Nahfeldantenne 125kHz wickeln

[Johannes Bauer]

Hallo Gruppe,

ich schlage mir gerade die Nacht mit einer RFID-Antenne, 125kHz, um die
Ohren. Habe im ersten Anlauf einen relativ pragmatischen Ansatz gewählt:
Etwa 100 Wicklungen Kupferlackdraht in einen etwa 6cm Durchmesser
fassende Luftspule gewickelt. Dann L vermessen, 1.76mH. Danach C
berechnet für 125kHz, das wären 922 pF.

Die habe ich also parallel zur L geschaltet (hatte einen 1nF
herumliegen, der nach Vermessung perfekt gepasst hätte) und gemessen. In
meinem Messaufbau erhielt ich die maximale Amplitude von etwa 30V bei
86kHz (alles über 20V ist gut, 40V ist maximal zulässig).

Also C gesenkt, 820pF. Amplitude 42V bei 98 kHz.

C weiter gesenkt, 470pF. Amplitude 42V bei 99 kHz.

Und C weggelassen. Amplitude 42V bei 113 kHz.

Heißt das, die Spule ist untauglich, weil die parasitäre Kapazität des
Schwingkreises bereits bei 1.1nF liegt? An was für Parametern kann ich
da drehen, um die Spule vielleicht doch noch in einen Bereich zu
bringen, in dem ich sie mit dem parallel-C dann in den gewünschten
Bereich ziehen kann? Eigentlich ist mein einziger Parameter ja die
Windungsanzahl. Oder spielt der Durchmesser vielleicht auch eine Rolle?
Auf jedenfall irgendwas, was in 2 Pi f = (LC)^(-1/2) nicht mit drin ist :-(

Bin auf jeden Fall für Tipps sehr dankbar und falle jetzt erstmal in
mein Bett.

Viele Grüße,
Johannes


--
>> Wo hattest Du das Beben nochmal GENAU vorhergesagt?
> Zumindest nicht öffentlich!
Ah, der neueste und bis heute genialste Streich unsere großen
Kosmologen: Die Geheim-Vorhersage.
- Karl Kaos über Rüdiger Thomas in dsa <hidbv3$om2$1...@speranza.aioe.org>

[Paul Berger]

Johannes Bauer wrote:

> Heißt das, die Spule ist untauglich, weil die parasitäre Kapazität des
> Schwingkreises bereits bei 1.1nF liegt? An was für Parametern kann ich
> da drehen,

Als weiteren pragmatischen Ansatz könntest Du Dir die Pollin-Spule besorgen
und vermessen, die funktioniert mit deren Bausatz recht gut.
Bestellnummer der Spule: 250 324
Der RFID-Bausatz (810059) wird momentan als ausverkauft gezeigt.

Gruß,
Paul

[Peter Thoms]

Am 05.07.2013 03:22, schrieb Johannes Bauer:[...]

> Heißt das, die Spule ist untauglich, weil die parasitäre Kapazität des
> Schwingkreises bereits bei 1.1nF liegt? An was für Parametern kann ich
> da drehen, um die Spule vielleicht doch noch in einen Bereich zu
> bringen, in dem ich sie mit dem parallel-C dann in den gewünschten
> Bereich ziehen kann? Eigentlich ist mein einziger Parameter ja die
> Windungsanzahl. Oder spielt der Durchmesser vielleicht auch eine Rolle?
> Auf jedenfall irgendwas, was in 2 Pi f = (LC)^(-1/2) nicht mit drin
ist :-(

Hallo,

Du könntest die Drähte auf mehr Abstand halten oder
weniger Windungen bei größerer Spulenfläche erzeugen.


Peter

[gupemo]

Hallo Johannes,

könntest Du bitte Deinen Messaufbau etwas näher beschreiben?
Das klingt nach zusätzlicher Belastung durch selbigen...
Also z. Bsp. die Generatoreinkopplung sollte in dem Fall mit
einer sehr kleinen Koppelspule erfolgen, keinesfalls parallel
am Schwingkreis.

Viele Grüße,
Peter

Am 05.07.2013 03:22, schrieb Johannes Bauer:

[Bernd Mayer]

Am 05.07.2013 03:22, schrieb Johannes Bauer:

> Hallo Gruppe,
>
> ich schlage mir gerade die Nacht mit einer RFID-Antenne, 125kHz, um die
> Ohren. Habe im ersten Anlauf einen relativ pragmatischen Ansatz gewählt:
> Etwa 100 Wicklungen Kupferlackdraht in einen etwa 6cm Durchmesser
> fassende Luftspule gewickelt. Dann L vermessen, 1.76mH. Danach C
> berechnet für 125kHz, das wären 922 pF.
>
> Die habe ich also parallel zur L geschaltet (hatte einen 1nF
> herumliegen, der nach Vermessung perfekt gepasst hätte) und gemessen. In
> meinem Messaufbau erhielt ich die maximale Amplitude von etwa 30V bei
> 86kHz (alles über 20V ist gut, 40V ist maximal zulässig).
>
> Also C gesenkt, 820pF. Amplitude 42V bei 98 kHz.
>
> C weiter gesenkt, 470pF. Amplitude 42V bei 99 kHz.
>
> Und C weggelassen. Amplitude 42V bei 113 kHz.
>
> Heißt das, die Spule ist untauglich, weil die parasitäre Kapazität des
> Schwingkreises bereits bei 1.1nF liegt?

Hallo,

wie hast Du denn gemessen? Serien- oder Paralallresonanz und mit welchem
Widerstand?

Der Lastwiderstand beeinflusst die Güte. IIRC das Verhältnis von L und C
bei einer bestimmten Frequenz in der Praxis ebenso.


Bernd Mayer




Bernd Mayer

[Rafael Deliano]

> Oder spielt der Durchmesser vielleicht auch eine Rolle?

Allerdings.
Es gab früher in Handbüchern zwar einfache
Formeln wie man anhand geometrischer Form der Spule
Induktivität/Windungszahl berechnet. Sind aber eher
grobe Näherungen. An Wickeln und Messen führt meist
kein Weg vorbei.

Soweit es um RFIDs geht kam ich damals mit einfachen
Messschaltungen zurecht:
http://www.embeddedFORTH.de/temp/marc4_4.pdf

Anbieter fertiger Spulen finden sich inzwischen öfters:

http://www.ebay.de/itm/RFID-Antenne-Luftspule-ideal-als-RFID-Antenne-fur-Empfanger-1-62-mH-/271233230928?pt=LH_DefaultDomain_77&hash=item3f26c2a850

http://www.octamex.de/shop/?page=shop/flypage&product_id=2810&category_id=201c49bcb0a5aef94a9e61fe3b0c8d76&/RFID_Antenne_125kHz_kaufen.html

Passen aber typisch nicht in die Kunstoffteile die man verwenden
will. Und man muß Kapazität an Spule anpassen. Ich fand den
umgekehrten Weg, d.h. Spule passend zu E6 Normreihe des
Folienkonsators wickeln attraktiver.

MfG JRD

[Joerg]

Johannes Bauer wrote:
> Hallo Gruppe,
>
> ich schlage mir gerade die Nacht mit einer RFID-Antenne, 125kHz, um die
> Ohren. Habe im ersten Anlauf einen relativ pragmatischen Ansatz gewählt:
> Etwa 100 Wicklungen Kupferlackdraht in einen etwa 6cm Durchmesser
> fassende Luftspule gewickelt. Dann L vermessen, 1.76mH. Danach C
> berechnet für 125kHz, das wären 922 pF.
>
> Die habe ich also parallel zur L geschaltet (hatte einen 1nF
> herumliegen, der nach Vermessung perfekt gepasst hätte) und gemessen. In
> meinem Messaufbau erhielt ich die maximale Amplitude von etwa 30V bei
> 86kHz (alles über 20V ist gut, 40V ist maximal zulässig).
>
> Also C gesenkt, 820pF. Amplitude 42V bei 98 kHz.
>
> C weiter gesenkt, 470pF. Amplitude 42V bei 99 kHz.
>
> Und C weggelassen. Amplitude 42V bei 113 kHz.
>
> Heißt das, die Spule ist untauglich, weil die parasitäre Kapazität des
> Schwingkreises bereits bei 1.1nF liegt? An was für Parametern kann ich
> da drehen, um die Spule vielleicht doch noch in einen Bereich zu
> bringen, in dem ich sie mit dem parallel-C dann in den gewünschten
> Bereich ziehen kann? Eigentlich ist mein einziger Parameter ja die
> Windungsanzahl. Oder spielt der Durchmesser vielleicht auch eine Rolle?
> Auf jedenfall irgendwas, was in 2 Pi f = (LC)^(-1/2) nicht mit drin ist :-(
>

Der Durchmesser ist ziemlich wichtig :-)

Ein kleiner Pfuschzettel:

http://www.66pacific.com/calculators/coil_calc.aspx

> Bin auf jeden Fall für Tipps sehr dankbar und falle jetzt erstmal in
> mein Bett.
>

Eine recht einfache Methode ist, einen Oszillator zu bauen und den
Schwingkreis recht lose daran zu koppeln. Ablesen per Frequenzzaehler
oder Digitalscope, die haben ja meist einen mit drin.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

[Johannes Bauer]

Die steht schon auf der Bestelliste, den RFID-Bausatz brauche ich nicht
(habe genug RFID-Equipment hier). Trotzdem vielen Dank für den Tipp.

[Johannes Bauer]

On 05.07.2013 13:26, gupemo wrote:
> könntest Du bitte Deinen Messaufbau etwas näher beschreiben?
> Das klingt nach zusätzlicher Belastung durch selbigen...
> Also z. Bsp. die Generatoreinkopplung sollte in dem Fall mit
> einer sehr kleinen Koppelspule erfolgen, keinesfalls parallel
> am Schwingkreis.

Naja, "Messaufbau" war ein bischen übertrieben. Es handelt sich um einen
RFID-Leser an den ich die Antenne angelötet habe und den ich vom PC aus
über USB bediene. Das hat den Vorteil, dass die Messergebnisse, die da
rauskommen, dann tatsächlich auch die effektiven Messergebnisse sind.

[Johannes Bauer]

On 05.07.2013 13:59, Bernd Mayer wrote:

> wie hast Du denn gemessen? Serien- oder Paralallresonanz und mit welchem
> Widerstand?
>
> Der Lastwiderstand beeinflusst die Güte. IIRC das Verhältnis von L und C
> bei einer bestimmten Frequenz in der Praxis ebenso.

Mein RFID-Leser bietet eine Funktion, die den Bereich von 80...170 kHz
durchsweept und jeweils die Amplitude vermisst. Wie das genau
funktioniert kann ich dir leider nicht sagen, ich hab das Ding nicht
gebaut, sondern nutze es nur.

[Johannes Bauer]

On 05.07.2013 17:15, Rafael Deliano wrote:
>> Oder spielt der Durchmesser vielleicht auch eine Rolle?
>
> Allerdings.
> Es gab früher in Handbüchern zwar einfache
> Formeln wie man anhand geometrischer Form der Spule
> Induktivität/Windungszahl berechnet. Sind aber eher
> grobe Näherungen. An Wickeln und Messen führt meist
> kein Weg vorbei.

Hmm, die Induktivität habe ich ja vermessen, aber das hat dann trotzdem
nicht hingehauen. Was ist denn dann die optimale Geometrie für 125kHz,
oder lässt sich das nicht pauschal sagen?

> Soweit es um RFIDs geht kam ich damals mit einfachen
> Messschaltungen zurecht:
> http://www.embeddedFORTH.de/temp/marc4_4.pdf
>
> Anbieter fertiger Spulen finden sich inzwischen öfters:

Die Pollin-Spule steht schon auf der Bestelliste.

> Passen aber typisch nicht in die Kunstoffteile die man verwenden
> will. Und man muß Kapazität an Spule anpassen. Ich fand den
> umgekehrten Weg, d.h. Spule passend zu E6 Normreihe des
> Folienkonsators wickeln attraktiver.

Ich wollte halt nur grobe Anhaltspunkte haben, was ich beim Wickeln
anders machen kann (weil es ja offenbar nicht nur auf die
Induktivität/Kapazität ankommt, sondern noch auf andere Faktoren).

[Johannes Bauer]

On 05.07.2013 17:55, Joerg wrote:

> Der Durchmesser ist ziemlich wichtig :-)

Habe ich gemerkt :-) Hab gerade noch einen zweiten Anlauf gemacht,
Durchmesser 9cm, die funktioniert *erheblich* besser als der erste
Versuch und sogar erheblich besser als die Standard-RFID-Antenne, die
beim Leser dabei war. Ich will aber das Optimum rausholen, da geht noch
mehr! Nur wüsste ich gern in welche Richtung ich drehen muss, damit das
hinhaut.

> Ein kleiner Pfuschzettel:
>
> http://www.66pacific.com/calculators/coil_calc.aspx

Hm, da lässt sich aber nur L in Abhängigkeit von der Geometrie
berechnen. Ich habe ja L gemessen, das sollte also ja sogar besser sein.
Oder hab ich was Übersehen?

[Joerg]

Johannes Bauer wrote:
> On 05.07.2013 17:55, Joerg wrote:
>
>> Der Durchmesser ist ziemlich wichtig :-)
>
> Habe ich gemerkt :-) Hab gerade noch einen zweiten Anlauf gemacht,
> Durchmesser 9cm, die funktioniert *erheblich* besser als der erste
> Versuch und sogar erheblich besser als die Standard-RFID-Antenne, die
> beim Leser dabei war. Ich will aber das Optimum rausholen, da geht noch
> mehr! Nur wüsste ich gern in welche Richtung ich drehen muss, damit das
> hinhaut.
>

Kommt darauf an was fuer RFID Du damit machen moechtest. Normalerweise
gilt fuer Antennen "groesser = besser", aber bei RFID an
Registrierkassen und dergleichen gilt das oft nicht, weil die bewusst
auf einen begrenzten Erfassungsbereich ausgelegt sind.

>> Ein kleiner Pfuschzettel:
>>
>> http://www.66pacific.com/calculators/coil_calc.aspx
>
> Hm, da lässt sich aber nur L in Abhängigkeit von der Geometrie
> berechnen. Ich habe ja L gemessen, das sollte also ja sogar besser sein.
> Oder hab ich was Übersehen?
>

Wie bzw. womit hast Du L gemessen? Falls das eine reine Impedanzmessung
war, ist dabei die unvermeidliche Kapazitaet zwischen den einzelnen
Windungen herausgerechnet worden?

Man muss bei solchen Dingen normalerweise die Resonanz finden. Das geht
schlecht ueber Einzelmessungen von L und C. Ich mache das meist ueber
lose Kopplung, manchmal nach dem Prinzip Dipmeter. Wobei ich mein
richtiges Dipmeter nur im MHZ-Bereich und hoeher verwenden kann, fuer
125kHz habe ich keines. Koennte man aber bauen.

[Rafael Deliano]

>> Es gab früher in Handbüchern zwar einfache Formeln

Auf eigene Gefahr:
http://www.embeddedFORTH.de/temp/Luftspule.pdf
Ich hab sie damals nicht abgedruckt weil schwer zu
verifizieren war ob sie stimmen.
OT: gibts inzwischen preiswertere, brauchbare field solver
Programme ? Die Elektomaschinenbauer scheinen sowas zu haben ...

> Hmm, die Induktivität habe ich ja vermessen, aber das hat dann trotzdem
> nicht hingehauen. Was ist denn dann die optimale Geometrie für 125kHz,
> oder lässt sich das nicht pauschal sagen?

Es macht keinen Sinn die Induktivität getrennt zu betrachten:
die Teilbaugruppe ist der LC-Schwingkreis, also zwei Bauteile.
Die Sollfrequenz die man treffen will ( ca. 125kHz ) ist fest,
Güte Q und Impedanz wären aber erstmal variabel.
Theoretisch ermöglicht grosse Antennen-Abmessung eine grosse Reichweite.
Aber eben auch grössere Probleme.
Praktisch liegt man oft z.B. durch Kunstoffteile in
die der Drahtwickel eingelegt werden soll geometrisch ohnehin
sofort fest.
Wenn man an fertiger Leiterplatte klebt, sind wohl letztlich
die meisten Paramter an denen man drehen konnte fix. Und man kann
nur noch Antenne mit ungefähr den Abmessungen und dem Induktiviätswert
verwenden den sich der Hersteller für die Leiterplatte ausgedacht hat.

MfG JRD

[Kai-Martin Knaak]

Rafael Deliano wrote:

> OT: gibts inzwischen preiswertere, brauchbare field solver
> Programme ?

Neulich gerade entdeckt: elmer
http://www.csc.fi/english/pages/elmer

---<)kaimartin(>----
--
Kai-Martin Knaak tel: +49-511-762-2895
Universität Hannover, Inst. für Quantenoptik fax: +49-511-762-2211
Welfengarten 1, 30167 Hannover http://www.iqo.uni-hannover.de
GPG key: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=Knaak+kmk&op=get

[Gernot Fink]

In article <kr575g$ap3$1...@news.albasani.net>,

Johannes Bauer <dfnson...@gmx.de> writes:
> Ohren. Habe im ersten Anlauf einen relativ pragmatischen Ansatz gewählt:
> Etwa 100 Wicklungen Kupferlackdraht in einen etwa 6cm Durchmesser
> fassende Luftspule gewickelt. Dann L vermessen, 1.76mH. Danach C
> berechnet für 125kHz, das wären 922 pF.
>

Ich habe als ich die Spule für einen HTRC110 brauchte auch erst berechnet,
dann bei Nennfrequenz angeschlossen und solange abgewickelt bis der Wert
passte. Die beste Reichweite hatte ich knapp neben dem Pegelmaximun.
Der abgewickelte Draht wirkt sich nur geringfügig auf die Resonanzfrequenz
aus.

Die Spulenberechnung versagt vermutlich weil man kein vernüntige "l"
bei der Spule hat.

--
MFG Gernot

[Ralph A. Schmid, dk5ras]

Joerg <inv...@invalid.invalid> wrote:

>Kommt darauf an was fuer RFID Du damit machen moechtest. Normalerweise
>gilt fuer Antennen "groesser = besser", aber bei RFID an
>Registrierkassen und dergleichen gilt das oft nicht, weil die bewusst
>auf einen begrenzten Erfassungsbereich ausgelegt sind.

Nun ja, die Kopplung muß passen; wenn das tag winzig ist, dann geht es
ggf. unter bei einer riesigen Antenne :)


-ras

--

Ralph A. Schmid

http://www.schmid.xxx/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/

[horst-d.winzler]

Am 06.07.2013 06:26, schrieb Ralph A. Schmid, dk5ras:
> Joerg <inv...@invalid.invalid> wrote:
>
>> Kommt darauf an was fuer RFID Du damit machen moechtest. Normalerweise
>> gilt fuer Antennen "groesser = besser", aber bei RFID an
>> Registrierkassen und dergleichen gilt das oft nicht, weil die bewusst
>> auf einen begrenzten Erfassungsbereich ausgelegt sind.
>
> Nun ja, die Kopplung muß passen; wenn das tag winzig ist, dann geht es
> ggf. unter bei einer riesigen Antenne :)
>

Bedenke, je größer die Antenne, je schärfer die Richtwirkung. Meistens
jedenfalls.


--
hdw

[Gernot Fink]

In article <m27ft8pb48enecism...@4ax.com>,

"Ralph A. Schmid, dk5ras" <ra...@schmid.xxx> writes:
> Joerg <inv...@invalid.invalid> wrote:
>
>>Kommt darauf an was fuer RFID Du damit machen moechtest. Normalerweise
>>gilt fuer Antennen "groesser = besser", aber bei RFID an
>>Registrierkassen und dergleichen gilt das oft nicht, weil die bewusst
>>auf einen begrenzten Erfassungsbereich ausgelegt sind.
>
> Nun ja, die Kopplung muß passen; wenn das tag winzig ist, dann geht es
> ggf. unter bei einer riesigen Antenne :)
>

Stimmt. Mit einer 100mm Spule erkannte ein HTRC110 in Grundschaltung die
implantierbaren Microtransponder nicht mehr vernünftig.
Mit 50 mm als Kompromiss gingen Chipkarten und Microtransponder ganz
ordentlich. Die Reichweite war da ca. 70mm für die Chipkarte, 30mm der
Microchip.

Gernot




--
MFG Gernot

[Joerg]

Im Nahfeld gilt das nicht ohne weiteres. Kommt darauf an, was Johannes
damit vorhat.