Antena de refuerzo NFC DIY para un dispositivo móvil

Soy muy nuevo en esto. Soy un dentista que intenta mejorar el flujo de clientes en una oficina ocupada.

Me gustaría desarrollar una prueba de concepto económica para un sistema de seguimiento de clientes habilitado para NFC utilizando un teléfono móvil pirateado. Mi idea es desarrollar un sistema en el que coloque etiquetas NFC pasivas en los marcos de las puertas de mi oficina. Cuando un cliente ingresa a la habitación, el teléfono celular lee la etiqueta NFC y envía un mensaje a través de Wi-Fi a una computadora que recopila los datos.

Como NFC solo funciona a distancias cortas, me gustaría hacer una antena externa que extendiera el alcance del celular (Samsung Galaxy 4) y le permitiera leer etiquetas a una distancia de unos 30-60 cm. El tamaño/forma de la antena no es una preocupación en este momento, pero prácticamente hablando, la antena dipolo más grande que consideraría es de 200 cm. (No estoy completamente seguro de qué es una antena dipolo, pero leí esto y sonaba importante :)

Sé que RFID es mejor a estas distancias, pero también es más caro y me gustaría mantener el costo al mínimo absoluto. Lo mismo ocurre con el dispositivo móvil. Esto puede ser posible con equipos más especializados, pero el costo y la ubicuidad de los teléfonos móviles lo convierten en el lector preferido (también facilita la programación de las etiquetas).

Mis preguntas son:

  • ¿Es esto factible?
  • ¿Cómo se diseñarían las antenas? Forma - circular plana vs cilíndrica vs dipolo; Tamaño - 22,11 metros de largo
  • ¿Cuál es la mejor manera de conectarse a los pines de antena NFC nativos?
Clabacchio publicó un gran enlace. Solo para resumirlo, las matemáticas se reducen a esto: el resultado indica que el radio de bucle óptimo, a, es 1,414 veces el rango de lectura exigido r. Por lo tanto, el alcance efectivo de NFC está limitado por el tamaño de la antena de cuadro que se puede colocar alrededor del borde de un teléfono celular. Mi iPhone 5C tiene un perímetro de borde de unas 14 pulgadas, por lo que la distancia de lectura óptima para una antena NFC colocada a su alrededor sería de unas 10 pulgadas. Eso sí, todo esto es para óptimo . No hay nada que le impida exagerar con un potente transmisor NFC
Gracias por el resumen, menciona agregar un "poderoso transmisor NFC". ¿Este artículo reemplazaría al teléfono celular como lector o lo aumentaría? ¿Tienes un ejemplo de un dispositivo de este tipo? Gracias
Bueno, como se indica en la fuente de clabacchios en la pregunta original, el campo cercano reactivo se considera comúnmente [que cae en] λ / 2π. Para NFC, esto sería 3,51 m. Por lo tanto, la región reactiva se puede usar a más de 20 cm, pero perderá intensidad de señal ya que 20 cm son aproximadamente. la distancia óptima. Para compensar, puede hacer que el transmisor sea más potente, es decir. cambiar más corriente. I = V/R, o V/Z, y si mantiene la bobina igual, Z no cambiará, por lo que debe aumentar V. No tengo ejemplos de esto.
@ krb686 solo para aclarar, 20 cm no es en absoluto la distancia "óptima", sino la máxima. A veces, las etiquetas no funcionan correctamente a esa distancia, por eso se le conoce comúnmente como "tapping", donde los dispositivos se ponen en contacto
Si quieres rastrear al cliente, por qué no hacerlo al revés, dale una etiqueta y pídela en cada oficina y luego la lees con tu teléfono (o cualquier otro dispositivo lector de NFC). De esa forma el cliente no necesita hacer nada más que llevar la etiqueta NFC

Respuestas (6)

Quieres una antena de bucle magnético. Un lazo de alambre alrededor del marco de la puerta con un condensador de sintonización a la izquierda y un teléfono celular a la derecha. Pida prestado un medidor de inmersión de rejilla de su club local de radioaficionados y ajuste el condensador para que resuene a 13,56 MHz. El teléfono celular debe estar ligeramente dentro del bucle. Esto aumentará su señal a un rango de unos pocos metros si se configura correctamente. Nuevamente, un experto en radioaficionados puede configurar esto en media hora, incluido el café. Puedes hacer un refuerzo similar para la etiqueta. Usa el lazo más grande que puedas y sintonízalo con un condensador. La cinta adhesiva de aluminio funciona bien y superpone con cuidado los extremos en la cantidad justa para formar el condensador sintonizado.

El principal problema no tiene que ver con el tamaño o el tipo de antena, sino con el funcionamiento físico de NFC. Al ser Near Field Communication, para lograr un acoplamiento adecuado se requiere que los dispositivos estén separados como máximo 10 cm [fuente] .

Como puedes leer en el enlace (spoiler: ¡muchas matemáticas!), las limitaciones se deben a la longitud de onda de la señal, y el tamaño de la antena es solo una consecuencia de eso. ¿Puede solicitar a los pacientes que "escaneen" activamente las etiquetas al ingresar?

Creo que tu enlace es bueno, pero tengo que ser un poco quisquilloso. Dices que la limitación no es el tamaño de la antena. Más bien, las limitaciones se deben a la longitud de onda de la señal, y el tamaño de la antena es solo una consecuencia... . Esto parece incorrecto (tal vez solo semántica). Inherentemente, no hay limitación debido a la longitud de onda. De acuerdo con las matemáticas presentadas, el tamaño óptimo de la antena es 1,4 * distancia de lectura. Por lo tanto, se podría lograr cualquier distancia con suficiente potencia y una antena lo suficientemente grande. El tamaño de la antena se convierte en la limitación por el espacio disponible en un teléfono celular. ¿Bien?
De hecho, podría haber sido superficial en la interpretación de las fuentes, debido a las limitaciones de tiempo. Creo que tienes razón, y el campo cercano para 13,56 MHz alcanza un máximo de 3,5 m (misma fuente).
Esto tiene sentido. Estoy usando el Samsung S4, ¿tendría el poder de operar una antena más grande? Supongo que tendré que crear una antena separada del dispositivo para estar dentro del rango de 30-60 cm. ¿Sería apropiado algo como esto ? (consulte la página 4 Diseños de antenas)

Como han señalado otros, la física de NFC está en tu contra. Está específicamente diseñado como un protocolo de muy corto alcance.

Sin embargo, su caso de uso parece que podría funcionar con Bluetooth Low-Energy. Por ejemplo, el iBeacon de Apple usa etiquetas BLE como "migas de pan" para marcar ubicaciones específicas. Debería poder implementar algo similar, incluso si no desea comprar en el ecosistema iDevice.

Cuando leí tu pregunta por primera vez, asumí lo siguiente:

  • Está tratando de rastrear los movimientos de sus clientes utilizando los teléfonos inteligentes de sus clientes
  • Sus clientes tendrían que instalar una aplicación en sus teléfonos inteligentes para habilitar esto

Luego vi la discusión sobre cómo hackear los teléfonos inteligentes para cambiar sus antenas. Esto implicaría que usted estaría proporcionando los teléfonos y entregándoselos a los clientes.

Hackear un teléfono celular para que lea NFC a una distancia mayor, en mi humilde opinión, sería una tarea bastante difícil. Como se ha señalado, NFC está diseñado específicamente para limitar la distancia (creo que por consideraciones de privacidad y seguridad).

A menos que me esté perdiendo algo... si su esquema requiere darles algo para llevar con ellos en la clínica, también podría darles etiquetas RFID y colocar lectores RFID en las puertas.

Por otro lado, si desea usar los teléfonos celulares de los clientes con una aplicación descargada, como sugirió otro cartel, las balizas Bluetooth de baja energía podrían ser un mejor enfoque, ya que BLE está diseñado para ser legible a una distancia mayor.

Como dicen los demás, el NFC está diseñado para distancias cortas con el fin de mantener al usuario a salvo de otros dispositivos no deseados.

Si yo fuera tú, uso un Bluetooth Low Energy, que filtrará los dispositivos según el RSSI. Puede usar cualquier tipo de Beacon (por ejemplo, iBeacon)

Pros de BLE: -Pueden programarse, por ejemplo, TI CC2540/41 para su necesidad. -Los dispositivos son pequeños y baratos. -Las pilas te dan batería suficiente para más de 6 meses. -Te sugiero cualquier ble o beacon de aliexpress. Aliexpress ibeacons/ble -Más difícil de programar pero puedes filtrar con la distancia al teléfono del cliente.

La mayoría de las antenas nunca están más orientadas a la estética que a la funcionalidad. Debo señalar que tuve una conversación con una persona en California mientras estaba en Colorado alrededor de 14.250 MHz. Esto se hizo a 5 watts, un dipolo de 5/8 de onda y excelentes condiciones atmosféricas. Ahora, no creo que quieras caminar por la oficina cargando una batería de auto y un látigo grande todo el día mientras intentas ionizar tu techo. Cuando se trata de antenas, se puede usar la fórmula 984/F para tener una idea de la longitud de onda física de la señal. F es la frecuencia, y el resultado para NFC (13,56 MHz) le dará una longitud de 68,8 pies, o 68' 9,6". Una antena dipolo es solo un cable con un plano de tierra. Piense en las orejas de conejo de TV. Un cable para equilibrar fuera el otro.

Mi sugerencia sería esta, dado que la comunicación será unidireccional, mejoremos las etiquetas pasivas. El primer obstáculo es la inducción, o más bien, alimentar el dispositivo pasivo. Seamos realistas, estamos descargando muy poca energía en primer lugar (creo que alrededor de 15 mA) y usando antenas ineficientes. Una idea sería cambiar la bobina de inducción en la etiqueta pasiva para que responda en otra frecuencia; éter generado por usted o una fuente cercana. Recuerdo haber construido una radio cuando era niño que funcionaba únicamente con la señal de radio entrante. No iba a volar ninguna ventana, pero era lo suficientemente fuerte como para escuchar todo. A continuación, podría intentar hacer una antena yaggi direccional, pero con ese tamaño no estoy seguro de si podría lograrse fácilmente. Tal vez solo asegúrese de que la antena tenga la mayor superficie posible, como tal vez un atasco de puerta de metal? No sé, sólo algunas ideas para ayudar. Me gusta la idea de NFC, pero tal vez dado que no está rastreando clientes específicos, podría usar un sensor de movimiento con un módulo WiFi, bastante barato en estos días. ¡De todos modos, buena suerte!