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LoraWAN – RFID-Leser

Marc Wapelhorst

 

Diese Boxen verfügen über zwei Chip-Leser, die alle gebräuchlichen 13,56 MHz Chips lesen können.
Es befindet sich eine Echtzeituhr an Board, ein persistenter Speicher in Form eines FRAM und ein
Loramodem welches per LoraWAN die erzeugten Datensätze über ein Gateway an einen Applikationssever übermitteln kann.

Wenn man nun mit einem Chip auf der grünen Seite eine „Kommen“-Buchung oder „Start“-Buchung erfasst, dann wird die Transponder-ID zusammen mit dem aktuellen Datum plus Uhrzeit und einem Buchungscode in den persistenten Speicher geschrieben.
Der Speicher arbeitet als FIFO. Man kann in kurzer Zeit bis zu 800 Buchungen erzeugen, die gespeichert werden. Im Hintergrund wird per LoraWAN im 868 MHz Bereich jeder Datensatz übertragen.

Jeder übertragene Datensatz enthält die Anzahl, der noch zu übertragenen Buchungen im FIFO, um immer zu wissen wie viele Datensätze noch zur Übertragung anstehen. Durch den Einsatz eines FRAM sind 10 Billionen Lese- und Schreibzyklen pro Speicherzelle möglich.

Auf der roten Seite ist der Buchungscode für eine „Geht“ oder „Stop“ Buchung hinterlegt.

Die Hardware ist Akku gepuffert, sodass bei einem Stromausfall bis zu 36 Stunden die Funktion nicht beeinträchtigt ist. Die Versorgungsspannung darf zwischen 7 und 36 Volt Gleichspannung liegen. Die Leistungsaufnahme liegt im Bereitschaftszustand bei 0,4W und steigt nur nach einem Stromausfall auf 2,4W an, während der Akku geladen wird.

Einsatzgebiete können die Leistungserfassung am Arbeitsplatz der Produktionslinie sein und auch generell überall dort wo man zum Beispiel einen Mitarbeiter-Chip mit Zeitinformation ermitteln will.

Der größte Benefit dieser Lösung ist, dass für den Betrieb wenig Infrastruktur erforderlich ist. Verkabelung wird nur für die Versorgungsspannung benötigt. Um die Daten von mehreren 100 Geräten zu empfangen braucht man ein LoraWAN Gateway welches in der Regel einen ganzen Campus abdecken kann. Durch ein zweites LoraWAN Gateway lässt sich auch mit wenig Aufwand eine Redundanz herstellen.
Die 868 MHz Lora Frequenz erlaubt eine Entfernung zum Gateway von mehreren 100 Metern und hat auch mit der Durchdringung von Produktionshallen wenig Probleme.

Weiterverarbeiten kann man die Datensätze per MQTT Schnittstelle. Entweder über eine Cloud Lösung oder über einen lokal installierten Applikationsserver.

Die Elektronik ist im Gehäuse teilvergossen und der Deckel ist mit einer Dichtung versehen, sodass sie gut gegen Staub und Spritzwasser geschützt ist.

  • 2x RFID Leser für alle 13,56 MHz Transponder
  • Betriebsspannung: 7-36 Volt Gleichspannung
  • Leistungsaufnahme:0,4W (2,4W bei Laden des Akkus)
  • persistenter FRAM Speicher für max. 800 Buchungssätze
  • Echtzeituhr
  • Übertragung per LoraWAN 868MHz (fair use Policy)
  • Redundanz der Übertragungswege durch zwei Lora-gateway möglich
  • Geringer Aufwand für die Infrastruktur
  • Akku Betrieb für bis zu 36 Std.
  • mehrere 100 Geräte parallel möglich