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 (ищите в комментариях) 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!