Kunde: Berger GmbH
CiMo Partner: Salzburg Research
Herausforderung
Es wurde evaluiert, ob die Standard-NFC-Technologie mit 13,56 MHz ausreichend ist, um eine intelligente Sportmatte zu realisieren, die sich automatisch mit einem NFC-getaggten Sportschuh verbindet. Das Hauptproblem anderer Technologien besteht darin, dass sie keine Nutzerauthentifizierung ermöglichen – im Gegensatz zu NFC. Die größten Herausforderungen lagen in den Einschränkungen der Antennenverstärkung und der generellen NFC-Reichweite bei ausschließlicher Nutzung von 13,56 MHz. Je größer die gewünschte, vertrauenswürdig abgedeckte Matrizenfläche, desto anspruchsvoller ist die Stromversorgung. Eine weitere Herausforderung war die ideale Positionierung des Systems innerhalb der Matte, um eine ausreichend große Kontaktfläche für den Schuh abzudecken und verschiedene Kontaktwinkel beim Überlaufen der Matte zu berücksichtigen. Ebenso mussten geeignete Positionen für die NFC-Tags im Inneren der Schuhe getestet werden. Da die Nutzer:innen direkt auf das System treten, war zudem ein stabiles Gehäuse erforderlich.
Methode
Die entwickelte Prototyp-Technologie dient als Machbarkeitsnachweis. Aktuell misst sie lediglich die Zeit beim Überlaufen der Matte, kann aber grundsätzlich zur Übertragung beliebiger während des Laufens erzeugter Daten verwendet werden. Die Antenne erreicht derzeit lediglich 18, 23 oder 29 dB, was jedoch bereits ausreichte, um die Funktionsfähigkeit zu demonstrieren. Zwar unterstützt die RC522-Antenne auch höhere Verstärkungen von 35, 38, 43 und 48 dB, jedoch kann das verwendete Raspberry Pi Board nicht dauerhaft mit der dafür benötigten Stromversorgung betrieben werden.
Der Prototyp wurde realisiert mit:
Raspberry Pi Modell 3B
NFC-Kommunikationssoftware basierend auf „pi-rc522“
NFC-Antennenmodul (RC522, 13,56 MHz)
NFC-Tag-Sticker (Ntag213)
VARTA Powerbank 10.000 mAh
Ergebnisse
Die entwickelte Prototyp-Technologie zeigte, dass der Einsatz von Standard-NFC für ein intelligentes Matrizendesign grundsätzlich ausreichend ist – insbesondere bei Verwendung leistungsstärkerer Hardware als dem Raspberry Pi. Ein großer Vorteil von NFC besteht darin, dass die Identität der Nutzer\:innen beim Überlaufen der Matte automatisch erkannt werden kann. Für die Entwicklung eines marktfähigen Produkts wird dringend empfohlen, die Lösung mit einer stärkeren Hardware-Plattform wie z. B. dem ESP32 neu umzusetzen. Soll die gesamte Mattenfläche abgedeckt werden, empfiehlt sich der Einsatz einer maßgeschneiderten Antenne oder einer Langstrecken-Rundstrahlantenne, wie sie derzeit beispielsweise in automatisierten Tierklappen verwendet werden. Derzeit werden Folgeprojekte diskutiert, bei denen Sportlehrer\:innen aus verschiedenen österreichischen und deutschen Schulen in den Entwicklungsprozess eingebunden werden sollen. Dabei werden unterschiedliche Anwendungsfälle sowie Möglichkeiten zur Energieversorgung der Matte während oder nach dem Sportunterricht besprochen.