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Capacitive Identification Tokens

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Technologie macht Millionen von Alltagsgegenständen mit Drahtloskommunikation kompatibel

Die meisten Europäerinnen und Europäer nutzen vernetzte Touch-Geräte wie Smartphones oder Tablets. Im Rahmen einer EU-Initiative wurde eine neue Generation von drahtlosen Tags entwickelt, die als kapazitive Tokens bezeichnet werden und disruptive Innovationen für die Touchscreen-Technologie ermöglichen.

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Kapazitive Tokens interagieren mit Touchscreen- und Lesegeräten. Die Objekte – in diesem Fall die kapazitiven Tokens – sind dünne, flexible, Metalloxid-Tags, die in Papier- und Kunststofferzeugnisse wie Tickets, Zertifikate und Zahlungskarten integriert werden können. „Das Potenzial dieser Technologie ist außergewöhnlich“, bemerkt Marco Dehouwer, Projektmanager bei Cartamundi, einem führenden belgischen Hersteller von Karten- und Brettspielen, der das EU-finanzierte Projekt CAPID koordiniert. Kapazitive Tokens können mit über 4,5 Milliarden weltweit verwendeten Mobiltelefonen sowie mit der großen Anzahl von Touchscreens interagieren, die derzeit in Fahrzeuge, Kaffeemaschinen, Verkaufsautomaten und andere Alltagsgegenstände integriert werden.

Eindeutiger, sicherer Kommunikationsweg

Das CAPID-Team entwickelte ein System, über das ein winziger, flexibler Tag in ein Objekt eingeführt werden kann. Dieses Objekt, das so klein wie eine Karte oder ein Etikett sein kann, ist dann bei der Platzierung auf einem Touchscreen identifizierbar. Die Tags senden ein dynamisches Signal an die Lesegeräte, sodass kostengünstige Produkte mit hohem Volumen erkannt und geortet werden können. Die Internetverbindung wird hergestellt, indem das markierte Objekt einfach auf dem Touchscreen platziert wird. Jedes kapazitive Token hat eine eigene ID. Aufgrund der potenziell immensen Anzahl von Tags, die allesamt identifizierbar sind, kann für jedes Produkt ein eindeutiger Code erzeugt werden. Kleine kapazitive Antennen werden im Rahmen des Chipherstellungsprozesses direkt auf die Chips verbaut. Das Ergebnis ist ein einfacher und überaus kostengünstiger Tag, da keine externen Antennen oder Montageschritte erforderlich sind. Der neue Tag basiert auf der Dünnschichttransistor-Technologie und wird durch eine Dünnschichtbatterie oder eine Dünnschichtphotovoltaikzelle, die das Licht vom Touchscreen umwandelt, betrieben. Der kapazitive 12-Bit-Dünnschicht-Identifikations-Tag erreicht Datentransferraten von bis zu 36 Bps bei einer Stromversorgung mit 0,6 V, die mit handelsüblichen Touchscreen-Geräten kompatibel ist, ohne dass Modifikationen erforderlich sind. Die flexible integrierte Dünnschichtschaltung hat eine monolithische On-Chip-Antenne à 0,8 cm2 und eine Leistungsaufnahme von nur 38 nW bei einer Stromversorgung mit 600 mV. Das Projektteam entwickelte neue Prozesse für eine bessere Ausrichtung der Chipherstellung und -integration an Papiererzeugnissen. Hierdurch werden die Kosten der dazugehörigen Papiererzeugnisse gesenkt. Dank der prognostizierten äußerst geringen Kosten von unter 1 Cent stellen die Tags eine Lösung für Milliarden Alltagsgegenstände dar. Als Lesegeräte fungieren bestehende Touchscreen-Geräte, sodass keine zusätzliche Hardware, größeren Rekonfigurationen oder Sonderkosten notwendig sind.

Revolutionär für Papiererzeugnisse mit eingebetteter Elektronik

„Unser Tag ebnet im Vergleich zu Standardlösungen für die Funkwellenidentifikation oder Nahfeldkommunikation den Weg für viele neue Anwendungen, da sie die Vorteile der breiten Verfügbarkeit von Touchscreen-Lesegeräten gegenüber der begrenzten Anzahl von Nahfeldkommunikationsgeräten nutzt“, erklärt Kris Myny, Hauptforscher und Leiter des FuE-Teams beim Projektpartner imec, einem weltweit führenden Zentrum für Forschung, Entwicklung und Innovation im Bereich Nanoelektronik und digitale Technologien. Laut Myny werden das Tag-System und die Kommunikationsmethode unter Verwendung verschiedener Touchscreens von mehreren Marken wie Apple, Samsung und Huawei getestet. „Dank der einzigartigen CAPID-Funktionalität können wir die Karten für die Zukunft neu mischen, da die Grenzen zwischen Digitalem und Physischen aufgeweicht werden, und neue Spielerfahrungen für kommende Generationen ermöglichen“, lautet das Fazit von Dehouwer.

Schlüsselbegriffe

CAPID, Tag, Touchscreen, kapazitives Token, Lesegerät, Chip

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3 Dezember 2019