RFID-Tags nicht ausreichend sein, da zum Beispiel zu viele (Sensor) Daten zur Verfugung stehen, kann das Kontrollmodul die Funktion eines temporaren Zwischenspeichers übernehmen. Dieser kann geleert werden bzw. die Daten können in die RFID-Tag-ICs geschrieben werden, sobald die RFID-Tags von einem RFID- Lesegerat ausgelesen wurden. Dadurch ist ein Verfahren zur (temporaren) Speicherung (Beschreiben und Verifizieren durch erneutes Auslesen) zum Beispiel von Daten aus Datenerfassungseinheiten in herkömmliche RFID-Tag-ICs, ohne Em- beziehung der Luftschnittstelle. Das RFID-Tag oder das
RFID-Bauteil kann mindestens ein herkömmliches RFID-Tag
(bzw. IC) sein. Dieser RFID-Tag stellt beispielsweise die
Verbindung zwischen dem Kontrollmodul bzw. den Daten aus dem Datenerfassungsmodul und dem RFID-Lesegerat dar. In die RFID-Tags können zum Beispiel über das Kontrollmodul grundsätzlich beliebige Werte gespeichert werden. Über die an den RFID-Tags angeschlossenen Antennen kann mit einem RFID- Lesegerat kommuniziert werden und somit die Werte ausgelesen bzw. auch verändert werden (durch das Lesegerat) . Das Antennenmodul besteht aus mindestens einer Antenne. Diese Antennen können zusammen mit den RFID-Tags (ICs) funktionsfähige RFID-Transponder darstellen. Die RFID-Tag-ICs können nun beispielsweise mit Hilfe dieser Antennen drahtlos durch ein RFID-Lesegerat ausgelesen werden. Damit können die ermittelten (Sensor ) Daten des Datenerfassungsmoduls, drahtlos an ein übergeordnetes System übergeben werden. Prinzipiell ist für jeden RFID-Tag-IC eine Antenne bestimmt, es ist a- ber zum Beispiel auch denkbar, dass bei Benutzung desselben Übertragungsprinzips nur eine Antenne für mehrere RFID-Tag- ICs verwendet werden kann.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Anwendung 800 eines RFID-Sensor-Systems 400 entsprechend einem Aus- fuhrungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Die Figur zeigt ein beispielhaftes Szenario für eine Anwendung mit dem RFID-Sensor-System 400. Das RFID-Sensor-System 400 wird in flussigen Estrich mit eingegossen, um die Feuchtigkeit und die Temperatur über der Zeit, des Estrichs zu bestimmen. Daraus lassen sich Erkenntnisse über die korrekte Trocknungsphase des Estrichs ableiten. In diesem Beispiel wird ein induktiv arbeitendes RFID- Ubertragungsverfahren eingesetzt (z.B. Lastmodulation / magnetisches Wechselfeld) . In dieser Ausfuhrung besteht das RFID-Sensor-System 400 selbst aus einer Antenne 110 und einem RFID-Tag-IC 102, sowie einem Temperatur- und Feuchtigkeitssensor 210, zwei Energiespeichern 120 (Kondensatoren), Energieverwaltung 410 und Kontrollmodul 420. Im Folgenden wird ein beispielhafter Ablauf dieses Szenarios für den zeitweise autarken Betrieb des RFID-Sensor-Systems 400, so- wie der Abspeicherung der Daten im Transponder-IC 102, ohne Einbeziehung der Luftschnittstelle, beschrieben.
Dabei liest zum Beispiel ein RFID-Lesegerat 310 die im RFID-Transponder des RFID-Sensor-Systems abgespeicherten Sensordaten (vom vorherigen Messzeitraum) .
Zusatzlich kann das RFID-Lesegerat den Ladezustand (wie viel Energie noch zur Verfugung steht) des RFID-Sensor- Systems (durch Auslesen des RFID-Transponders des RFID- Sensor-Systems) ermitteln.
Wenn das Lesegerat feststellt, dass dem RFID-Sensor-System genügend Energie für die ihm zugedachte Aufgabe zur Verfu- gung steht, dann kann das Lesegerat entfernt, bzw. das vom Lesegerat erzeugte (Energie-) Feld abgeschaltet werden. Wird festgestellt, dass zu wenig Energie im RFID-Sensor- System vorhanden ist, dann kann das Lesegerat weiterhin ein (Energie-) Feld erzeugen, um das RFID-Sensor-System zu La- den. Die eingespeiste Energie wird im RFID-Sensor-System gespeichert. Durch den Einsatz der Ladekontrolle kann der aktuelle Zustand des Energievorrats in den RFID-Transponder des RFID-Sensor-Systems geschrieben werden. Das Lesegerat kann diesen Energiezustandsparameter wieder auslesen und feststellen, ob der Energiespeicher noch weiter geladen werden soll.
Bei ausreichend vorhandener Energie, kann das Lesegerat den Start des RFID-Sensor-Systems (Datenerfassung) initiieren. Genauso gut kann der Start der Datenerfassung zum Beispiel durch Erreichen einer bestimmten Energieschwelle automatisch ausgelost werden. Das RFID-Sensor-System kann nun autark (ohne externe Energieversorgung) arbeiten. Zu vorgegebenen Zeitpunkten können die Sensordaten (hier Temperatur und Feuchtigkeit) abgefragt, eventuell vorverarbeitet und zwischengespeichert werden. Die Speicherung erfolgt entweder im RFID-Transponder zum Beispiel direkt, oder im Zwischenspeicher der eingesetzten Recheneinheit (Teil des Kon- trollmoduls ) , falls der RFID-Transponder nicht ausreichend Speicherplatz für alle Sensordaten besitzt.
In Abhängigkeit der Häufigkeit der Abfrage der Sensordaten und des Stromverbrauchs der eingesetzten Sensoren, entleert sich der Energiespeicher des RFID-Sensor-Systems dementsprechend schneller oder langsamer.
Danach kann das RFID-Sensor-System wieder durch das Lesege- rat ausgelesen werden.
Einige Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Energieversorgung eines RFID- Bauteils. Die Vorrichtung umfasst eine Antenne, einen E- nergiespeicher und eine Energieverwaltungsvorrichtung. Der Energiespeicher speichert Energie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend eines ersten Zeitintervalls in die Antenne induziert wird. Des Weiteren versorgt der Energiespeicher das RFID-Bauteil zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalitat wahrend eines späteren, zweiten Zeitintervall mit Energie, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld während des spateren, zweiten Zeitintervalls induzierte oder eingekoppelte Energie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil zu versorgen. Die Energiever- waltungsvorrichtung ermittelt einen Energiezustandsparame- ter des Energiespeichers und stellt den Energiezustandspa- rameter dem RFID-Bauteil zum Speichern oder Übertragen an einen Empfanger bereit.
Einige Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf ein RFID-Lesegerät zum Bereitstellen einer Ener- giezustandsinformation eines RFID-Bauteils . Der Empfanger weist einen Energiezustandsinformationsbereitsteller auf, der ausgelegt ist, um basierend auf einem von dem RFID- Bauteil empfangenen Energiezustandsparameter die Energiezu- standsmformation des RFID-Bauteils bereitzustellen. Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 900 zur E- nergieversorgung eines RFID-Bauteils entsprechend einem Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Erfindung. Das Verfahren 900 umfasst ein Speichern 910 von Energie und ein Versorgen 920 des RFID-Bauteils mit der gespeicherten Energie. Dabei wird Energie gespeichert 910, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend eines ersten Zeitintervalls in eine Antenne induziert wird. Das RFID-Bauteil wird zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität wahrend eines spateren, zwei- ten Zeitintervall mit der gespeicherten Energie versorgt 920, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend des spateren, zweiten Zeitintervalls induzierte E- nergie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil zu versorgen.
Fig. 10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1000 zum Erfassen einer Messgroße entsprechend einem Ausfuhrungsbeispiel gemäß der Erfindung. Das Verfahren 1000 umfasst ein Speichern 910 von Energie, ein Versorgen 920 eines RFID- Bauteils mit gespeicherter Energie, ein Erfassen 1030 der Messgroße durch ein Datenerfassungsmodul und ein Versorgen 1040 des Datenerfassungsmoduls wahrend des Erfassens der Messgroße mit gespeicherter Energie. Dabei wird Energie gespeichert 910, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend eines ersten Zeitintervalls in eine Antenne induziert wird. Das RFID-Bauteil wird zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität wahrend eines spateren, zweiten Zeit- mtervall mit gespeicherter Energie versorgt, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend des spateren, zweiten Zeitintervalls induzierte Energie nicht aus- reicht, um das RFID-Bauteil zu versorgen.
Einige Ausfuhrungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf einen temporar autark arbeitenden Transponder o- der, m anderen Worten, auf Verfahren und Vorrichtungen für eine Energieverwaltung zur temporaren autarken Bereitstellung von Energie für ein Transponder-System (RFID-Bauteil) und zum Abspeichern von (Sensor) -Daten, z.B. in ein her- koininliches RFID-Transponder-IC ohne Einbeziehung der Luftschnittstelle .
Das beschriebene Konzept betrifft beispielsweise Verfahren und Vorrichtungen zum induktiven oder elektromagnetischen Laden eines Transponder-Systems oder wie bisher bezeichnet, eines RFID-Sensor-Systems , um einen zeitlichen autarken deterministischen Betrieb einer oder mehrerer Datenerfassungseinheiten (z.B. Sensoren) und der Übertragung der auf- genommenen Daten (beispielsweise Sensordaten) mittels RFID- Technologie zu ermöglichen.
Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen (RFID-Sensor- System) ermöglichen zum Beispiel einen energieautarken Be- trieb eines oder mehrerer Datenerfassungseinheiten (bspw. Sensoren) über einen anwendungsspezifisch festgelegten Zeitraum, ohne die Verwendung externer Energiequellen.
Die (Sensor) Daten werden hierbei zum Beispiel unter Inan- spruchnahme eines RFID-Transponders (RFID-Bauteil) mittels RFID-Technologie drahtlos an ein übergeordnetes System (z.B. ein RFID-Lesegerat bzw. das daran angeschlossene Hostsystem) übertragen. Die Anschlussart der Sensoren oder allgemeiner von Datenerfassungseinheiten ist hierbei grund- satzlich offen, d.h. alle möglichen Ubertragungsprotokolle können integriert werden. Es existiert grundsatzlich auch keine Begrenzung hinsichtlich der Art und der Anzahl der Sensoren bzw. der Datenerfassungseinheiten.
Dadurch ist keine Verwendung von externen Energiequellen notwendig, d.h. es fallt zum Beispiel kein Batteriewechsel an, daher ist ein Einsatz beispielsweise an schwierig oder unerreichbaren Orten (z.B. in Estrich eingegossen) möglich.
Eine Verwendung von marktublichen Standard-RFID-Tags (inkl. Standardprotokoll) zur Datenübertragung zu einem Standard- RFID-Lesegerat kann ermöglicht werden. Es können grundsätzlich alle Arten von Sensor- bzw. Datenerfassungstypen integriert werden.
Eine Beschrankung hinsichtlich einer bestimmten Anzahl an Sensoren bzw. Datenerfassungseinheiten ist im Prinzip nicht gegeben .
Es existiert grundsätzlich keine Beschrankung hinsichtlich der Anschlussart der Sensoren.
Es können die Messzeitpunkte deterministisch und für jede Datenerfassungseinheit einzeln festgelegt werden.
Der Zeitraum in dem das System temporar autark arbeitet, kann anwendungsspezifisch festgelegt werden. Weiterhin bietet das System die Möglichkeit für neue Serviceleistungen und bildet dadurch eine Grundlage für die Entstehung neuer Anwendungsbereiche .
Bei einigen Ausfuhrungsbeispielen gemäß der Erfindung um- fasst eine Betrachtung eines gesamten Systems zur Erfassung und Übertragung von (Sensor) Daten mehrere Einheiten.
Das RFID-Sensor-System, welches temporar autark (Sen- sor) Daten aufnimmt, und (intern) in die Speicher eines oder mehrerer herkömmlicher standardisierter RFID-Transponders schreibt, welcher mittels RFID-Technologie ausgelesen werden können.
Das RFID-Lesegerat, welches ein allgemein erhältliches Standard-RFID-Lesegerat bezeichnen kann, kann die im RFID- Transponder (RFID-Sensor-System) gespeicherten Sensordaten drahtlos auslesen.
Das Hostsystem, welches ein nach dem RFID-Lesegerat einge- setztes System bezeichnen kann, kann die Daten des RFID- Lesegerates, speziell die Sensordaten, weiterverarbeiten und weitergeben. Als Beispiel für ein Hostsystem kann ein PC oder ein Server gelten. Allgemein wird darauf hingewiesen, dass abhangig von den Gegebenheiten, das erfmdungsgemaße Schema auch in Software implementiert sein kann. Die Implementation kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder einer CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Trager gespeicherten Programmcode zur Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner ablauft. In anderen Worten ausgedruckt, kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchfuhrung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ablauft.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (100) zur Energieversorgung eines RFID-
Bauteils (102) , mit folgenden Merkmalen:
einer Antenne (110); und
einem Energiespeicher (120), der ausgelegt ist, um E- nergie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend eines ersten Zeitintervalls in die Antenne (110) induziert wird, zu speichern, und der ausgelegt ist, um das RFID-Bauteil (102) zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität wahrend eines spateren, zweiten Zeitmtervall mit Energie zu versorgen, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend des spateren, zweiten Zeitintervalls induzierte Energie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil (102) zu versorgen .
2. Vorrichtung (200) zum Erfassen einer Messgroße, mit folgenden Merkmalen:
einem RFID-Bauteil (102) ;
einer Antenne (110) ;
einem Energiespeicher (120) , der ausgelegt ist, um E- nergie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend eines ersten Zeitintervalls in die Antenne (110) induziert wird, zu speichern, und der ausgelegt ist, um das RFID-Bauteil (102) zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität wahrend eines spateren, zweiten Zeitintervall mit Energie zu versorgen, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend des spateren, zweiten Zeitintervalls induzierte Energie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil (102) zu versorgen; und einem Datenerfassungsmodul (210) , der ausgelegt ist, um die Messgrόße während des zweiten Zeitintervalls zu erfassen, und der ausgelegt ist, um die Messgröße dem RFID-Bauteil (102) zum Speichern oder Übertragen an einen Empfänger bereitzustellen, wobei der Energiespeicher (120) ausgelegt ist, um das Datenerfassungsmodul (210) während des Erfassens der Messgrόße mit Energie zu versorgen.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die eine Energieverwaltungsvorrichtung (410) aufweist, die ausgelegt ist, um einen Energiezustandsparameter des Energiespeichers (120) zu ermitteln, und ausgelegt ist, um den Energiezustandsparameter dem RFID-Bauteil (102) zum Speichern oder Übertragen an einen Empfanger bereitzustellen.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Energieverwaltungsvorrichtung (410) ausgelegt ist, um eine Versorgung des RFID-Bauteils (102) durch den Energiespeicher (120) zu aktivieren.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Energieverwaltungsvorrichtung (410) ausgelegt ist, um das RFID-Bauteil über eine Antennenschnittstelle des RFID-Bauteils mit Energie zu versorgen.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine Mehrzahl von Energiespeicher aufweist, wobei die Energieverwaltungsvorrichtung (410) einen gemeinsamen Spannungswandler für die Mehrzahl von Energiespeicher aufweist oder für jeden Energiespeicher der Mehrzahl von Energiespeicher einen eigenen Spannungswandler aufweist .
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das elektromagnetische Wechselfeld in dem ersten Zeitintervall eine höhere Energiedichte an einem Ort der Antenne (110) aufweist als eine Energiedichte des e- lektromagnetischen Wechselfelds in dem zweiten Zeitin- tervall .
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Energiedichte des elektromagnetischen Wechselfelds zu einem Versorgungsendzeitpunkt unter eine Versorgungsschwelle fallt, bei der nicht mehr ausreichend Energie zur Versorgung des RFID-Bauteils (102) indu- ziert wird, und wobei zwischen dem Versorgungsendzeitpunkt und einem Beginn des zweiten Zeitintervalls ein zeitlicher Abstand liegt.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, die ein Kontrollmodul (420) aufweist, das ausgelegt ist, um das Speichern der erfassten Messgroße in das RFID- Bauteil (102) zu steuern.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, die ein Kontrollmodul (420) aufweist, das ausgelegt ist, um das Speichern des Energiezustandsparameters in das RFID-Bauteil (102) zu steuern.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, bei der das Kon- trollmodul (420) ausgelegt ist, um die erfasste Messgroße oder den Energiezustandsparameter zu speichern und dem RFID-Bauteil (102) zu einem spateren Zeitpunkt zum Speichern oder Übertragen an einen Empfanger bereitzustellen.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11, die ein Kontrollmodul (420) aufweist, das ausgelegt ist, um Daten über eine Antennenschnittstelle des RFID- Bauteils in das RFID-Bauteil zu speichern.
13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, die ein Kontrollmodul (420) aufweist, das ausgelegt ist, um ein Tragersignal zu erzeugen, um eine von dem Ener- giespeicher oder der Energieverwaltungsvorrichtung zur Versorgung des RFID-Bauteils bereitgestellte Energie dem RFID-Bauteil an einer Antennenschnittstelle des RFID-Bauteil basierend auf dem erzeugten Trägersignal zur Versorgung bereitzustellen.
14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der das Kontrollmodul (420) ausgelegt ist, um die er- fasste Messgröße zu bearbeiten, um eine bearbeitete Messgröße zu erhalten, und ausgelegt ist, um die bearbeitete Messgröße dem RFID-Bauteil (102) zum Speichern oder Übertragen an einen Empfänger bereitzustellen.
15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, die eine weitere Antenne aufweist, wobei das RFID-Bauteil
(102) während des ersten Zeitintervalls durch Energie versorgt wird, die in die weitere Antenne induziert wird, und wobei das RFID-Bauteil (102) ausgelegt ist, um Daten über die weitere Antenne an einen Empfänger zu übertragen.
16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei das RFID-Bauteil (102) ausgelegt ist, um die erfasste Messgröße während eines Übertragungszeitintervalls an den Empfänger zu übertragen, wobei während des Übertragungszeitintervalls eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld induzierte Energie ausreicht, um das RFID-Bauteil (102) zu versorgen, und wobei der Energiespeicher ausgelegt ist, um während des Übertra- gungszeitintervalls induzierte Energie zu speichern.
17. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, die eine Zeitüberwachungsvorrichtung (520) aufweist, die ausgelegt ist, um einen Startzeitpunkt des zweiten Zeitintervalls zu bestimmen, wobei die Energieversorgung des RFID-Bauteils (102) durch den Energiespeicher (120) basierend auf dem bestimmten Startzeitpunkt des zweiten Zeitintervalls aktiviert wird, und wobei der Energiespeicher (120) ausgelegt ist, um die Zeituber- wachungsvorrichtung (520) mit Energie zu versorgen.
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei das Datenerfas- sungsmodul (210) ausgelegt ist, um die Erfassung der
Messgröße basierend auf dem bestimmten Startzeitpunkt des zweiten Zeitintervalls durchzuführen.
19. Vorrichtung zur Energieversorgung eines RFID-Bauteils (102) , mit folgenden Merkmalen:
einer Antenne (110);
einem Energiespeicher (120), der ausgelegt ist, um E- nergie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend eines ersten Zeitintervalls in die Antenne
(110) induziert wird, zu speichern, und der ausgelegt ist, um das RFID-Bauteil (102) zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität während eines späteren, zweiten Zeitintervall mit Energie zu versorgen, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld während des späteren, zweiten Zeitintervalls induzierte Energie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil (102) zu versorgen; und
einer Energieverwaltungsvorrichtung (410) , die ausgelegt ist, um einen Energiezustandsparameter des Energiespeichers zu ermitteln, und ausgelegt ist, um den Energiezustandsparameter dem RFID-Bauteil (102) zum Speichern oder Übertragen an einen Empfänger bereitzustellen.
20. RFID-Lesegerat (310) zum Bereitstellen einer Energie- zustandsinformation eines RFID-Bauteils (102) , mit folgenden Merkmalen:
einem Energiezustandsinformationsbereitsteller, der ausgelegt ist, um basierend auf einem von dem RFID- Bauteil (102) empfangenen Energiezustandsparameter die Energiezustandsinformation des RFID-Bauteils (102) bereitzustellen.
21. Verfahren (900) zur Energieversorgung eines RFID- Bauteils, mit folgenden Schritten:
Speichern (910) von Energie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend eines ersten Zeitinter- valls in eine Antenne induziert wird; und
Versorgen (920) des RFID-Bauteils zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalitat wahrend eines spateren, zweiten Zeitintervall mit gespeicherter Energie, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend des spateren, zweiten Zeitintervalls induzierte Energie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil zu versorgen.
22. Verfahren (1000) zum Erfassen einer Messgroße, mit folgenden Schritten:
Speichern (910) von Energie, die durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend eines ersten Zeitmter- valls in eine Antenne induziert wird;
Versorgen (920) des RFID-Bauteils zur Aufrechterhaltung dessen Funktionalität wahrend eines spateren, zweiten Zeitintervall mit gespeicherter Energie, wenn eine durch ein elektromagnetisches Wechselfeld wahrend des spateren, zweiten Zeitintervalls induzierte Energie nicht ausreicht, um das RFID-Bauteil zu versorgen;
Erfassen (1030) der Messgroße durch ein Datenerfassungsmodul; und
Versorgen (1040) des Datenerfassungsmoduls wahrend des Erfassens der Messgroße mit gespeicherter Energie.
23. Verfahren gemäß Anspruch 21 oder 22, mit folgenden weiteren Schritten:
Ermitteln eines Energiezustandsparameter des Energie- Speichers; und
Bereitstellen des Energiezustandsparameter an das RFID-Bauteil (102) zum Speichern oder übertragen an einen Empfanger.
24. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei das Versorgen (920) des RFID-Bauteils über eine Antennenschnittstelle des RFID-Bauteils erfolgt.
25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 24, mit folgendem weiteren Schritt:
Speichern der erfassten Messgroße in das RFID-Bauteil über eine Antennenschnittstelle des RFID-Bauteils.
26. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchfuhrung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder MikroController ablauft.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016075199A1 (de) * 2014-11-14 2016-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Windgetriebe, verwendung, verfahren
US10960320B2 (en) 2014-01-09 2021-03-30 Boxine Gmbh Toy
US11058964B2 (en) 2016-01-25 2021-07-13 Boxine Gmbh Toy
US11451613B2 (en) 2019-08-06 2022-09-20 Tonies Gmbh Server for providing media files for download by a user and the corresponding system and method
US11660548B2 (en) 2016-01-25 2023-05-30 Tonies Gmbh Identification carrier for a toy for reproducing music or an audio story

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9563832B2 (en) * 2012-10-08 2017-02-07 Corning Incorporated Excess radio-frequency (RF) power storage and power sharing RF identification (RFID) tags, and related connection systems and methods
DE102012221016B4 (de) 2012-11-16 2017-06-22 Micro-Sensys Gmbh Schließeinheit, Schließvorrichtung und Verfahren zum Entriegeln und/oder Verriegeln eines Schlosses
DE102016218160A1 (de) * 2016-09-21 2018-03-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Zuführen von Energie zu einer Mehrzahl von Energiespeicherbauteilen und/oder zum Bereitstellen von in den Energiespeicherbauteilen gespeicherter Energie
EP3312773B1 (de) * 2016-10-20 2021-02-17 Nxp B.V. Elektronische vorrichtung und leistungsverwaltungsverfahren
DE102018110786A1 (de) * 2018-05-04 2019-11-07 Abb Schweiz Ag Autonomes drahtloses Sensorgerät
EP3598082A1 (de) * 2018-07-20 2020-01-22 VEGA Grieshaber KG Messgerät mit nahfeldinteraktionseinrichtung
HUE055122T2 (hu) 2018-07-20 2021-11-29 Grieshaber Vega Kg Elemmel vagy akkumulátorral mûködtetett terepi eszköz idõinformáció átvitellel
DE102018131114A1 (de) * 2018-12-06 2020-06-10 Sick Ag Sensorsystem zur Überwachung einer Belegung eines Warenregals
DE102020204149A1 (de) 2020-03-31 2021-09-30 Vega Grieshaber Kg Autarker Sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070153561A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-05 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education Multiple antenna energy harvesting
US20070279225A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Stefano Pellerano Non-backscatter passive RFID

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993020531A1 (de) * 1992-03-31 1993-10-14 Micro-Sensys Gmbh Verfahren zur übertragung serieller datenstrukturen für informationsträgeridentifikationssysteme, danach arbeitendes übertragungssystem und informationsträger
US6466126B2 (en) * 2001-01-19 2002-10-15 Motorola, Inc. Portable data device efficiently utilizing its available power and method thereof
US7256695B2 (en) * 2002-09-23 2007-08-14 Microstrain, Inc. Remotely powered and remotely interrogated wireless digital sensor telemetry system
US7245222B2 (en) * 2005-01-14 2007-07-17 Farpointe Data, Inc. Controlling an RFID reader by observing a change in inductance
US8463332B2 (en) * 2006-08-31 2013-06-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wireless communication device
US7839124B2 (en) * 2006-09-29 2010-11-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wireless power storage device comprising battery, semiconductor device including battery, and method for operating the wireless power storage device
KR101349880B1 (ko) * 2006-10-02 2014-01-09 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체장치
TWI341495B (en) * 2006-10-18 2011-05-01 Mstar Semiconductor Inc Rfid tags, rfid electronic devices and related methods for theft-prevention and data transmission
US20090102296A1 (en) * 2007-01-05 2009-04-23 Powercast Corporation Powering cell phones and similar devices using RF energy harvesting
US20080319912A1 (en) * 2007-06-22 2008-12-25 Faith Patrick L Powering financial transaction token with onboard and external power source

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070153561A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-05 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education Multiple antenna energy harvesting
US20070279225A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Stefano Pellerano Non-backscatter passive RFID

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DANIEL J YEAGER ET AL: "Wirelessly-Charged UHF Tags for Sensor Data Collection", RFID, 2008 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 16 April 2008 (2008-04-16), pages 320 - 327, XP031252203, ISBN: 978-1-4244-1711-7 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10960320B2 (en) 2014-01-09 2021-03-30 Boxine Gmbh Toy
WO2016075199A1 (de) * 2014-11-14 2016-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Windgetriebe, verwendung, verfahren
US11058964B2 (en) 2016-01-25 2021-07-13 Boxine Gmbh Toy
US11660548B2 (en) 2016-01-25 2023-05-30 Tonies Gmbh Identification carrier for a toy for reproducing music or an audio story
US11451613B2 (en) 2019-08-06 2022-09-20 Tonies Gmbh Server for providing media files for download by a user and the corresponding system and method
US11997157B2 (en) 2019-08-06 2024-05-28 Tonies Gmbh Server for providing media files for download by a user and the corresponding system and method

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CN102460481A (zh) 2012-05-16
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