Антенна RFID своими руками или Ключи в ремешке часов.

В этом обзоре я поделюсь способом изготовления бескаркасных антенн для RFID меток и установки пропуска и ключа от домофона в кожаный ремешок наручных часов.

Вот он, мой второй обзор на Муське. Решил я поведать вам о том, как я упростил свое передвижение на работе, а именно вшил дубликат пропуска в ремешок часов, в который позже добавил и ключ от домофона. Далее я буду параллельно рассказывать об изготовлении антенн для 125 кГц пропуска и 13,56 МГц домофона.

Началось все, когда на работе установили СКУД почти на всех дверях. Пользоваться карточкой мне не понравилось с самого начала и я начал искать пути облегчения прохода с пропуском.

Вначале был куплен силиконовый RFID браслет, но он мне не понравился, знаете ли, ощущения «не те». В дальнейшем оказалось, что такие браслеты не долговечны и рвутся из-за частых растяжений. В продаже есть и более удобные браслеты.
У меня же появилась идея скрестить наручные часы, которые я каждый день одеваю и пропуск, тем более, что два браслета на руке — это перебор.

Карточку-пропуск я ломать не стал, а купил дубликатор и перезаписываемые брелоки для домофона. В моем случае рабочая частота пропуска на работе 125 кГц, а домофона — 13,56 МГц.

Об RFID метках
RFID метки бывают с рабочей частотой 125 кГц и 13.56 МГц. Определить, какая частота у вас можно спросив об этом у охраны, разобрав свой рабочий пропуск или методом «тыка». Радиочастотные метки с рабочей частотой 125 кГц имеют антенну с большим количеством витков тонкого провода. На метках 13.56 МГц провод толще и витков меньше.




Просто извлечь метку из брелока и установить в ремешок не получилось. Размеры антенны довольно большие. Я попробовал сжать антенну — сильно уменьшилось расстояние считывания. Замеры индуктивности антенны показали, что при изменении формы катушки, естественно, меняется и индуктивность. Я подозреваю, что антенна метки представляет собой колебательный LC контур и изменение индуктивности к хорошему не приведет.

Отсюда выход один — изготовить антенну нужных формы и размеров с требуемой индуктивностью. Максимальное расстояние считывания достигается при одинаковых размерах антенн метки и считывателя. Т.е. самодельная метка будет считываться на меньшем расстоянии, чем карта.
Сразу хочу предупредить, что намотка антенны на 125 кГц занятие довольно сложное из-за большого количества витков и малой толщины провода.

Пропуск на 125кГц




Измеренная индуктивность антенны метки на 125 кГц составила около 3,57 мГн (миллиГенри), а на 13,56 Мгц — около 5 мкГн (микроГенри). Измерения нужно проводить так, чтобы исключить влияние других предметов на индуктивность.

Для пропуска на 125 кГц может понадобиться около 450 витков провода 0,05-0,07 с внутренним диаметром 7 мм и толщиной антенны в 1 мм. Провод сматывал с 24в реле. Намотку я производил шуруповертом. Где-то с пятой попытки получилось что нужно ).
Для ключа домофона на 13,56 МГц ушло около 1,5 метра провода 0,1-0,15 с внутренним диаметром 7 мм и толщиной около 1,5 мм. Намотка производилась вручную, витки не считал. Получилось со второй попытки.

Чип для домофона был аккуратно извлечен из брелока. Брелок хитрый и в переходе не получилось его скопировать. Все было залито нерастворяемым компаундом. Пришлось аккуратно все разламывать.

Измерения заводской антенны на 13.56 МГц.



Для намотки бескаркасной катушки нам потребуется оснастка. Я нашел пару пластиковых крышек не известно от чего. Две пластиковые крышки или другие желательно круглые и плоские детали скрепляются посередине винтом с гайкой, который образует ось вращения. Между крышками устанавливается картонная прокладка. Намотка производится в промежуток между пластиковых крышек. Провод фиксируется эпоксидной смолой или лаком.

Оснастка



Методика намотки следующая: сначала нужно вырезать из картона шайбу, которая будет задавать внутреннюю форму антенны и ее толщину. Далее смазываем поверхности оснастки (пластиковых крышек) тонким слоем силикона, вставляем винт и одеваем картонную шайбу. Конец провода нужно закрепить в отверстии винта. Наносим немного «пятиминутной эпоксидки» вокруг картонной вставки, одеваем вторую крышку, скрепляем все вместе и незамедлительно производим намотку.

Процесс намотки






Я изготавливал антенны овальной формы. Точно рассчитать индуктивность мне показалось невозможным, поэтому я мотал побольше… После неполного застывания эпоксидной смолы оснастку аккуратно разбираем. Катушка должна легко отделиться от смазанной оснастки. Измеряем индуктивность и отматываем провод до получения необходимой индуктивности. При приближении к требуемому значению я производил замеры через каждый виток.
Таким методом можно мотать антенны любой формы и размеров.

Меряем



Так же всегда можно купить мелкие RFID метки (раз, два, три) и припаять свой или перезаписываемый чип.

После изготовления антенны припаиваем к ней чистый чип (TK5577 на 125 кГц) и производим копирование или паяем заведомо рабочий чип.

Готовая метка



Как же теперь все интегрировать в ремешок часов?
Варианта три: первый — купить кожаный ремешок с прошивкой по краю, расшить, подготовить нишу, вставить метку и зашить обратно. Второй — найти изготовление ремешков под заказ, отправить метки, указать место установки и получить готовый результат. Третий вариант — есть нейлоновые ремешки типа миланской петли. Метку можно установить внутри ремешка на клей. Я заказал ремешок у мастера и получил отменный результат.

Готовый ремешок от мастера




Сейчас, после всего полученного опыта могу сказать, что мотать антенны на 125 кГц — занятие довольно сложное. Большое количество витков, тонкий провод для малых габаритов делают изготовление таких антенн очень тонкой работой.
Но изготовить антенну для 13,56 мГц оказалось не сложно. Витков мало, провод можно не совсем тонкий. Работает не хуже штатной антенны брелока.

Еще были идеи добавить в ремешок карту метро и банковскую карту. Только в Украине нет возможности пополнить метро бесконтактно. По крайней мере я не нашел. Да и достать кошелек два раза в день не трудно. Вмонтировать банковскую карту тоже, считаю, реально. Люди уже такое делали. Заказываем карту с бесконтактной оплатой, растворяем в ацетоне, а дальше пайка и т.п. Пополнить ее можно в онлайн банкинге. Но это уже другая история…
Для себя решил, что пропуска и ключа от домофона пока достаточно. Вшивать RFID под кожу пока не время, а вот расположить их в удобных местах вполне возможно.
На этом спасибо, что дочитали до конца. Прошу прощения за возможные ошибки и неточности. В общем как умею…
Всем добра!
Добавить в избранное +146 +213
+
avatar
  • ksiman
  • 16 декабря 2019, 14:21
+3
Отсюда выход один — изготовить антенну нужных формы и размеров с требуемой индуктивностью.
Нужна антенна с требуемой резонансной частотой.
Индуктивность тоже важна, но в меньшей степени.
+
avatar
  • r0c
  • 16 декабря 2019, 14:25
+11
Идуктивность перестала влиять на резонанс?
+
avatar
  • ksiman
  • 16 декабря 2019, 14:29
+1
Нет конечно, но и ёмкость имеет значение.
Можно намотать катушки с одинаковой индуктивностью, которые будут иметь разную резонансную частоту.
+
avatar
  • smoluks
  • 16 декабря 2019, 15:07
+2
Не видел в даташитах на чипы меток рекомендации по резонансной частоте катушки, только по индуктивности. Вот например, EM4100:
www.smartstripe.com/wp-content/uploads/2012/10/EM4100.pdf
+
avatar
  • kvasnov
  • 16 декабря 2019, 15:26
+8
читай повнимательней. вот прям в твоем даташите.
1) для заданной частоты приводится индуктивность катушки:
L: typical 21.9mH for fo = 125kHz
2) вход чипа имеет нормированную емкость 74пф, для подстройки можно добавить резонансный конденсатор:
Resonance Capacitor
This capacitor can be trimmed in factory by 0.5pf steps to achieve the absolute value of 74pf typically. This option, which is on request, allows a smaller capacitor tolerance on the whole of the production.

если хорошо отстроить этот LC контур, то удивишься как хорошо работает метка )
+
avatar
0
Забыл в ДШ заглянуть. Странно. Все антенны, что измерял, были 3.57мГн.
+
avatar
  • kvasnov
  • 16 декабря 2019, 15:37
0
Это серийное удешевленное производство. Надо и провод сэкономить и компактно сделать. Наверняка настроена на 5ю(?) гармонику. А потом это же не чисто 125, там еще и 135 может быть, соответственно резонанс где-то рядом ). Карты более-менее универсальные.
Интересно померять катушку на большой толстой карте. По моим ощущениям там намного больше индуктивность.
+
avatar
0
Свежие измерения антенны из толстой карты — 3,51мГн
+
avatar
  • rx3apf
  • 16 декабря 2019, 22:18
+1
Контурная емкость? Емкость самой катушки (между прочим, у такой конструкции она весьма заметная)? Без резонанса на рабочей частоте дальность связи резко падает.
+
avatar
  • kvasnov
  • 16 декабря 2019, 15:28
0
нельзя, только в рамках погрешности измерений )
+
avatar
  • LAIKA
  • 16 декабря 2019, 17:28
+3
Да какя разница в ( антене и индуктивности ) это DIY ИЛИ СДЕЛАЙ САМ — Человек взял идею и её осуществил!!! Если всё работает то это однозначно +
+
avatar
  • ksiman
  • 16 декабря 2019, 18:21
+1
Если всё работает то это однозначно +
Даже если не работает, всё равно + ибо
это DIY ИЛИ СДЕЛАЙ САМ
+
avatar
  • Dwarfi
  • 16 декабря 2019, 14:33
+5
Этих меток, даже перезаписываемых, есть вагон и маленькая тележка разных форм и размеров по доступной цене!!!
Зачем городить огород с кустарным изготовлением?
Ладно бы, частота там была нестандартная…
+
avatar
  • Ivan374
  • 16 декабря 2019, 15:23
+15
Так автор пояснил, чем его готовые не устроили. Да и порой хочется что-то самому сделать.
+
avatar
  • kirich
  • 16 декабря 2019, 14:36
0
Хм..., недавно на работе выбросил пару десятков битых брелоков. Вернее разбит сам корпус, а катушка и чип целые.
А вообще тоже делал подобное, но с немного другой целью, в самодельные считыватели. Как каркас использовал пачку сигарет.
+
avatar
0
Ремешок на часы где брали?
+
avatar
+1
Нашел человека, который изготавливает ремешки под заказ.
+
avatar
  • yualeks
  • 16 декабря 2019, 15:07
0
Использованные карты метро бесплатный вариант.
+
avatar
  • kvasnov
  • 16 декабря 2019, 15:30
+1
они на 13,56 мгц, здесь речь о 125 кгц
+
avatar
  • Omega
  • 16 декабря 2019, 21:19
0
Ну и как в них копию кода с рабочего пропуска вшить? Подозреваю, что кроме частоты и кодировки рпзны могут быть.
+
avatar
  • Ivan374
  • 16 декабря 2019, 15:21
+5
составила около 3,57 мГ (миллиГенри), а на 13,56 Мгц — около 5 мкГ (микроГенри)
Единица индуктивности «генри» сокращается как «Гн» (соответственно миллигенри — мГн) — тогда и пояснения в скобках не потребуются. И герцы в сокращении с большой буквы пишутся, т.к. производное от фамилии. Соответственно мегагерц — МГц.

А за обзор спасибо, плюсанул. Приятно, когда люди сами что-то мастерят и делятся опытом.
+
avatar
  • Stress
  • 16 декабря 2019, 16:07
+1
Генри — тоже фамилия.
+
avatar
  • Ivan374
  • 17 декабря 2019, 06:19
+1
Да. Поэтому сокращенное наименование единиц «генри» тоже пишется с большой буквы: «Гн». А вот полное наименование единиц измерения, в отличие от фамилии, пишется с маленькой: ампер, вольт, герц, генри и т.д…
+
avatar
0
ремешок понравился, у мастера есть сайт?
+
avatar
0
Сайта вроде нету. Похоже, что домашнее производство. Страна Украина. Дать контакты?
+
avatar
-1
Давай. Кому не подходит, проскроллят дальше.
+
avatar
  • Harli
  • 16 декабря 2019, 16:15
0
А что за циферблат на bip? Как найти такой же?
Upd: уже нашёл)))
+
avatar
0
На часах пятница тринадцатое :)
+
avatar
  • Dmitriyx
  • 17 декабря 2019, 11:22
0
Где?
+
avatar
  • vittorr
  • 16 декабря 2019, 17:19
+3
В Киеве вроде есть возможность пополнять транспортные карты (она едина для всех видов транспорта, включая метро) любым способом, в том числе бесконтактно, картой через приложение, через терминалы и т.д

Здесь более подробно: transport.kyivcity.gov.ua/3/
+
avatar
0
Обзор вовремя. Тоже едет с Китая программатор. Но у меня задача чуть хитрее, надо как-то придумать и замену таблетки металлической на входную дверь в подъезд. А там как с метками не получится
+
avatar
  • fafhrd
  • 16 декабря 2019, 20:05
0
прогресс не стоит. таблетки i-batton сменили на rfid 125kHz, потом домофон сменили на Дом-ру — уже хрен склонируеш…
+
avatar
+1
таблетки i-batton сменили на rfid
где сменили? у нас не сменили
+
avatar
  • radi_k
  • 16 декабря 2019, 20:43
0
После реализации задумкой поделишься?
+
avatar
0
После реализации задумкой поделишься?
да, конечно. есть пару идей)
+
avatar
  • SEM
  • 17 декабря 2019, 13:01
0
надо как-то придумать и замену таблетки металлической на входную дверь в подъезд. А там как с метками не получится
Какие сложности? Ставите в замок ещё и RFID приёмную часть, вписываете в неё свои беспроводные метки, выходную цепь — замыкать кнопку «Выход», которая внутри подъезда стоит.
Сложность только в том где катушку закрепить, чтобы работала и глаза не мозолила.
Если дверь стальная — то с размещением катушки будет проблема.
+
avatar
0
Да ну не серьезно. В домовую дверь я не полезу, надо разобраться, как эти таблетки миниатюризировать
+
avatar
  • SEM
  • 18 декабря 2019, 08:57
0
Контактная площадка замка останется прежняя, уже тут сложно сократить размер.
Даже если «удалить всё лишнее» — такой ключ будет неудобно прикладывать «на ходу и не глядя».
+
avatar
0
хотя бы по толщине. и я планирую его на браслет прикрепить
+
avatar
  • fafhrd
  • 16 декабря 2019, 17:41
0
несколько лет назад, купил ветеринарные чипы EM4305, для животины, но натыкал в кожаный ремешок для часов, даже пришлось переставлять между ремешками когда замену ремешка делал. прошивал дубликатором до инжекции. такие примерно: aliexpress.com/item/32802519585.html
+
avatar
0
Как они считывались обычным ридером домофона?
+
avatar
  • fafhrd
  • 16 декабря 2019, 19:39
0
склонировал дубликатором, вот и считываются. возможно ссылка действительно не та, я покупал на тао, перезаписываемые. ссылка протухла.
+
avatar
  • Ravelsv
  • 16 декабря 2019, 19:00
+2
Я себе в руку загнал RFID имплант.
Работает на ура.
А по той ссылке что вы дали, чипы не перезаписываемые
+
avatar
  • romanov
  • 16 декабря 2019, 19:44
0
зачем в руку то? в лоб надо было, а так никто не поймет
+
avatar
  • Ravelsv
  • 16 декабря 2019, 19:52
+5
В лоб будет nfc
+
avatar
  • romanov
  • 18 декабря 2019, 02:55
0
nfc надо в паховую зону, вам и партнеру и считать количество контактов
+
avatar
  • Ravelsv
  • 18 декабря 2019, 09:38
+1
Не, эти полторы минуты фрикций мы и так посчитаем, а вот на кассе в магазине расчитываться будет не удобно.
+
avatar
0
:-D Уже есть такое
+
avatar
  • CuMr
  • 16 декабря 2019, 21:19
+1
Ветеринарные вроде на 134кГц, если я ничего не путаю…
+
avatar
  • Ravelsv
  • 16 декабря 2019, 23:54
0
Всё верно. 134 и не перезаписываемые.
Да и размер по более
+
avatar
0
Есть ремешки широкие :) в них антенна легче разместится ;)
+
avatar
0
это дырка для ибаттон?
+
avatar
  • kvasnov
  • 16 декабря 2019, 22:57
0
для другого i-девайса
+
avatar
  • Rent
  • 17 декабря 2019, 20:56
0
Какой прикольный ремешок… поделитесь пожалуйста ссылкой на него.
+
avatar
+1
Купил пачку меток 20мм примерно. Размочил в дихлорэтане (кажется правильно написал) и получил супер плоскую метку. Запихал в беджик вместо толстой карты.
За идею кожаного ремешка спасибо, плюсанул.
+
avatar
  • trembo
  • 16 декабря 2019, 20:41
+1
По моему опыту если брелок или карточку на ночь замочить в ацетоне
то к утру катушка и кристал оттуда вынимаются абсолютно целыми.
+
avatar
0
А изоляция катушки?
+
avatar
  • trembo
  • 16 декабря 2019, 21:56
0
Проверено, всё нормально.
Добытый контур с кристаллом приклеивался внутрь силиконового чехла мобильника скотчем.
+
avatar
0
И не работает. Тоже проверено.
+
avatar
  • Ravelsv
  • 17 декабря 2019, 00:02
0
Работает, правда не долго. Антена легко рвётся.
+
avatar
  • Ravelsv
  • 17 декабря 2019, 00:01
+1
А какой смысл этих танцев с бубном?
Легче заказать вот такую приблуду и наклеить её куда угодно. У дочки на телефон наклеена, под чехлом.
Правда до неё я дошел тоже после растворения в ацетоне)))
+
avatar
  • Piter
  • 16 декабря 2019, 21:01
0
купил NTAG 216 чипы, но антенну так и не получилось сконектить c чипом, есть у кого опыт работы с NTAG?
+
avatar
0
Креативно получилось — в браслет с много diy. Есть еще интересный вариант в виде кольца. Правда, керамика со всеми вытекающими… Но ведь тоже возможен diy.
aliexpress.com/item/32920983265.html
+
avatar
  • trembo
  • 16 декабря 2019, 22:00
0
per4rator2000
aliexpress.com/item/32920983265.html
В кино они кольцо прикладывают к считывателю так как никто его не носит.
И даже при этом дальность никакая…
+
avatar
0
думал о кольце. потом почитал, что бы срабатывало нужно кольцо повернуть нужной стороной. подумал — ну его нафиг)
+
avatar
  • Konokrad
  • 17 декабря 2019, 09:32
0
нихера это не керамика. Стальное кольцо с проточкой по наружному диаметру. Метки залиты арилом. Царапается.
Считывается турникетом 125 только если точно повернуто меткой к считывателю.
То же самое и с 13МГц меткой
+
avatar
  • MA8
  • 16 декабря 2019, 22:55
0
А я правильно понимаю, что если мне нужна катушка на 125 кГц для считывания домофонных таблеток, то мне достаточно разломать такую таблетку и достать антенну оттуда? Сам что-то мотаю-мотаю, а резонанса добиться не получается.
+
avatar
  • Ravelsv
  • 17 декабря 2019, 00:41
0
Верно, только она там приклеена. Надо растворять ацетоном.
+
avatar
  • vovoshka
  • 17 декабря 2019, 09:58
0
там пластик мягкий при небольшом нагреве. отлично отваливается катушка с чипом и клеем без повреждений.
+
avatar
+1
MA8. Резонанс получится только в том случае, если емкость конденсатора колебательного контура в вашей схеме совпадёт с ёмкостью конденсатора колебательного контура в таблетке. Погуглите калькулятор резонансной частоты колебательного контура.
+
avatar
  • MA8
  • 17 декабря 2019, 15:14
0
Емкость посчитана по калькулятору, число витков/диаметр провода/размеры тоже, но резонанс не выходит. Думаю, теперь попробовать с катушкой из таблетки.
+
avatar
  • rx3apf
  • 17 декабря 2019, 15:49
0
У катушки тоже есть емкость, которая складывается с внешней контурной. Уж хотя бы LC-метром надо обзавестись. Ну и генератором, хоть каким…
+
avatar
  • MA8
  • 17 декабря 2019, 16:03
0
Есть LC-метр. Емкость катушки близка к расчетной, а резонанса нет :) точнее, метка не считывается.
+
avatar
  • rx3apf
  • 17 декабря 2019, 16:21
0
LC-метры — они тоже разные бывают. Моя самоделка, например, вычисляет и показывает еще и паразитную емкость катушки (а вот если ее не учесть, простые «генераторные» конструкции еще и в вычислении индуктивности ошибаются на несколько процентов, что при высокой добротности для резонанса фатально). Так что оптимально еще и генератор как минимум. С генератора даете на катушку накачки, скопом смотрите на контуре транспондера (не забыв про входную емкость щупа !) и все сразу видно, что и куда строить.
+
avatar
  • MA8
  • 17 декабря 2019, 20:17
0
«С генератора даете на катушку накачки, скопом смотрите на контуре транспондера (не забыв про входную емкость щупа !) и все сразу видно, что и куда строить.
»
Можно подетальнее куда смотреть? В качестве генератора у меня выступает ардуина и простенькая схема.
Смотрю на напряжение между контрольными точками схемы и не получается его поднять до уровня, чтобы метка считывалась. На разных катушках получается от 8-16В, но похоже, этого недостаточно.
+
avatar
  • rx3apf
  • 17 декабря 2019, 23:09
+1
Два простых варианта генератора — программный DDS на AVR (достижима выходная частота больше 500 kHz, из обвески нужен 8-битный R-2R DAC и фильтр). Но его неудобно перестраивать на лету, хотя никто не мешает пошагово, с потерей генерацией при перестройке. Практических конструкция в инете немало, пока готовые DDS от AD были дороговаты и дефицитны, многие шли по этому пути.

Второй вариант — копеечный модуль на AD9833 с ali.

С генератора подаем на катушку связи (там резонанс не нужен), а на контуре транспондера смотрим сигнал. Перестраивая частоту генератора (вблизи ожидаемой 125 kHz), ищем резонансный пик, и играясь контурными емкостями, вгоняем в номинал. Если нет резонанса — берем диапазон качания генератора шире и опять смотрим. Простенький свип на AD9833 — дело на вечер. Ну, усилитель может потребоваться (умощненного операционника вполне хватит).

Можно бы было попробовать сделать LC-генератор на самом контуре транспондера (чип не отключать, поскольку он тоже емкость), и смотреть частоту генерации частотомером.

Я с 125-kHz системами никогда не игрался, так что подход теоретический (а вот с 13.56 MHz — игрался, и даже делал свой программный ридер без привлечения спецмикросхем).
+
avatar
  • MA8
  • 18 декабря 2019, 06:58
0
Большое спасибо за детальное описание. Буду разбираться дальше.
+
avatar
0
правильно понимаю, что если мне нужна катушка на 125 кГц для считывания домофонных таблеток
ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D1%8C
Неправильно. Ибаттон это не просто катушка
+
avatar
  • MA8
  • 17 декабря 2019, 15:15
0
Да нет, я не про айбаттон, а про бесконтактный ключ на 125 кГц.
+
avatar
0
Если «простенькую схему» собирали навесным монтажом, можете показать фото, что у Вас получилось (вместе с подключенным ардуино)? Я тоже собирал такую схему, мотал катушку «на коленке», заранее измерив ёмкость конденсатора, подобрал нужную индуктивность для частоты 125 кГц, затем посчитал нужное мне количество витков с учётом толщины провода и диаметра каркаса. Заработало со второго раза, так как в первый раз перепутал точки подключения «простенькой схемы» к ардуино. После того, как всё исправил, скидывая заведомо больше намотанные витки добился напряжения после диода (использовал не помню какой FR5** из того, что оказалось под рукой) около 21 В. Перед тем как настраивать катушку, подстроечным резистором (после прошивки скетча и перезагрузки ардуино), выставил на компараторе 0,1 В. Когда добился резонанса в контуре, снова вернулся к подстроечнику, поправил чувствительность схемы, чтобы был паритет между чувствительностью и точностью считывания (если сильнее задрать чувствительность, проскакивают ошибки при считывании).
По итогу, напряжение на компараторе составило, 0,047 В.