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Robustes NFC-Tag-IC für industrielle Langzeit-Anwendungen

| Redakteur: Michael Eckstein

Mini-IC widersteht widrigen Umgebungsbedingungen: Der AS3956 im ultra-kleinen CSP-Gehäuse soll auch dort zuverlässig arbeiten, wo andere NFC-ICs versagen.

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Der AS3956 arbeitet als Bridge zwischen Mikrocontroller und NFC-Smartphone oder -Lesegerät .
Der AS3956 arbeitet als Bridge zwischen Mikrocontroller und NFC-Smartphone oder -Lesegerät .
(Bild: ams)

Im industriellen Umfeld müssen Komponenten in teilweise rauen Bedingungen über lange Zeiträume zuverlässig funktionieren. Für eben diesen Zweck hat Sensorspezialist ams ein dynamisches NFC-Tag-IC entwickelt, das industrielle Qualitätsstandards erfüllt und sich laut Herstellerangaben durch höchste Zuverlässigkeit in einsatzkritischen Anwendungen und in Produkten mit langer Nutzungsdauer auszeichnet.

Der dynamische Tag-Chip AS3956 hat die Funktion einer kontaktlosen Bridge zwischen einem Host-Mikrocontroller und einem NFC-Lesegerät beliebiger Bauart, beispielsweise einem Smartphone. Er unterstützt das NDEF-Nachrichtenprotokoll und erfüllt laut ams alle Empfehlungen des NFC-Forums. Das soll die Interoperabilität mit allen NFC-fähigen Smartphones gewährleisten.

Für sehr kleine NFC-Tags geeignet

Der AS3956 ist in einem nur 0,3 mm hohen Miniatur-Chip-Scale-Package (CSP) mit einer Grundfläche von 1,8 mm x 1,4 mm und in einem 3 mm x 3 mm MLPD-Package erhältlich und damit auch für die Integration in sehr kleine NFC-Tags geeignet.

Bei der Entwicklung des robusten AS3956 hat ams nach eigenen Angaben eng mit Kunden zusammengearbeitet, die Produkte für industrielle Anwendungen und für das Internet of Things (IoT) herstellen. Intensive Tests in realen Anwendungen haben demnach die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Chips unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen belegt. Entgegen dynamischen NFC-Tags, die für den Consumer-Bereich vorgesehen sind, eignet sich das AS3956 laut Hersteller für:

  • Industrielle und IoT-Anwendungen in rauen Umgebungen, beispielsweise bei extremen Temperaturen zwischen –40 °C und 125 °C.
  • Produkte, die für eine lange Nutzungsdauer ausgelegt sind. Typische Beispiele sind Heizungs- und Klimaanlagen, Hörhilfen und Funksensoren für Infrastruktur wie Straßen, Brücken und Versorgungseinrichtungen. Der interne EEPROM-Speicher des AS3956 ist für mindestens 100.000 Programmier- und Löschzyklen ausgelegt. Bei 125 °C hält das Modul Daten über 10 Jahren.
  • Einsatzkritische Produkte, die nicht ausfallen dürfen. Der AS3956 bietet Besonderheiten, die Entwicklern bei der Implementierung NFC-basierter Anwendungen große Gestaltungsfreiheit geben. So verfügt der Chip zum Beispiel sowohl über eine I2C- als auch eine SPI-Schnittstelle für die Kommunikation mit einem Host-Mikrocontroller. außerdem hat er einen weiten Eingangsspannungsbereich von 1,65 V bis 5,5 V.
  • Der AS3956 fungiert in der Grundbetriebsart als autonomer Type-2-Tag gemäß den NFC-Forum-Standards und unterstützt die NFC-Kommunikation mit einem Lesegerät.
  • Darüber hinaus bietet der Chip zwei wählbare Datenübertragungsmodi für die Kommunikation mit einem Host-Controller: Extended Mode, ein Datenübertragungsmechanismus mit eigenem Timing; die Datenübertragung erfolgt mittels Standard-Type-2-Tag-Befehlen und erfordert dadurch einen nur sehr geringen Software-Overhead auf Seiten des Host-Controllers.
  • Ebenfalls kann der Chip im Tunneling Mode arbeiten. Er unterstützt die ISO14443A Level 4 PICC-Emulation gemäß den EMVCo-Anforderungen, aber auch kundenspezifische Protokolle.

Der AS3956 gewinnt aus dem von einem NFC-Lesegerät erzeugten Hochfrequenzfeld Energie und kann bis zu 5 mA an ein externes Gerät liefern. Diese Form von Energy-Harvesting eignet sich besonders als kostengünstige, platzsparende Alternative zu anderen drahtlosen Lademöglichkeiten. Sie kann laut ams dazu beitragen, die Batterielaufzeit biometrischer Smart Cards zu verlängern. Außerdem eigne sie sich für das Implementieren vollständig passiver Funksensorlösungen, wie sie beispielsweise für smarte Insulin-Pens zum Einsatz kommen.

„Früheren Generationen von universell verwendbaren, dynamischen NFC-Tags mangelte es an der in vielen Anwendungen geforderten Zuverlässigkeit und Flexibilität“, sagt Giancarlo Cutrignelli, Marketingleiter für Wireless Sensor Nodes bei ams. Strenge Qualitätssicherungsprozesse bei ams und zahlreiche Validierungstests würden gewährleisten, dass der AS3956 mit widrigen oder extremen Einsatzbedingungen zurechtkommt und alle HF-, Schnittstellen- und Speicherfunktionen auch unter schwierigen Bedingungen zuverlässig funktionieren.

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