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?
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.
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.
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.
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