Selbstgemachte NFC-Boosting-Antenne für ein Mobilgerät

Ich bin ganz neu dabei. Ich bin Zahnarzt und versuche, den Kundenfluss in einer geschäftigen Praxis zu verbessern.

Ich möchte einen kostengünstigen Proof of Concept für ein NFC- fähiges Client-Tracking-System mit einem gehackten Mobiltelefon entwickeln. Meine Idee ist es, ein System zu entwickeln, bei dem ich passive NFC-Tags an den Türrahmen meines Büros platziere. Wenn ein Kunde den Raum betritt, liest das Mobiltelefon den NFC-Tag und sendet eine Nachricht über Wi-Fi an einen Computer, der die Daten sammelt.

Da NFC nur auf kurze Distanzen funktioniert, würde ich gerne eine externe Antenne bauen, die die Reichweite des Handys (Samsung Galaxy 4) erweitert und es ermöglicht, Tags in einer Entfernung von ca. 30-60 cm zu lesen. Die Größe/Form der Antenne spielt an dieser Stelle keine Rolle, aber praktisch gesehen beträgt die größte Dipolantenne, die ich in Betracht ziehen würde, 200 cm. (Ich bin mir nicht ganz sicher, was eine Dipolantenne ist, aber ich habe das gelesen und es klang wichtig :)

Ich weiß, dass RFID bei diesen Entfernungen besser ist, aber es ist auch teurer, und ich möchte die Kosten so gering wie möglich halten. Gleiches gilt für das Mobilgerät. Dies mag mit spezialisierteren Geräten möglich sein, aber die Kosten und die Allgegenwart von Mobiltelefonen machen es zum bevorzugten Lesegerät (erleichtert auch die Programmierung der Tags).

Meine Fragen sind:

  • Ist das machbar?
  • Wie würden die Antennen aufgebaut sein? Form - planar kreisförmig vs. zylindrisch vs. Dipol; Größe - 22,11 Meter lang
  • Was ist der beste Weg, um eine Verbindung zu den nativen NFC-Antennenstiften herzustellen?
Clabacchio hat einen tollen Link gepostet. Um es zusammenzufassen, läuft die Mathematik auf Folgendes hinaus: Das Ergebnis zeigt, dass der optimale Schleifenradius a das 1,414-fache der geforderten Lesereichweite r beträgt. Die effektive Reichweite von NFC ist also durch die Größe der Rahmenantenne begrenzt, die um den Rand eines Mobiltelefons gelegt werden kann. Mein iPhone 5C hat einen Randumfang von etwa 14 Zoll, also wäre der optimale Leseabstand für eine darum herum platzierte NFC-Antenne etwa 10 Zoll. Wohlgemerkt, all dies ist für optimale . Nichts hindert Sie daran, mit einem leistungsstarken NFC-Sender über Bord zu gehen
Vielen Dank für die Zusammenfassung, Sie erwähnen das Hinzufügen eines "leistungsfähigen NFC-Senders", würde dieser Artikel das Mobiltelefon als Lesegerät ersetzen oder es erweitern? Haben Sie ein Beispiel für ein solches Gerät? Danke
Wie in der Clabacchios-Quelle in der ursprünglichen Frage angegeben, wird allgemein angenommen, dass das reaktive Nahfeld bei λ / 2π abfällt. Bei NFC wären das 3,51 m. Der reaktive Bereich kann also weiter als 20 cm verwendet werden, verliert jedoch an Signalstärke, da 20 cm ca. die optimale Distanz. Zum Ausgleich können Sie den Sender leistungsfähiger machen, dh. mehr Strom schalten. I = V/R oder V/Z, und wenn Sie die Spule gleich halten, ändert sich Z nicht, also müssen Sie V erhöhen. Ich habe keine Beispiele dafür
@ krb686 nur zur Verdeutlichung, 20 cm sind überhaupt nicht der "optimale" Abstand, sondern das Maximum. Manchmal funktionieren Tags in dieser Entfernung nicht richtig, deshalb wird es allgemein als "Tapping" bezeichnet, wenn die Geräte in Kontakt kommen
Wenn Sie den Kunden verfolgen möchten, warum machen Sie es nicht umgekehrt, geben Sie ihm ein Tag und fragen Sie in jedem Büro danach, und dann lesen Sie es mit Ihrem Telefon (oder einem anderen NFC-Lesegerät) aus. Auf diese Weise muss der Client nichts weiter tun, als das NFC-Tag zu tragen

Antworten (6)

Sie möchten eine Magnetschleifenantenne. Eine Drahtschleife um den Türrahmen mit einem Abstimmkondensator links und einem Mobiltelefon rechts. Leihen Sie sich ein Grid-Dip-Meter von Ihrem örtlichen Amateurfunkclub und stellen Sie den Kondensator so ein, dass er bei 13,56 MHz resoniert. Das Mobiltelefon muss sich leicht innerhalb der Schlaufe befinden. Dadurch wird Ihr Signal bei richtiger Einrichtung auf eine Reichweite von einigen Metern verstärkt. Wieder kann ein Amateurfunkexperte dies in einer halben Stunde einschließlich Kaffee aufbauen. Sie können einen ähnlichen Booster für das Tag erstellen. Verwenden Sie die größtmögliche Schleife und stimmen Sie sie mit einem Kondensator ab. Aluminium-Klebeband funktioniert gut und überlappt die Enden sorgfältig genau in der richtigen Menge, um den abgestimmten Kondensator zu bilden.

Das Hauptproblem betrifft nicht die Größe oder Art der Antenne, sondern die physische Funktionsweise von NFC. Da es sich um Near Field Communication handelt, müssen die Geräte höchstens 10 cm voneinander entfernt sein, um eine ordnungsgemäße Kopplung zu erreichen [Quelle] .

Wie Sie im Link lesen können (Spoiler: viel Mathematik!), sind die Einschränkungen auf die Wellenlänge des Signals zurückzuführen, und die Antennengröße ist nur eine Folge davon. Können Sie die Patienten auffordern, die Tags beim Betreten aktiv zu „scannen“?

Ich finde deinen Link gut, aber ich muss ein wenig pingelig sein. Sie sagen, die Begrenzung ist nicht die Größe der Antenne. Vielmehr sind die Einschränkungen auf die Wellenlänge des Signals zurückzuführen, und die Antennengröße ist nur eine Folge davon ... . Dies scheint falsch zu sein (vielleicht nur Semantik). Grundsätzlich gibt es keine Begrenzung durch die Wellenlänge. Gemäß der vorgestellten Mathematik beträgt die optimale Antennengröße 1,4 * Leseabstand. Somit konnte mit genügend Leistung und einer ausreichend großen Antenne jede Entfernung erreicht werden. Die Antennengröße wird aufgrund des verfügbaren Platzes in einem Mobiltelefon zur Begrenzung. Rechts?
In der Tat könnte ich aus Zeitgründen bei der Interpretation der Quellen oberflächlich gewesen sein. Ich denke, Sie haben Recht, und das Nahfeld für 13,56 MHz liegt bei 3,5 m (gleiche Quelle).
Das macht Sinn. Ich verwende das Samsung S4, hätte das die Leistung, um eine größere Antenne zu betreiben? Ich gehe davon aus, dass ich eine vom Gerät getrennte Antenne erstellen muss, um in den Bereich von 30-60 cm zu gelangen. Wäre so etwas angemessen? (siehe Seite 4 Antennendesigns)

Wie andere bereits betont haben, ist die Physik von NFC gegen Sie. Es ist speziell als Protokoll für sehr kurze Reichweiten konzipiert.

Ihr Anwendungsfall klingt jedoch so, als ob er mit Bluetooth Low-Energy funktionieren könnte. Zum Beispiel verwendet Apples iBeacon BLE-Tags als „Breadcrumbs“, um bestimmte Orte zu markieren. Sie sollten in der Lage sein, etwas Ähnliches zu implementieren, auch wenn Sie sich nicht in das iDevice-Ökosystem einkaufen möchten.

Als ich Ihre Frage zum ersten Mal gelesen habe, bin ich von folgendem ausgegangen:

  • Sie versuchen, die Bewegungen Ihrer Kunden mit den Smartphones Ihrer Kunden zu verfolgen
  • Ihre Kunden müssten eine App auf ihren Smartphones installieren, um dies zu ermöglichen

Dann sah ich die Diskussion über das Hacken der Smartphones, um ihre Antennen zu wechseln. Dies würde bedeuten, dass Sie die Telefone bereitstellen und an die Kunden weitergeben würden.

Ein Handy zu hacken, damit es NFC aus größerer Entfernung lesen kann, wäre meiner Meinung nach eine ziemlich schwierige Aufgabe. Wie bereits erwähnt, wurde NFC speziell entwickelt, um die Entfernung zu begrenzen (aus Datenschutz- und Sicherheitsgründen, glaube ich).

Es sei denn, ich vermisse etwas ... wenn Ihr Plan erfordert, dass Sie ihnen etwas mit in die Klinik nehmen, können Sie ihnen genauso gut RFID-Tags geben und RFID-Lesegeräte in den Eingängen anbringen.

Wenn Sie andererseits die Mobiltelefone der Kunden mit einer heruntergeladenen App verwenden möchten, wie ein anderer Poster vorschlug, könnten Bluetooth Low Energy Beacons ein besserer Ansatz sein, da BLE darauf ausgelegt ist, aus größerer Entfernung lesbar zu sein.

Wie die anderen Leute sagen, ist NFC für kurze Entfernungen ausgelegt, um den Benutzer vor unerwünschten anderen Geräten zu schützen.

Wenn ich Sie wäre, verwende ich ein Bluetooth Low Energy, das Geräte je nach RSSI filtert. Sie können jede Art von Beacon verwenden (z. B. iBeacon).

Vorteile von BLE: -Sie können zum Beispiel TI CC2540/41 für Ihren Bedarf programmierbar sein. -Die Geräte sind klein und billig. -Die Batterien geben Ihnen genug Batterie für mehr als 6 Monate. -Ich schlage Ihnen ein Ble oder Leuchtfeuer von aliexpress vor. Aliexpress ibeacons/ble - Schwieriger zu programmieren, aber Sie können mit der Entfernung zum Telefon des Kunden filtern.

Die meisten Antennen sind heute mehr auf Ästhetik als auf Funktionalität ausgerichtet. Ich sollte darauf hinweisen, dass ich ein Gespräch mit einer Person in Kalifornien hatte, während ich in Colorado bei 14,250 MHz war. Dies wurde bei 5 Watt, einem 5/8-Wellen-Dipol und hervorragenden atmosphärischen Bedingungen durchgeführt. Nun, ich glaube nicht, dass Sie den ganzen Tag mit einer Autobatterie und einer großen Peitsche im Büro herumlaufen und versuchen möchten, Ihre Decke zu ionisieren. Bei Antennen kann die Formel 984/F verwendet werden, um eine Vorstellung von der physikalischen Wellenlänge des Signals zu bekommen. F ist die Frequenz, und das Ergebnis für NFC (13,56 MHz) ergibt eine Länge von 68,8 Fuß oder 68 Fuß 9,6 Zoll. Eine Dipolantenne ist nur ein Draht mit einer Masseebene. Denken Sie an Fernsehhasenohren. Ein Draht zum Ausgleichen den anderen aus.

Mein Vorschlag wäre folgender: Da die Kommunikation einseitig sein wird, verbessern wir die passiven Tags. Der erste Sprung ist die Induktion oder vielmehr die Stromversorgung des passiven Geräts. Seien wir ehrlich, wir verbrauchen von vornherein sehr wenig Strom (ich glaube um die 15 mA) und verwenden ineffiziente Antennen. Eine Idee wäre, die Induktionsspule im passiven Tag so zu ändern, dass sie auf einer anderen Frequenz anspricht; Ether, der von Ihnen oder einer nahegelegenen Quelle generiert wurde. Ich erinnere mich, dass ich als Kind ein Radio gebaut habe, das nur durch das eingehende Funksignal betrieben wurde. Es würde keine Fenster ausblasen, aber es war laut genug, um alles zu hören. Als nächstes könnten Sie versuchen, eine Yaggi-Richtantenne zu bauen, aber bei dieser Größe bin ich mir nicht sicher, ob es einfach zu bewerkstelligen wäre. Vielleicht einfach darauf achten, dass die Antenne so viel Fläche wie möglich hat, wie vielleicht ein Metalltürstau? Ich kenne nicht nur einige Ideen, um zu helfen. Ich mag die NFC-Idee, aber vielleicht könnten Sie, da Sie bestimmte Clients nicht verfolgen, einfach einen Bewegungssensor mit einem WiFi-Modul verwenden, der heutzutage ziemlich billig ist. Wie auch immer - Viel Glück!