Hallo zusammen,
ich habe folgendes Problem: Ich verwende das "Adafruit PN532 RFID/NFC
Breakout" für ein Türschloss Projekt, allerdings ist das Board etwas zu
lang. Freundlicherweise stellt Adafruit das EAGLE-Projekt zur Verfügung.
https://github.com/adafruit/Adafruit-PN532-RFID-NFC-Breakout
Ich würde nun gerne das Design nehmen, rechts die nicht benötigten
Anschlüsse entfernen und so die Platine in ihrer länge etwas kürzen. An
den RFID-Bahnen würde ich nichts verändern (siehe Bild).
Das Adafruit Board ist ein muss, da nur dieses die benötigte, gute,
Reichweite bietet. Alle anderen möglichen Boards habe ich gefühlt schon
getestet, von AliExpress, eBay oder gar amazon.
Nun frage ich mich allerdings, inwiefern das Platinenmaterial eine Rolle
spielt. Ich fertige meine Projekte immer bei JLCPCB. Kann ich das
Antennen-Layout trotzdem 1:1 übernehmen?
Im Vorfeld vielen Dank für eure Antworten :)
RFID'ler
RFID'ler schrieb:> Kann ich das> Antennen-Layout trotzdem 1:1 übernehmen?
Da dir das Material des Originals nicht bekannt ist (jedenfalls nicht
aufgrund des Fotos) musst du das wohl oder übel ausprobieren,
insbesondere was die Reichweite angeht, die kann sich auch bei geringer
Verstimmung merklich ändern.
Zumindest solltest du die gleiche Platinenstärke nehmen.
Georg
georg schrieb:> Da dir das Material des Originals nicht bekannt ist (jedenfalls nicht> aufgrund des Fotos) musst du das wohl oder übel ausprobieren
Mir ist aber das Material der Platine von JLCPCB bekannt (oder eines
anderen Platinenherstellers). Gibt es einen einfachen Rechner für eine
Antenne?
Ich habe bereits eine Suche im Internet gestartet, allerdings nur
komplizierte Formeln gefunden, die mich überfordern :(
Ich bin leider eher bei der Software angesiedelt, weniger bei der
Hardware.
Und die Adafruit sieht aus, wie eine normale JLCPCB Platine. Viel mehr
kann ich zum Aufbau leider nicht sagen.
Das wird wahrscheinlich funktionieren.
Es wird kleine Abweichungen geben, aber ich glaube nicht, das die
Antennenanpassung (die blauen Spulen und die Kondensatoren links davon)
so kritisch angepasst sind, das leichte Änderungen am PCB Material oder
am Lack große Auswirkungen auf die Leseempfindlichkeit haben.
Falls es wider erwarten nicht funktioniert, hast Du eine gute Ausrede
Dir einen nanoVNA zu kaufen. Damit kannst Du die alte Antenne, welches
gut für Dich funktioniert, ausmessen und die Anpassung auf das neue
Board übertragen. (Die Kapazitäten in der Antennenanpassung müssen dann
um ein paar Prozent geändert werden).
Sollte dies der Fall sein, melde Dich einfach noch mal.
Thomas W. schrieb:> Wenn das Layout der Antenne gleich bleibt, sollte das Material bei den> niedrigen Frequenzen (13,56MHz) doch keine Rolle spielen, oder ?
Wenn die Antenne auf maximale Leistung optimiert wurde, dann schon. Da
reichen dann schon die kapazitiven Abweichungen von einem anderen
Lötstopplack aus um den Sweet-Spot soweit zu verschieben.
Ist hier aber vermutlich nicht der Fall. Das sehe ich an den
Widerständen vor der Antenne, die die Güte reduzieren. Das macht die
ganze Geschichte unempfindlich gegen leichte Verstimmungen.
Ich würde auch wetten, das die beiden Spulen aus der Coilcraft CS Serie
sind. Wenn es Coilcraft LS ist (etwas niedrigerer Innenwiderstand,
deutlich höherer Preis), dann musste der Entwickler ans Limit gehen.
Max H. schrieb:> Das wird wahrscheinlich funktionieren.Thomas W. schrieb:> Wenn das Layout der Antenne gleich bleibt, sollte das Material bei den> niedrigen Frequenzen (13,56MHz) doch keine Rolle spielen, oder ?Max H. schrieb:> Ist hier aber vermutlich nicht der Fall. Das sehe ich an den> Widerständen vor der Antenne, die die Güte reduzieren. Das macht die> ganze Geschichte unempfindlich gegen leichte Verstimmungen.
Das macht Hoffnung, dann werde ich es vielleicht einfach mal auf gut
Glück probieren.
Max H. schrieb:> Ich würde auch wetten, das die beiden Spulen aus der Coilcraft CS Serie> sind. Wenn es Coilcraft LS ist (etwas niedrigerer Innenwiderstand,> deutlich höherer Preis), dann musste der Entwickler ans Limit gehen.
Eine detaillierte BOM gibt es leider nicht, aber ich wusste gar nicht,
dass solche Werte so kritisch sind. Aber Danke für den Hinweis, also
würde ich am besten die CS Serie nutzen? Oder doch die LS Serie, um auf
Nummer sicher zu gehen?
Ich brauche die Platine letztlich in Stückzahl "1", da kommt es mir auf
den Preis der einzelnen Komponenten nicht so sehr an, sofern die Antenne
dadurch besser funktioniert.
Gerade noch mal nachgeschaut.
Die Antenne ist jeweils über 1.5 Ohm angeschlossen um die Güte zu
reduzieren. Die breite der Leiterbahnen der Antenne sehen auch nicht so
aus, als ob sie auf den Skin-Effekt bei 13.56Mhz optimiert sind. Das
reduziert die Güte ein weiteres mal.
Das Layout und die Schaltung werden sich sehr gutmütig übertragen
lassen. Ich würde mir da gar keine Sorgen machen und einfach bestellen.
Max H. schrieb:> Das Layout und die Schaltung werden sich sehr gutmütig übertragen> lassen. Ich würde mir da gar keine Sorgen machen und einfach bestellen.
Ich werde am Wochenende einmal Platinen bestellen :) Leider dauert es
immer 2-4 Wochen, bis der Anbieter aus China (JLCPCB) liefert.
Max H. schrieb:> Die Antenne ist jeweils über 1.5 Ohm angeschlossen um die Güte zu> reduzieren. Die breite der Leiterbahnen der Antenne sehen auch nicht so> aus, als ob sie auf den Skin-Effekt bei 13.56Mhz optimiert sind. Das> reduziert die Güte ein weiteres mal.
Finde ich Interessant, auf der Website steht das etwas
"wissenschaftlicher" formuliert (https://www.adafruit.com/product/789):
> The Adafruit shield was designed by RF engineers using the best test> equipment to create a layout and antenna with 10cm (4 inch) range, the> maximum range possible using the 13.56MHz technology.
Wobei dieses Board das einzige ist, welches mit DESFire-Karten
funktioniert. Von daher scheint was dran zu sein, auch die anderen
chinesischen Boards mit größerer Antenne haben nicht gut bis gar nicht
funktioniert.
Es geht um dieses Projekt:
https://www.codeproject.com/Articles/1096861/DIY-electronic-RFID-Door-Lock-with-Battery-Backup
RFID'ler schrieb:> Eine detaillierte BOM gibt es leider nicht, aber ich wusste gar nicht,> dass solche Werte so kritisch sind. Aber Danke für den Hinweis, also> würde ich am besten die CS Serie nutzen? Oder doch die LS Serie, um auf> Nummer sicher zu gehen?
Nimm die CS Serie.
https://www.coilcraft.com/en-us/products/rf/ceramic-core-chip-inductors/1008-(2520)/1008cs/
Bei der Bauform musst Du mal schauen ob der Footprint passt.
Wenn Du bestellst, dann kannst du ja gleich ein Satz LS Spulen mit
bestellen.
Die Kondensatoren (alles was sich zwichen den Spulen und der Antenne
befindet) 1% oder besser. C0G / NP0 Dielektrikum.
> Ich brauche die Platine letztlich in Stückzahl "1", da kommt es mir auf> den Preis der einzelnen Komponenten nicht so sehr an, sofern die Antenne> dadurch besser funktioniert.
Das ist prima. Dann kannst Du - falls es nicht reicht - noch ein wenig
auf Leistung optimieren. Das kriegen wir dann schon hin.
Max H. schrieb:> Die Kondensatoren (alles was sich zwichen den Spulen und der Antenne> befindet) 1% oder besser. C0G / NP0 Dielektrikum.
Danke für den Hinweis, werde ich berücksichtigen :)
Max H. schrieb:> Das ist prima. Dann kannst Du - falls es nicht reicht - noch ein wenig> auf Leistung optimieren. Das kriegen wir dann schon hin.
Vielen Dank schon mal! Ich werde mich einmal beim lokalen Hackerspace
informieren, ob die ein VNA-Meter besitzen.
RFID'ler schrieb:> Finde ich Interessant, auf der Website steht das etwas> "wissenschaftlicher" formuliert (https://www.adafruit.com/product/789):>> The Adafruit shield was designed by RF engineers using the best test>> equipment to create a layout and antenna with 10cm (4 inch) range, the>> maximum range possible using the 13.56MHz technology.
Marketing. Lady Ada muss auch von etwas leben.
Wenn das wirklich hart gesottene RF Engineers waren, dann wundert es
mich, das sie die beiden Spulen parallel nebeneinander, und nicht im 90°
Winkel angeordnet haben. So haben sie sich nämlich einen kleinen
Transformator gebastelt der ein paar Prozent Leistung kostet :-)
Mir scheint eher, das sie ein Referenzdesign kopiert und angepasst
haben. Aber hey - wenn es gut gemacht ist und funktioniert, warum nicht.
> Es geht um dieses Projekt:> https://www.codeproject.com/Articles/1096861/DIY-electronic-RFID-Door-Lock-with-Battery-Backup
Lustiges Projekt. Viel Spaß und schließ Dich nicht aus deiner Wohnung
aus :-)
Im Anhang mein neues Layout. Zwei Fragen hätte ich noch dazu:
Warum ist links kein GND-Plane auf der Unterseite? Hat das einen
"Antennen-Grund"?
Ist es okay, wenn unter den Induktivitäten das GND-Plane langläuft?
Folgende Spulen würde ich verwenden: Coilcraft 1008CS-561
Zudem habe ich das obere und untere GND-Plane etwas besser verbunden, im
original Layout wurde meine OCD nach Struktur nicht befriedigt ;)
Ansonsten habe ich das Layout exakt so gelassen, wie es im original war.
Hallo
RFIDler schrieb:> Warum ist links kein GND-Plane auf der Unterseite? Hat das einen> "Antennen-Grund"?
Wennst du eine geschlossene Schleife unterhalb der Antenne einbaust
bekommst
du eine "Kurzschlussschleife" sofern man dies so sagen kann.
Das Signal der Antenne wird so am stärksten gedämpft. Was man nicht
will.
Ich würde bei der Antenne kein zusätzliches Cu im inner- oder outerlayer
verwenden. Auch das wie im Bild(Screenshot_2020-10-22_094020.png)
gezeigte plane welches unterhalb der Antennenwindungen sich befinden
würde ich entfernen.
RFIDler schrieb:> Nachtrag: Falls der Bereich links nicht relevant ist, würde ich den> gerne auch noch etwas kürzen :)
Wennst du die 2 Montagelöcher nicht benötigst kannst du dies kürzen.
mfg
Mike
Mike schrieb:> Wennst du eine geschlossene Schleife unterhalb der Antenne einbaust> bekommst> du eine "Kurzschlussschleife" sofern man dies so sagen kann.> Das Signal der Antenne wird so am stärksten gedämpft. Was man nicht> will.
Okay, dann werde ich die auf keine Fall verbinden. Danke für den Hinweis
:)
Mike schrieb:> Ich würde bei der Antenne kein zusätzliches Cu im inner- oder outerlayer> verwenden. Auch das wie im Bild(Screenshot_2020-10-22_094020.png)> gezeigte plane welches unterhalb der Antennenwindungen sich befinden> würde ich entfernen.
Ich dachte, das GND-Plane gibt die "Senderichtung" der Antenne vor?
Meine (stark beschränkte) Erfahrung mit Antennen sagt mir, dass man
immer ein ordentliches GND-Plane braucht, damit die Antenne richtig
funktioniert.
Mike schrieb:> Wennst du die 2 Montagelöcher nicht benötigst kannst du dies kürzen.
Erledigt.
Zudem ist mir noch aufgefallen, dass die Antenne auf der falschen Seite
ist. Daher habe ich das ebenfalls behoben und mal eine Aufbau gezeigt,
wie ich das ganze später verbauen möchte.
Auch wenn RFID bei 13,56 MHz "funkt" ist das ganze System doch eher
magnetisch gekoppelt. Das Eine Groundplane unter diesem Trafo ist also
grundsätzlich unter diesem Faktor zu betrachten.
Bei einem RFID Design, mit dem ich mich mal herumschlagen durfte, gab es
einen Bug im Altium Designer, der in der Gerberausgabe die Aussparungen
in den Innenlagen "verbummelt" hatte. Ohne die Gerber zu prüfen habe ich
dann einen Prototypen anfertigen lassen und stand wirklich lange auf dem
Schlauch, weshalb der Prototyp einfach nicht funktionieren wollte. So
eine Innenlage sieht man der fertigen Platine einfach nicht an. :)
Philip S. schrieb:> Auch wenn RFID bei 13,56 MHz "funkt" ist das ganze System doch eher> magnetisch gekoppelt. Das Eine Groundplane unter diesem Trafo ist also> grundsätzlich unter diesem Faktor zu betrachten.
Also GND-Plane weg? Und den einen GND-Anschlusspunkt (in der "Mitte" der
Antenne) wie im Screenshot gezeigt dann anbinden?
So hatte ich es auf meinem Board und war damit zufrieden.
Adafruit bietet ja auch ein Arduino Shield an, dort gibt es auch keine
Groundplane unter der Antenne.
Im Design vom Breakoutboard gibt es aber die unterbrochenen Flächen
unter der Antenne. Ich würde das einfach 1:1 aus dem Layout von Adafruit
übernehmen, wenn Du mit dem Breakout-Board zufrieden bist.
Auf jeden Fall solltest Du aber die große, nicht angeschlossene Fläche
innerhalb der Antenne weglassen. Die wird dir keine Freude bereiten.
Philip S. schrieb:> So hatte ich es auf meinem Board und war damit zufrieden.> Adafruit bietet ja auch ein Arduino Shield an, dort gibt es auch keine> Groundplane unter der Antenne.
Danke für den Hinweis, das ist mir noch gar nicht aufgefallen. Das
verwundert mich jetzt etwas, dachte gerade da würde es Sinn ergeben (um
das Arduino etwas von der RFID-Antenne abzuschirmen).
Dann schaue ich mir das Layout mal noch etwas an, ob sich da gewisse
Erkenntnisse gewinnen lassen.
Philip S. schrieb:> Auf jeden Fall solltest Du aber die große, nicht angeschlossene Fläche> innerhalb der Antenne weglassen. Die wird dir keine Freude bereiten.
Das ist eine Keepout-Area, da ist also nichts verbunden :)
Screenshot_2020-10-21_160949.jpg
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