Hallo, ich habe ein paar Threads zum Thema gelesen, jedoch sind mir die Schritte am Anfang nicht klar. Wenn ein Reader vorliegt (NXP P7120) und eine Karte mit Tag NTAG213 (nach ISO/IEC 14443-3), und die Leseentferung 3cm ist (ich kann jetzt schlecht sehen welche Antenne in der NTAG-Karte drin ist bzw. wie groß diese ist). Also gehe ich so vor, dass ich eine Antennengröße annehme, die auf meiner PCB überhaupt machtbar ist, sagen wir mal 20x40mm, und diese Antenne dann mit NTAG213 ausprobiere, welche Entfernung machbar ist, so wie im Beitrag von Nils hier beschrieben wurde, mit Reduzierung der Leistung etc: Beitrag "RFID Antennen auslegung reader" Oder würdet ihr anders vorgehen? Die andere Frage ist, wieviel Masse sollte man um die Antenne rum "freiräumen", würde 5mm ausreichen? Ich weiß dass sich diese Frage nicht so einfach beantworten lässt da nicht trivial, aber vielleicht hat jemand etwas Erfahrung aus der Praxis was machbar ist. Für alle sachlichen Tipps wäre ich dankbar.
Die Reichweite ist etwa der Antennendurchmesser. 20x40mm erscheint mir zu klein. Ich wuerd die Kartengroesse als minimale Antennengroesse waehlen. Falls die Reichweite kleiner sein soll, lieber die Leistung reduzieren.
Hallo, du schreibst immer wieder von einer "Antenne". Da liegt das erste Missverständnis vor. RFID bei 13.56MHz und passiven Tags (ohne Batterie) ist immer eine magnetische Koplung von zweiresonanten Spulen, keine "Antenne" im eigentlichen Sinn. Daher stelle dir einfach die Magnetfelder vor, die von einer Stromdurchflossenen Spule erzeugt wird. Bei den üblichen Karten wird von der Spule die grösstmögliche Fläche genutzt, um möglichst viel Energie zu koppeln. Über den übertrsgenen Strom wird ja der Tag gespiessen. Kurzschlusswindungen nahe bei der Sendespule wird dir das mühsam erzeugte Feld "kurzschliessen". Daher sind GND-Flächen innerhalb oder nahe an der Spule zu vermeiden.
Zur Kopplung der beiden Spulen: Die Kopplung des Transformators (Lesespule und Tag-Spule) verbessert sich durch: - Ähnliche Grössen der Spulen - Nähe der Spule - Gleiche Ausrechtung der Spulen Da es resonante Kreise sind, muss die Spule mit einem parallelgeschalteten Kondensator auf die Nutzfrequenz angeglichen werdne. Ohne VNA wird das eher nichts.
Hallo und vielen Dank für eure Antworten und brauchbare Tipps. Leider hat man auf der Leiterplatte nur begrenzt Platz. Ich weiß aber nicht ob 5mm-Abstand zu GND ausreichend ist. Wie der Titel sagt, geht es mir zuerst um richtige Vorgehensweise. Zusatzinfo: verwendet wird Tag Type 2. Mein Kenntnisstand bis jetzt: ich habe zwei Möglichkeiten. 1. Rechenweg Je nach Tag gibt es Formel für das benötigte "B-Field" in der ISO-Norm, damit der Tag anläuft. Für Tag Type 2 gibt es ISO/IEC 144443-3a, wo die Berechnung steht. (Für größere Karten gibt es z.B. ISO 7810 etc.) D.h. man muss die Norm kaufen, und aus der Berechnung werden die Parameter der Antenne abgeleitet, wie Anzahl der Windungen usw. 2. Ausprobieren Den Evalboard mit dem Reader NXP P7120 anschaffen mit verschiedenen Spulengrößen (Antennengrößen), und die Reichweite testen. Ich weiß nicht ob hier Matching für jede Antenne notwendig ist, ich hoffe nicht. So habe ich schon mal theoretisch machbare Reichweite, nat. ohne Nachteile wie Metallteile in der Näche usw. Hier habe ich den Vorteil, dass ich auch den Abstand zu GND "live" vorab testen kann. Soweit der Plan.
Nochmal: Schreib bitte nicht "Antenne", das sind einfache Spulen, die Zusammen einen reonanten gekoppelten Übertrager (vgl. Trafo) bilden. Jede Spule hat eine andere Induktivität und dementsprechend muss der parallelgeschaltete Kondensator immer angepasst werden, damit das Gesamtgebilde wieder bei in etwa 13,56 MHz resonant wird. Ohne diese Anpassung wird die Reichweite gering sein. Mach die Spulen (Tag und Spule) möglichst gleich gross, die Windungszahl bewegt sich üblicherweise zwischen 3 und 6, je nach Durchmesser
Was willst du für einer Reichweite schaffen? Hast du das Datenblatt zum Reader-Chip gelesen (und verstanden)? Gibt es App-Notes zum Chip?
Hallo, der Unterschied zur "Antenne" ist mir schon klar, habe deshalb auch das Wort Antenne eingeklammert. Die Reader-Spule wird übrigens auch in Application Notes als Antenne bezeichnet, so illegal ist das auch nicht. Zwei gleiche Spulen sind in meinem Fall eh nicht möglich, da Tag Type 2 sehr klein ist, in etwas so klein wie eine SIM-Karte. D.h. die Reader-Spule wird auf jeden Fall deutlich größer.
Reichweite steht in meinem Beitrag: 3cm. Ich würde hier keinen Beitrag schreiben ohne das Datenblatt gelesen zu haben. Ja, es gibt eine App-Note zum Reader.
Gästchen schrieb: > Zwei gleiche Spulen sind in meinem Fall eh nicht möglich, da Tag Type 2 > sehr klein ist, in etwas so klein wie eine SIM-Karte. D.h. die > Reader-Spule wird auf jeden Fall deutlich größer. Hast du dazu eine nähere Information? Nach meinem Wissen sagt der Tag Type nicht viel über die physikalische Grösse aus.
Bei einer Sim grossen Kartenantenne genuegen 20x40mm fuer eine Sendeantenne. Die Reichweite is auch noch abhaenig von der Feldstaerke. Du benoetigst eine minimale Feldstaerke, um die Karte laufen zu lassen. Und ja die Antennen sind beide resonant, sonst wird das nichts, auch wenn die Gute tief ist, wird die Feldstaerke um Wurzel der Guete erhoeht. Ohne VNA wird es auch nichts.
Oder meinst du mit Tag Type 2 ev. nur den Chip? Dann fehlt da definitiv noch die externe Tag-Spule, damit das was wird...
Interessant dass 20x40mm Antenne theoretisch ausreicht. Da führt wohl kein Weg vorbei ums Ausprobieren. Die NTAG-Cards sind in der Regel fertig, und normalerweise standartisiert. Z.B. die Größe 85.6 x 54 x 0.76 in der ISO7810 beschrieben, dort ist auch die Formel drin, welche Spannung kann man mit der Spule induzieren mit welchem B-Feld. Aus dem Chip-Datenblatt kann man dann ableiten, wann der Tag anläuft. In meinem Fall sind das fertige Tags als "Tag Type 2", daher weiß ich Abmessungen. Die muss ich aber noch besorgen ist ein industrielles Projekt). VNA kann mich mir besorgen, kein Problem. Jetzt die Frage: wie habt ihr das gemacht? Habt ihr einfach irgendeine brauchbare Spulengröße (Fertigantenne) angenommen, und dann die Reichweite ausprobiert? Oder alles ausgerechnet (u.a. mit Hilfe von ISO/IEC), und in die Leiterplatte "gegossen"?
Gästchen schrieb: > Ich weiß aber > nicht ob 5mm-Abstand zu GND ausreichend ist. Die Zahl alleine sagt wenig. Wie HF-Werkler bereits schrieb ist es wichtig, dass du auf dem PCB keine geschlossene Leiterschleife (!!!) hast die mit der Spule koppelt. Also keinerlei geschlossene Schleife um die Spule herum, egal auf welchem Layer, auch nicht mit grösseren Abständen.
Mir ist dein Aufbau nicht klar. Mal schreibst du von Karte (Scheckkartengrösse?), mal von "kleiner SIM". Bitte beschreibe die mechanisch Grösse der möglichen Spulen von Tag und Reader nochmals genauer. Füge die Grösse von leitenden Flächen und deren Anordnung/Grösse nahe der Spule (alles bis Spulendurchmesser) hinzu.
Wenn es eine industrielle Anwendung ist, musst du sicher auch die EMV-Vorschriften und Grenzwerte beachten. Die Reichweite ergibt sich aus der Geometrie mit allen metallischen Objekten nahe der Spule. Das kannst du so einfach nicht berechnen (ohne 3D-Simulation). In der Regel ist - je nach Qualität der Komponenten - ca. halber bis einfacher Spulendurchmesser bei iodealer Ausrichtung der Spulen und keinen störenden Metallobjekten machbar. Zum Beschreiben des Tags kann das ev. weniger werden.
Volker M. schrieb: > Die Zahl alleine sagt wenig. Wie HF-Werkler bereits schrieb ist es > wichtig, dass du auf dem PCB keine geschlossene Leiterschleife (!!!) > hast die mit der Spule koppelt. Also keinerlei geschlossene Schleife um > die Spule herum, egal auf welchem Layer, auch nicht mit grösseren > Abständen. OK, das heißt ich soll GND-Layer um die Spule rum nicht "fluten", sondern wie einen offenen Kreis ausführen? Wäre das korrekt?
Zum Aufbau kann ich folgendes Schreiben: Es ist eine Leiterplatte, mit der Reader-Spule irgendwo in der Mitte. Darunter in ca. 3cm. Abstand sitzt der Tag. Das ist alles. Es gibt keine metallischen Objekte in der Nähe außer vielleicht ein paar Schrauben, aber die sind eh weiter weg, außer das was auf der Leiterplatte ist, das ist natürlich reichlich an Komponenten vorhanden. Die maximal mögliche Größe der Spule bestimmt der freie Platz, schätzungsweise würde 50x30mm-Platz noch gehen, je nachdem wieviel Abstand zu dieser notwendig ist. Die Abmessungen der fertigen Tags weiß ich nicht nicht, diese habe ich nur auf einem Bild gesehen, und kann nur schätzen, wie groß diese ungefähr sind (SIM-Karte). Aber diese bekomme ich noch.
Die kleinere Spule dominiert den möglichen Abstand. Wenn das wirklich SIM-Grösse ist, wird es mit 3cm nach meiner Einschätzung schwierig.
HF-Werkler schrieb: > Mir ist dein Aufbau nicht klar. Mal schreibst du von Karte > (Scheckkartengrösse?), mal von "kleiner SIM". Die Scheckkartengrösse habe ich als Beispiel für die Standartisierung aufgeführt, und dazu "z.B." geschrieben. Das war ein Beispiel bezogen auf ISO Norm 7810. Hier kann man es bildlich sehen, oben rechts. https://de.wikipedia.org/wiki/ISO/IEC_7810 SIM-Kartengröße ist das, was ich habe. Das habe ich auch so geschrieben.
Ok, bei einem SIM-kleinen Tag, wird nur wenig Feld von der Sendespule aufgenommen. Die Flächen der Spulen überlappen sich ja kaum und viel Feld geht am Tag vorbei (wirkungslos). Entsprechend den geometrischen Verhältnisse der Spulenflächen ist die Kopplung der Spulen niedriger. Eine niedrige Kopplung wird sich in einer geringeren Reichweite zeigen. Du wirst nicht umhin kommen, die Güte und Resonanzfrequenz bei den Versuchen dauernd zu messen und tunen. Bei den Demo-Boards wird die Spule meist einpaar cm abgesetzt, damit die gut funktioniert. Das solltestdu auch überlegen, ob es eine Option ist, die Spule zu separieren. Je nachdem, was da an Elektronik auf deinem Board ist, solltest du darauf achten: - Dass die Elektronik nicht zuviel Störungen bei 13MHz produziert (insbesondere Schaltnetzteil mit magnetischen Komponenten) - Dass die Elektronik nicht zu sehr vom RF-ID Feld abbekommt, nicht dass deine Elektronik sich dadurch selbst stört.
Nochmals Danke für die Tipps. Wird es etwas bringen, wenn man die Reader-Spule auch verkleinert gemäß der Tag-Spule? Vermutlich nicht, oder? Abgesetze Spule war eigentlich mein erster Vorschlag, aber das wird erstmal nicht gewollt, nun ja, manchmal muss man zeigen dass es so nicht funktioniert. Die Frage mit dem GND um die Spule: wird Ground als ein Plane gemacht? Ich vermute nicht, oder? Sonst schließen wir die Reader-Spule magnetisch kurz.
Richtig, am schlechtesten ist eine geschlossene Schleife, da diese ein Gegenfeld erzeugt (Magnetischer Kurzschluss). Mit einem Schlitz an der richtigen Stelle kann man da viel verbessern. Ich würde wohl min. 10mm Abstand von der Spule zur Elektronik/GND halten. Das sollte in etwa reichen, bei weniger, musst du probieren, wie gut es wird. Ev. kannst du ja mit Ferritmaterial die Felder etwass lenken und dadurch die Kopplung verbessern. Aber Vorsicht, die Resonanzfreqenz von Spule/Kondensator wird durch das Ferritmeterial verstimmt, da sich die Induktiität ändert. Also tunen, tunen, tunen.
Gästchen schrieb: > OK, das heißt ich soll GND-Layer um die Spule rum nicht "fluten", > sondern wie einen offenen Kreis ausführen? Wäre das korrekt? Korrekt Gästchen schrieb: > Es ist eine Leiterplatte, mit der Reader-Spule irgendwo in der Mitte. In der Mitte ist ungünstig. Setz die Spule an den Rand, dann lassen sich auch ungewollte störende Leiterschleifen vermeiden die deine Spule beeinflussen.
Volker M. schrieb: > In der Mitte ist ungünstig. Setz die Spule an den Rand, dann lassen sich > auch ungewollte störende Leiterschleifen vermeiden die deine Spule > beeinflussen. Hi, Danke für den Tipp. Rein mechanisch sitzt Tag bei mir mittig unter der Leiterplatte, ich denke, wenn die die Lesespule oben zum Rand verschiebe, habe ich möglicherweise noch schlechtere Performance, als wenn der Tag genau mittig wäre? Mir gefällt das generall nicht wenn die NFC-Antenne in die Leiterplatte gelassen wird, wo viel Zeug drauf ist, manchmal hat man leider keine Wahl.
Gästchen schrieb: > Rein mechanisch sitzt Tag bei mir mittig unter der Leiterplatte, ich > denke, wenn die die Lesespule oben zum Rand verschiebe, habe ich > möglicherweise noch schlechtere Performance, als wenn der Tag genau > mittig wäre? Richtig, Sendespule und Empfängerspule haben die beste Kopplung wenn sie genau gegenüber liegen. Der Vorschlag war sicherlich so gedacht, dass das Tag mitwandert. Ist die Position des Tags genau definiert? Dann kann man versuchen mit einem Ferritstäbchen das Feld zu lenken. Stell Dir vor, Du willst einen Transformator aufbauen, bei dem die Spulen räumlich entfernt sind. Bastler_HV
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