Rfid рамка своими руками

Схема сборки своими руками мобильного RFID считывателя меток

Много разговоров в последнее время ведется вокруг использования радиочастотных меток, причем в обсуждениях высказываются даже предположения, что при желании люди с определенными навыками владения компьютером могут взломать вашу домашнюю систему и получить полную информацию о ваших вещах.

Я решил сам разобраться в этой технологии. Для этого я заказал нужные компоненты и собрал RFID считыватель своими руками.

В данной статье я расскажу, как собрать работающий считыватель RFID-меток.

Шаг 1

В одной из прочитанных мною статей автор говорил, что его мобильный RFID считыватель работал только на частоте 13,56 МГц (короткая волна), но на частоте 1,25 кГц (длина волны ниже границы АМ-диапазона) не работал. Я же сделал считыватель, работающий на стандартной для всей этой отрасли частоте 125 кГц. Это значит, что для моего считывателя нужна другая комбинация антенны и конденсатора. Это иллюстрируют базовая схема и базовая формула. Чтобы получить нужное значение, выберите соответствующую формулу, подставьте ваши значения и с помощью калькулятора получите результат.

Список компонентов:

• Около 12 м тонкой проволоки, от 22 до 30 калибра (я использовал 30 калибр).
• Любой диод (я использовал красный).
• Один 0,005 мкФ конденсатор или два дисковых конденсатора 0,01 мкФ, соединенных последовательно.
• 2-5 дисковых конденсатора 100 пФ.
• Основание для катушки (любое основание, диаметр катушки должен быть 10 см).
• Печатная плата для прототипирования, для пробных сборок.
• Печатная плата для аккуратной и точной сборки.
• Возможность доступа к считывателю, чтобы снимать показания приемника.
• Элементы питания не потребуются, так как приемник питается беспроводным способом от считывателя.

Шаг 2

Сначала я намотал проволоку на основу примерно 10 см в диаметре (я больше чем уверен, что пара сантиметров плюс-минус роли не сыграют).

Когда проволока была намотана на основание, я сравнил катушку с другими катушками, которые у меня уже были. Так я примерно оценил индуктивность новой катушки – у меня вышло около 330 мкгн.

Я подставил значение 330 мкгн в формулу и полученный результат значил, что для этой катушки нужен 0,005 мкФ конденсатор, чтобы пара катушка-конденсатор «резонировала» на частоте 125 кГц, а тока было достаточно для питания диода.

Прежде чем приступить к пайке, я сделал предварительную сборку на макетной плате.

Шаг 3

На макетной плате сначала соединяем катушку, диод и два дисковых 0,01 мкФ конденсатора (соединены последовательно друг с другом, а затем параллельно с диодом, что дает общую емкость 0,005 мкФ (5000 пФ)), затем включаем считыватель радиометок. При положении считывателя на расстоянии около 10 см от катушки горит диод. Диод горит очень ярко на расстоянии примерно 1,5 см.

Затем я добавил 100 пФ (0,0001 мкФ) конденсатор параллельно электросхеме, это увеличило радиус действия считывателя. Затем я выяснил, что добавив второй такой же конденсатор параллельно всей схеме я еще больше увеличу радиус действия считывателя. А добавление третьего конденсатора, напротив, уменьшило этот радиус. Таким образом, я установил, что емкость 5200 пФ является оптимальной для моей катушки (иллюстрация третьей попытки).

Мой приемник срабатывал бы на 10 см при использовании 0,005 мкФ конденсатора в параллельном соединении с катушкой и диодом, но макетная плата позволила использовать дополнительные конденсаторы и, тем самым, увеличила расстояние до 12,5 см.

Шаг 4

Фотографии наглядно показывают, как увеличивается яркость свечения диода по мере приближения катушки к считывателю.
Это маленькое устройство работает на частоте 125 кГц. Его достаточно просто собрать, используя более-менее подходящие материалы.

Шаг 5

Все компоненты, использованные в пробной сборке на макетной плате, я собрал на печатной плате и спаял их. Потом я приклеил схему к катушке, чтобы все устройство можно было перемещать с места на место просто в руке, без лишних проводов или соединений. Устройство работает нормально. Я ожидал, что оно будет реагировать на все считыватели радиометок в пределах 7-12 см и работающие на частоте 125 кГц.

Шаг 6

Так как я знаю, что максимальное свечение диода на заданном расстоянии достигается при емкости 0, 0052 мкФ, я вставил это значение вместе с длиной волны 125 кГц в соответствующую формулу и получил значение индуктивности 312 мкгн, вместо 330 мкгн, на которые я рассчитывал.

Математические расчёты здесь не играют огромной роли, хотя именно благодаря им я вычислил емкость конденсаторов, подходящих к моей катушке. Это, конечно, можно было выяснить методом проб и ошибок, но на это ушло бы много времени.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Источник

Как я имплантировал RFID себе в руку, а потом еще NFC. Часть 1

Мне всегда нравилась идея ключа, который невозможно забыть. А если при этом ключ еще и подходит к стандартным замкам — прекрасно вдвойне.

Поэтому, как только появилась возможность разместить под собственной кожей RFID, совместимый хоть с чем-нибудь общеупотребимым, я это и сделал, имплантировав метку EM4100 — множество дешевых замков и систем контроля доступа используют его.

А когда обнаружилась метка, совместимая с NFC — и способная быть ключом к ноутбукам, смартфонам и оставшимся замкам — избегать ее встраивания причин решительно не было.

ВНИМАНИЕ! Данная публикация не является инструкцией, рекомендацией, руководством к действию и предназначена только для ознакомления. Повторение нижеизложенного может быть смертельно опасно или привести к осложнениям и травмам. Автор не рекомендует производить описанные действия на себе и не несет ответственности за любые последствия, вызванные прочтением публикации.

RFID — Radio Frequency IDentification — технологии беспроводной идентификации пользователей, оборудования. Существует большое количество совершенно разных технологий, отличающихся рабочей частотой (868 МГц, 13,56 МГц, 125 кГц и др.), кодированием, возможностью чтения-записи или только чтения, дальностью действия, наличием батарейки, назначением.

Считыватель, reader — активное устройство считывания меток, посылает регулярные запросы в виде электромагнитных волн в окружающее пространство. Может быть автономным со свой памятью и возможностью сразу управлять, например, замком; или же передавать данные по RS-485, USB или другим образом.

Метка, ключ, тег, tag — устройство, содержащее уникальный идентификатор, и, иногда, область данных. Может быть встроенное шифрование, выполнение кода, другие возможности. Чаще не содержит батареек и питается от ЭМ волн, излучаемых считывателем.

Стандарт EM4100

Стандарт бесконтактных радиочастотных идентификационных карт компании EM Microelectronic-Marin. Работают на частоте 125 кГц.

Имеют уникальный номер длиной 40 бит, которые и передают вместе со служебными байтами циклично в открытом виде. Шифрования и хранения пользовательских данных, как и возможности записи — нет (официально, неофициально давно уже есть болванки карт, куда можно записать произвольный номер). Очевидно, для серьезной защиты хоть чего-нибудь не подходят совершенно. Однако, довольно широко применяются в простых СКД, домофонах вместо таблеток Dallas, дешевых контроллерах электромагнитных замков и подобных вещах. Ключи могут выглядеть как пластиковый брелок, гибкая или твердая пластиковая карта или по-другому.

Вот, например, контроллер замка с клавиатурой и десяток ключей к нему за $10.

Имплантируемые метки EM4100

Основные требования к имплантируемому устройству:

• Небольшой размер, чтобы слишком не торчало под кожей
• Обтекаемая форма, чтобы не повреждало кожу изнутри
• Биоинертный материал — чистый силикон, стекло
• Герметичность, прочность и стойкость к стерилизации

RFID-метки хорошо подходят для вживления, так как им не требуются сменные или заряжаемые источники питания, контакты, разъемы. В 2011 году почему-то было довольно трудно найти метки, которые пригодны для имплантирования и при этом — совместимы с чем-нибудь широкоупотребимым. Продавались или метки ЕМ4100 в виде брелков, карт, дешевые и огромного размера, или же имплантируемые метки для учета животных, которые можно считать только специальным считывателем. EM4100 или совместимых в стеклянной капсуле — не было.

Но все оказалось не так плохо! По запросам em4100 glass, em4102 glass, rfid glass удалось найти что-то похожее на eBay и сразу это заказать. Пришли два набора меток, вот такие (левое фото — моё, правое — rss-systems.de):

Первыми я получил те, что слева, и расстроился от их размера. Они оказались больше, чем на фото, при этом не из стекла и не совсем округлой формы. К счастью, за ними приехали и другие, оказавшиеся стеклянными гладкими капсулами примерно 12 мм длинной и 3 мм в диаметре. Их и было решено вживить.

Процесс имплантации метки под кожу

Какое-то время занял поиск человека, готового взяться за имплантацию. В принципе, я был готов сделать это и сам, если никого не найдется, или доверить другу-ветеринару, но все оказалось проще. Знакомый врач (по специальности — врач общей практики, но, как и все врачи, конечно, умеющий накладывать швы, делать подкожное обезболивание и разрезы) согласился все сделать в лучшем виде, и летом 2013 года мы закупили необходимые материалы (новокаин, антисептики, несколько медицинских инструментов, стерильные скальпели и иглы с нитью) и приступили.

Вот что мы сделали:

• Стерилизация меток. Так как метки пришли не стерильными, было необходимо их стерилизовать. Для этого метка была тщательно вымыта, затем в течение часа метка находилась в йодном растворе, непосредственно перед помещением под кожу были промыты сначала спиртом, потом стерильной водой для инъекций.
• Стерилизация инструментов. Скальпели, перчатки, наборы из иглы и нити уже были стерильными (и одноразовыми), а вот стальной пинцет и лопатка, необходимая, чтобы создать в подкожной клетчатке пространство под метку, требовали стерилизации. Доступа к автоклаву не было, так что пришлось использовать химический способ стерилизации. Мы использовали «пюржавель» в высокой концентрации. Это плохо влияет на инструменты (вызывает коррозию даже нержавеющей хирургической стали), но зато доступно и вполне работает.
• Обезболивание. Инфильтрационная анестезия новокаином — вводим раствор новокаина 20 мг/мл подкожно в предполагаемое место разреза и подождать в течение 5-10 минут для проникновения в окружающие ткани. Осторожнее с новокаином — при наличии у вас аллергии и\или кривых рук может вызвать множество самых неприятных последствий, вплоть до смертельного исхода! Не делайте этого самостоятельно, если вы не врач.
• Выбор места размещения метки. Обычно мелкие предметы имплантируют в пространство между большим и указательным пальцами руки (примерно туда, где находится метка на КДПВ) — меньше всего шансов повредить ее при работе руками с чем-нибудь. По этим же причинам была выбрана левая рука.
• Разрез и размещение метки. Кожу трижды протерли спиртом. Разрез сделали обычным одноразовым скальпелем, примерно 5 мм в длину, предварительно натянув кожу. Так как под местом разреза к этому моменту уже находится «пузырь» из раствора новокаина, не ошибиться с глубиной довольно просто. Затем стоматологической лопаткой (лопатка шириной миллиметров 5, длиной 30 и на ручке) отделили кожу от клетчатки и пинцетом просунули туда метку. Чтобы ее не выдавило обратно, метка должна оказаться на расстоянии 1-2 см от разреза, а не впритык.
• Завершение. Так как разрез был мал, зашивать его не было смысла, ограничились обработкой раны перекисью водорода и наложением стерильного пластыря. Также я принял внутрь дозу антибиотика широкого спектра действия, чтобы снизить вероятность воспаления, если что-то все-таки не получилось простерилизовать достаточно хорошо.

Заживление проходило без каких-либо проблем, больших опухлостей, гематом, воспалений. В течение трех дней я пил антибиотик и менял пластырь, промывая место разреза хлоргексидином, затем снял его. Метка прощупывалась под кожей, не причиняла какого-то дискомфорта, и — самое главное — работала!

Еще через год я добавил к имеющейся метке EM4100 вторую, NFC-совместимую, которую можно считывать смартфоном и вообще использовать много как. Об этом расскажу во второй части статьи (если это вызовет интерес, конечно).

Как это выглядит сейчас

Если не растягивать кожу специально, заметить метки трудно:

Каких-либо проблем, осложнений не возникало, в том числе при работе руками, падениях и прочих опасных действиях.

Для чего использовать?

Я использую эту метку для того же, для чего и хотел — в качестве электронного ключа в свою комнату, в офис. Надежность самого стандарта невысока, но, как правило, электромагнитный замок — не основной, а только вспомогательный. У нас в офисе, например, он используется днем, а на ночь, когда все уходят, дверь запирается еще на механический ключ и помещение ставится на охрану. Так что вполне хватает и EM4100.

Процесс открытия замка (руку нужно держать тыльной стороной к считывателю, так как дальность действия совсем маленькая):

Доступ в квартиру, комнату, машину, служебное помещение. Простое подтверждение каких-либо действий. Для серьезной безопасности конкретно эта метка не подходит (см. выше), но более менее подходит NFC-совместимая, о ней во второй части.

Наблюдения и замечания

• Метки никак не ощущаются, не мешают работе рукой, за почти два года ничего не сломалось.
• В металлоискателях ничего не пищит.
• Иметь ключ от дверей всегда с собой, особенно от захлопывающихся — действительно удобно.
• Расстояние считывания — менее сантиметра, чаще всего это вообще должен быть контакт кожей. Поэтому сделать копию EM4100 не сложнее, чем копию карты, которая лежит в кармане. Нормальные NFC (ISO 14443) не копируются вообще + криптография внутри.
• Нет, меня ни разу не беспокоит уникальный идентификатор в теле. В теле и так полно уникальных идентификаторов, еще больше мы носим с собой в виде техники и документов.
• КДПВ не моя, взята отсюда, права на нее принадлежат ее автору.

Заключение и вторая часть

Опыт по внедрению первой метки прошел вполне удачно, и через год я решил расширить функционал с помощью метки NFC, совместимой в т.ч. со смартфонами и позволяющей их разблокировать.

Во второй части статьи хочу рассказать о таких метках, возможности разблокировать телефон или входить в Windows с помощью метки, а также про другой, более простой способ имплантации шприцем.

Источник