Forum: HF, Funk und Felder NFC Reichweite (13.56MHz)


von Heiner P. (ausfuehrlich)


Lesenswert?

Hallo,

ich bereite eine Installation für eine Ausstellung vor. In der 
Ausstellung werden Leute Karteikarten auf eine markierte Stelle auf 
einen Tisch legen, um Sound abzuspielen. An den Karten sind NFC-Tags 
angebracht, unter die Tischplatte ist ein Handy angebracht, dass die 
NFC-Tags liest und den Sound auslöst.

Ich hatte zunächst ein paar von diesen Tags gekauft und getestet: 
http://www.ebay.de/itm/121660791549 Die Reichweite 30-40mm (auch durch 
Holz), das reicht. Technische Daten: NXP NTAG 213, 13.56MHz, ISO 14 
443-2 A, ISO 14 443-3 A, NFC-Forum Typ 2

Nun habe ich eine größere Menge dieser Tags gekauft 
http://www.ebay.co.uk/itm/10-25mm-White-PVC-NFC-Sticker-NTAG213-Android-Windows-HTC-LG-Sony-Samsung-Nokia-/281804234240? 
(angeblich ist derselbe Chip verbaut) und muss feststellen, dass die 
Reichweite mit 15-18mm sehr knapp ist. Technische Daten: NXP NTAG213 
chips, Protocol: ISO 14443 A, Operating frequency: 13.56 MHz, Antenna 
size: 23mm / 0.91 Inches

Jetzt frage ich mich:

- Ist die Reichweite standardisiert und beim zweiten Kauf 
unterschritten, sodass ich bessere Tags vom Händler fordern kann?
- Oder ist der Grund für die geringere Reichweite in den technischen 
Daten der Chips zu sehen und ich hätte es sehen können?
- Oder ist das mit der Reichweite ein Glücksspiel und man weiß beim Kauf 
nie, was man bekommt? Wenn das so ist: Kann es, selbst wenn ich nochmal 
beim ersten Händler einkaufe, sein, dass ich eine geringere Reichweite 
bekomme?

Und:

- Gibt es eine Möglichkeit, die Reichweite der vorhandenen Chips zu 
vergrößern?

Bin dankbar für Tips!

: Bearbeitet durch User
von whatsfuck (Gast)


Lesenswert?

Meine Erfahrung sagt, das das selbe Tag auch bei verschiedenen Handys 
unterschiedliche Reichweiten erreicht. Das hängt dann vom handy ab. Bei 
verschiedenen Tags mit dem gleichen smartphone kommts wohl auf qualität 
und geometrie des tags an. Nagel mich jetzt nicht drauf fest, aber das 
halbkugelförmige NFC operation volume hat einen radius von bis zu 4cm. 
Also alles bis 4 cm ist okay...

von Jetzt Los (Gast)


Lesenswert?

Ein passives 13.65MHz Tag hat eine Reichweite, die dem Durchmesser des 
Sendeantenne entspricht. Dies weil die Sendeantenne auch die Speisung 
des Tags uebernimmt. Zudem ist die Feldsterke der Sendeantenne per 
Vorschrift beschraenkt.
Die empfangene Leistung ist im Wesentlichen die Feldstaerke der 
Sendeantennen am betreffenden Punkt, mal die Umschlossene Flaeche des 
Tags, multipliziert mit dem Cosinus der Orientierung.
Dh eine 20cm Sendeantenne bringt etwa 20cm Reichweite.

von Heiner P. (ausfuehrlich)


Lesenswert?

whatsfuck schrieb:
> verschiedenen Tags mit dem gleichen smartphone kommts wohl auf qualität
> und geometrie des tags an. Nagel mich jetzt nicht drauf fest, aber das
> halbkugelförmige NFC operation volume hat einen radius von bis zu 4cm.
> Also alles bis 4 cm ist okay...

Gibt es für die 4cm eine Quelle?

von Heiner P. (ausfuehrlich)


Lesenswert?

Jetzt Los schrieb:
> Ein passives 13.65MHz Tag hat eine Reichweite, die dem Durchmesser des
> Sendeantenne entspricht. Dies weil die Sendeantenne auch die Speisung
> des Tags uebernimmt. Zudem ist die Feldsterke der Sendeantenne per
> Vorschrift beschraenkt.
> Die empfangene Leistung ist im Wesentlichen die Feldstaerke der
> Sendeantennen am betreffenden Punkt, mal die Umschlossene Flaeche des
> Tags, multipliziert mit dem Cosinus der Orientierung.
> Dh eine 20cm Sendeantenne bringt etwa 20cm Reichweite.

Sprichst du vom Durchmesser der "aufgewickelten", also spiralförmig 
angeordneten Antenne, oder von der Länge der "abgewickelten" Antenne? 
Letztere kenne ich nicht, aber erstere ist bei beiden Tags identisch und 
trotzdem ist die Reichweite sehr verschieden. Beim schwächeren Tag fällt 
auf, dass der Antennendraht dünner ist.

Gibt es auch eine Norm-Untergrenze für die Reichweite? Also eine 
Mindestreichweite?

: Bearbeitet durch User
von whatsfuck (Gast)


Lesenswert?

Heiner P. schrieb:

> Gibt es für die 4cm eine Quelle?

Ja. Muss aber gestehen das ich es nicht mehr genau in Erinnerung hatte. 
Gilt wohl vordergründig für die EMVCo, also bei Payment.
Siehe Erstes suchergebnis

https://www.google.de/search?q=nfc+operating+volume+4+cm

von Petr (Gast)


Lesenswert?

Heiner P. schrieb:
> - Oder ist der Grund für die geringere Reichweite in den technischen
> Daten der Chips zu sehen und ich hätte es sehen können?
Die Reichweite hängt, wie bereits geschrieben wurde, stark von der 
Geometrie und Fläche der Antennen ab. Sowohl die Antenne des Readers als 
auch die des Tags. Schließt die Antennenspule eine größere Fläche ein, 
ist meist die Reichweite höher.

> - Oder ist das mit der Reichweite ein Glücksspiel und man weiß beim Kauf
> nie, was man bekommt? Wenn das so ist: Kann es, selbst wenn ich nochmal
> beim ersten Händler einkaufe, sein, dass ich eine geringere Reichweite
> bekomme?
Da die Tags unterschiedliche mechanischen Abmessungen haben könnte man 
versuchen die Antennengröße zu vergleichen.
Kannst du die Resonanzfrequenz der Tags nachmessen?
Günstige Tags sind gerne neben den 13,56 MHz und eigentlich Ausschuss.
Manche Tags erreichen erst durch das umgebende Dielektrikum die 
gewünschte Resonanzfrequenz.

von WehOhWeh (Gast)


Lesenswert?

Der Chip mag der gleiche sein, aber:
Die "Antenne" und deren Güte / Abstimmung ist nicht bei jeder Karte 
gleich.
Und damit steht und fällt die Reichweite. Es variiert, ab welcher 
magnetischen Feldstärke die Karten antworten.

Erfahrungsgemäss streuen die fertigen Karten recht stark. In der 
ISO14443 ist eine mag. Feldstärke vorgegeben, ab der die Karten 
antworten müssen, und man kann das auch messen, aber bei 14443 ist die 
Kopplung zwicshen Karte und Leser schon recht stark.

Ein einfacher Ansatz wäre, eine größere Menge von Karten zu besorgen, 
und herauszufinden, welche Reichweiten du damit in erreichst - z.B. in 
mm über der Tischplatte. Als Abstandshalter für den Test kannst du quasi 
alle nichtleitenden Materialien verwenden - das Magenetfeld muss da halt 
durchkönnen.

Und dann musst du halt deinen Leser so einstellen (falls das möglich 
ist...), dass die Reichweite reicht. Oder die richtigen Karten 
beschaffen.

von Nils (Gast)


Lesenswert?

Der Chip im NFC Tag hat wenig damit zu tun. Für die Reichweite ist in 
erster Linie die Kopplung zwischen den Antennen im Handy und im Tag 
sowie die Resonanzfrequenz im Tag verantwortlich.

Innerhalb der Tags gibt es hier deutliche Streuungen. Ich habe z.B. 
einen ISO14443-A Tag (Desfire) der locker 15cm schafft, ein anderer Tag 
der gleichen Charge kommt nur auf 2cm.

Grund ist, das der erste Tag zufällig haargenau auf der Frequenz 
resoniert die auch der Reader hat.

Um auf eine anständige Reichweite zu kommen ist es eine gute Idee kein 
Handy sondern eine externes Readermodul guter Qualität zu benutzen. Für 
das Handy wird nämlich eine EMVCo Zertifizierung durchgeführt, und da 
wird auch die maximale Reichweite gemessen. In der Regel wird dafür die 
Transmitterleistung soweit runtergeregelt bis es passt. Bei NFC Modulen 
ist dies nicht nötig, daher senden sie in der Regel mit maximum Power.

von Heiner P. (ausfuehrlich)


Lesenswert?

Petr schrieb:
> Kannst du die Resonanzfrequenz der Tags nachmessen?
> Günstige Tags sind gerne neben den 13,56 MHz und eigentlich Ausschuss.
> Manche Tags erreichen erst durch das umgebende Dielektrikum die
> gewünschte Resonanzfrequenz.

Ich kann sie leider nicht messen, dazu fehlt mir die Technik (und 
Know-How :).

Danke für alle Antworten. Ich denke, ich versuche mein Glück und kaufe 
noch einmal beim ersten Händler.

von W.A. (Gast)


Lesenswert?

Nils schrieb:
> Grund ist, das der erste Tag zufällig haargenau auf der Frequenz
> resoniert die auch der Reader hat.

Was erwartest du, wie "haargenau" ein einfacher Schwingkreis, der Daten 
mit einer gewissen Geschwindigkeit übertragen soll, überhaupt sein kann. 
Typisch hat man bei 13.56MHz Güten um 40.

Vielleicht hilft dir die AN710 "Antenna Circuit Design for RFID 
Applications" von Microchip weiter.

von Heiko J. (heiko_j)


Lesenswert?

Heiner P. schrieb:
> Jetzt frage ich mich:
>
> - Ist die Reichweite standardisiert und beim zweiten Kauf
> unterschritten, sodass ich bessere Tags vom Händler fordern kann?
Nein. ISO-14443 definiert nur die Feldstärke des Initiators mit 2,5 - 
7,5 V/m

> - Oder ist der Grund für die geringere Reichweite in den technischen
> Daten der Chips zu sehen und ich hätte es sehen können?

Ja. ISO-14443 Tags sind für geringe Reichweiten ausgelegt. Mehr 
Reichweite gibt's mit ISO-15693 Tags.

> - Oder ist das mit der Reichweite ein Glücksspiel und man weiß beim Kauf
> nie, was man bekommt? Wenn das so ist: Kann es, selbst wenn ich nochmal
> beim ersten Händler einkaufe, sein, dass ich eine geringere Reichweite
> bekomme?

Ausschlaggebend ist vor allem der Reader und die Antennenfläche des Tags

> - Gibt es eine Möglichkeit, die Reichweite der vorhandenen Chips zu
> vergrößern?
Ja. Anpassen der Antennenfläche des Readers. Je nach Einbausituation 
hilft auch eine Ferritfolie hinter der Antenne. Aber Achtung ! EMV 
Richtlinien beachten.

>
> Bin dankbar für Tips!

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.