Hallo, Ich will eine Zeiterfassung für eine RC-Rennstrecke zu bauen. Es sollen 850-950 MHZ RFID Tags ausgelesen werden, die direkt im jeweiligen RC-Wagen verklebt wären und sich somit bei ca 50 KM/H an der Antenne vorbei bewegen. Ist es möglich dies zuverlässig genug für den privaten Hobby-Bereich mit RFID umzusetzen?
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Marcel Keil schrieb: > Ist es möglich dies zuverlässig genug für den > privaten Hobby-Bereich mit RFID umzusetzen? Vermutlich nicht. Außerdem bringt dir das ja nur die Fahrzeug-Kennung. Die für die Zeitmessung wichtige exakte Ortsbestimmung gaht damit bestimmt nicht. Ich würde mal an einen auf der Unterseite des Fahrzeugs angebrachten Barcode nachdenken. Vorzugsweise würde man den einer Reflexlichtschranke sofort auswerten, oder man fotografiert ihn mit IR-Blitzlichtbeleuchtung und wertet dann mittels Bildbearbeitung aus.
lrep schrieb: > Die für die > Zeitmessung wichtige exakte Ortsbestimmung gaht damit bestimmt nicht. Genau. Besonders RFID im UHF Bereich ( 868 MHz ) ist für sehr hohe Reichweiten konzipiert. Du könntest damit einen RC Wagen auf 6m Entfernung "auslesen". Eine Chance besteht eher im 13,56 MHz Bereich. Da sind die Antennen der Leser und Transponder als Spulen ( H-Feld Antenne ) ausgeführt. Hier muss sich der Transponder schon exakt über der Antenne das Lesers befinden. ( Antenne im Boden ) Das wird z.B. im Laufsport verwendet. Aber 10tel Sekunden kann man damit auch nicht auflösen. Der Zeitpunkt, wann genau der Transponder gelesen wird, ist letztlich nicht so exakt voraussehbar. Das kann wirklich nur eine Lichtschranke.
Der Ausleseort muss auch nicht bestimmbar sein, da die Tags alle nur am selben Ort mit recht wenigen cm Spiel Storm aus dem Dipol ziehen können und auch nur dort ausgelesen werden. Es muss nur klar ersichtlich sein welcher Tag als erstes den Lesebereich an der Startlinie passiert hat. Die Idee es für RC so umzusetzten habe ich mir übrigends bei Impinj abgeschaut, nur geben die leider nicht an mit welcher Frequenz ihre Readermatten arbeiten. Grundsätzlich muss es also mit RFID-Technik realisierbar sein.
Mit einer Lichtschranke wird das leider nicht funktionieren, es sollen mehrere Zeiten teils direkt Sekundenbruchteile nacheinander bestimmt werden, die eindeutig zuordbar sind.
Stichwort: Doppler-Effekt https://tandmconsulting.wordpress.com/2011/06/03/determine-rfid-tag-direction-and-velocity-using-phase-data/ Je höher die Nutzfrequenz, desto genauer kann man die relative Position bestimmen. Im 900 MHz Bereich tippe ich auf wenige Millimeter.
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Stefan M. schrieb: > lrep schrieb: >> Die für die >> Zeitmessung wichtige exakte Ortsbestimmung gaht damit bestimmt nicht. > > Genau. > > Besonders RFID im UHF Bereich ( 868 MHz ) ist für sehr hohe Reichweiten > konzipiert. > Du könntest damit einen RC Wagen auf 6m Entfernung "auslesen". Ich verstehe nicht warum dies gegen UHF als Lösung sprechen soll. Gerade weil ich nur die Dipolantenne vergraben möchte und den Reader neben der Ziellinie an ein Arduino Nano und damit per USB an einen Laptop anschließen möchte, habe ich mich für UHF entschieden. Die Reichweite und die Geschwindigkeit waren mir am wichtigsten als ich mir das so überlegt habe. Wichtig ist nur, dass die Tags alle zuverlässig im selben Bereich aktiviert werden, dadurch können sie auch nur dort mit entsprechender Reichweite ausgelesen werden, oder irre ich mich dabei? > Eine Chance besteht eher im 13,56 MHz Bereich. > Da sind die Antennen der Leser und Transponder als Spulen ( H-Feld > Antenne ) ausgeführt. > Hier muss sich der Transponder schon exakt über der Antenne das Lesers > befinden. ( Antenne im Boden ) > Das wird z.B. im Laufsport verwendet. > Aber 10tel Sekunden kann man damit auch nicht auflösen. > Der Zeitpunkt, wann genau der Transponder gelesen wird, ist letztlich > nicht so exakt voraussehbar. > Das kann wirklich nur eine Lichtschranke. Nunja, mit dem Zeiterfassungsystem wollte ich auch nicht bei der Formel 1 auflreuzen, so derart genau muss es nicht sein, aber die Verzögerung sollte möglichst konstant sein. Hier ein Link zu der Antenne die mich inspiriert hat. http://www.logiscenter.de/media/pdf/Logiscenter_Impinj_Threshold.pdf wie man sieht im UHF-Band, zuverlässig genug für Massenrennen und für RC scheinbar auch geeignet.
Till Uhde schrieb: > Stichwort: Doppler-Effekt > > https://tandmconsulting.wordpress.com/2011/06/03/determine-rfid-tag-direction-and-velocity-using-phase-data/ > > Je höher die Nutzfrequenz, desto genauer kann man die relative Position > bestimmen. Im 900 MHz Bereich tippe ich auf wenige Millimeter. Damit wären eigentlich ganz nette dinge möglich,aber leider geht das etwas über mein derzeitiges physikalische Verständnis, und den erwarteten Aufwand hinaus. Könnte ich das nicht mit einem örtlich sauber begrenzten Dipol schaffen, dass die Tags nur in einem kleinen sauber definierten Bereich ausgelesen werden? Das programmieren der Software soll auch möglichst einfach gehalten werden, daher muss die Geschwindigkeit des passierenden Tags nicht berücksichtigt oder berechnet werden. Es soll lediglich über eine Software auf dem Laptop für jedes RC-Auto ein eigener Counter für die Rundenzahl, eigener Timer für die Rundenzeit und die schnellste eigene Rundenzeit ausgegeben werden. Zwingend nötig ist nur, dass die Tags einen örtlich gut abgegrenzten Aktivierungsbereich haben, und dort auch bei jedem Passieren zuverlässig ausgelesen werden, auch wenn mehr als 1 Tag in einem RC-Auto angefahren kommt.
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Also gut, ich habe nochmal Google befragt und herausgefunden, dass es prinzipiell genau so funktionieren kann wie ich mir das vorgestellt habe. Ich werde jetzt einfach mal auf den Postboten warten und dann selbst ein wenig ausprobieren bis ich wieder vor etwas stehe bei dem ich Hilfe oder zusätzliches Wissen brauche :)
Marcel Keil schrieb: > Könnte ich das nicht mit einem örtlich sauber begrenzten Dipol schaffen, > dass die Tags nur in einem kleinen sauber definierten Bereich ausgelesen > werden? Wenn Du die Reichweite durch vergraben oder "örtlich sauber begrenzen" einschränkst, verringerst Du auch die Zeit, die der Tag im Erkennungsbereich ist und damit die Zeit, die Dir zur Erkennung zur Verfügung steht. Die Folge ist eine erhöhte Nicht- oder Fehlerkennung. Die zeitliche Abfolge mehrerer Tags im Erfassungsbereich stellst Du damit nicht sicher. Stell' Dir vor: erster Tag wird nicht erkannt, weil zu weit weg, zweiter Tag wird erkannt, ist im Ziel, erster Tag wird erkannt, jetzt in Reichweite aber schon durchs Ziel durch. Die Folge: der erste Tag wird Zweiter, obwohl er als erster durch's Ziel gefahren ist. > daher muss die Geschwindigkeit des passierenden Tags nicht > berücksichtigt oder berechnet werden. Es geht hier nicht um die Geschwindigkeit des Tags, sondern um die relative Geschwindigkeit des Tags zur Antenne. Wenn die null ist, ist der Tag genau über der Antenne und das Ziel erreicht, doppeldeutig. Obiges Szenario ist dann gelöst. Alle Tags melden sich frühzeitig, der erste, der eine relative Geschwindigkeit von Null hat, ist der Sieger. Für die Zeitmessung gilt natürlich entsprechend das Gleiche, da die Rundenzeit von der Zieldurchfahrt abhängt.
Till Uhde schrieb: > Wenn Du die Reichweite durch vergraben oder "örtlich sauber begrenzen" > einschränkst, verringerst Du auch die Zeit, die der Tag im > Erkennungsbereich ist und damit die Zeit, die Dir zur Erkennung zur > Verfügung steht. Die Folge ist eine erhöhte Nicht- oder Fehlerkennung. Bei z.B. Marathon-Läufen, RC-Profi-Rennen und sogar Enduro Rennen wird die Zeiterfassung auch mit UHF RFID Techink umgesetzt. Daher muss es möglich sein die Tags zuverlässig an einem spezifischen Ort mit dem nötigen Strom zum senden zu versorgen. Sollte der Signalbereich zu groß werden würde ich ggf. mit Isolierband oder ähnlichem die Reichweite des Senders einschränken. Da sogar Motorräder damit erfassbar sind gehe ich davon aus, dass es bei den Elektroautos mit 50-60KM/H auch funktioniert. Ich werde versuchen den Bereich in dem die Tags aktiviert werden möglichst klein zu halten, habe aber noch nie einen Versuch dazu unternommen wie zuverlässig man einen sendenden UHF 860MHZ Tag auslesen kann der mit 50KM/H am Reader vorbeifährt. Der Erfolg anderer Zeigt aber klar dass es so geht, auch wenn die Baupläne und Software nicht öffentlich einsehbar sind. > Die zeitliche Abfolge mehrerer Tags im Erfassungsbereich stellst Du > damit nicht sicher. Wie anfällig ist denn UHF-RFID für solch ein Verhalten beim Auslesen mit einem Reader? Wenn es dadurch nur zu einer Verzögerung von wenigen Millisekunden kommt ist dies vernachlässigbar. Genau gleichzeitig müssen auch nicht 2 Tags erfasst werden, solange jeder Tag der in den Lesebereich kommt erfasst wird, auch wenn mehrere Tags kurz nacheinander senden. 10-30 Millisekunden Toleranz dürfen es ganz sicher bei der Erfassung der Tags geben, so knapp wird es seltenst bei RC Rennen. > Stell' Dir vor: erster Tag wird nicht erkannt, weil zu weit weg, zweiter > Tag wird erkannt, ist im Ziel, erster Tag wird erkannt, jetzt in > Reichweite aber schon durchs Ziel durch. Die Folge: der erste Tag wird > Zweiter, obwohl er als erster durch's Ziel gefahren ist. Bei den gefahrenen Rennen liegt öfters mal mehr als eine Runde dazwischen, 10-30ms oder vllt auch etwas mehr Toleranz sind vertretbar, solange jeder Tag erkannt wird. Mir ist auch klar, dass mein Developmentboard eine kleine Verzögerung haben wird, die aber konstant ist. Außerdem habe ich gelesen dass UHF 860MHZ über 5-6m Reichweite Lesbar ist, warum sollte also ein Tagwegen der Reichweite nicht lesbar sein? > Es geht hier nicht um die Geschwindigkeit des Tags, sondern um die > relative Geschwindigkeit des Tags zur Antenne. Da die Antenne Fest an einem Punkt steht und die Tags in den Autos sind wird die relative Geschwindigkeit der Antenne zum Tag niemals während der Messung 0 sein. Die Geschwindigkeit des Tags werde ich mit gutem Gewissen im Einzelfall vernachlässigen, und nur dafür sorgen, dass ein Tag mit 50KM/H gelesen werden kann. Das kann ich ja dann mit einem RC Auto ausprobieren sobald ich mich entschieden habe wie ich es anstellen möchte. Leider fehlt mir die Erfahrung oder ein paar gute Ratschläge zur Durchführung. > Obiges Szenario ist dann gelöst. Alle Tags melden sich frühzeitig, der > erste, der eine relative Geschwindigkeit von Null hat, ist der Sieger. > Für die Zeitmessung gilt natürlich entsprechend das Gleiche, da die > Rundenzeit von der Zieldurchfahrt abhängt. Achso, den Dopplereffekt kenne ich auch, aber wäre es nicht deutlich einfacher den Aktivierungsbereich der Tags einzugrenzen und jeden Tag nur einmal alle X Sekunden zu berücksichtigen?
Hallo Marcel, ich entwickle Hardware zur Sport-Zeitnahme um mir meine Brötchen zu verdienen. Unser UHF-System hat eine Auflösung von ca. 0,2 Sekunden und kann je nach Transponder sicher bis 40km/h eingesetzt werden. Mehr ist mit "einfachen" Mitteln bei UHF nicht drin. Siehe Datenblatt: http://www.raceresult.de/de-de/solutions/RRS_Brochure.pdf Für genauere Messungen benötigt man ein so genanntes Aktiv-System mit ganz anderer Technik. Solche Systeme werden für Karting, RC und Co eingesetzt. Unser Aktiv-System kommt auf eine Auflösung von einer 100tel Sekunde. Das ist 100% reproduzierbar und damit schon relativ gut, für ein reines Transpondersystem. VORSICHT zur Threshold-Antenne: Die von unserem Wettbewerbern eingesetzte Antenne, ist eine modifizierte Variante. Wir haben seit längerem unsere eigenen Antennen entwickelt, weil wir mit keiner der auf dem Markt befindlichen Antennen zufrieden waren. Gruß, Nikias
Nochmal: UHF Systeme arbeiten mit E-Feld Antennen. Diese sind "Fernfeld-Strahler" ( Wie UKW Radio / CB Funk.... ). Das Konzept von UHF RFID ist extra für hohe Reichweiten entwickelt worden. Z.B. Erkennung von Europaletten auf Gabelstaplern, die an einem oder mehreren UHF Readern vorbeifahren. Es ergibt keinen Sinn, das ( teure ) UHF System mit schlechten Antnennen auf kuze Reichweiten abzuwürgen. Einen Ferrari nimmt man ja auch nicht als Golfplatzcaddy. Für kurze Reichweiten mit definierbarem räumlichen Lesefeld nimmt man 125kHz oder 13,56MHz. Diese Systeme verwenden H-Feld Antennen ( Spule als Antenne ). Bei UHF Anwendungen gibt es zudem sog. Leselöcher. Das sind Zonen, die eingentlich innerhalb der Reichweite liegen, in denen aber dennoch kein Transponder aufwacht. ( Thema Auslöschung ). Das Problem gibt es nur bei UHF, und kann dir die Suppe stark versalzen. Vielleicht sind die räumlichen Dimensionen der RC Car Anlage so groß, dass Du es mal versuchen kannst. Im Ansatz würde ich aus Kosten- und Präzisionsgründen hier aber 13,56 MHz empfehlen. Berichte mal über Deine Erfahrungen.
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