Анти-Металлические NFC-метки: как они работают и как выбрать

Анти--метка NFC – это метка NFC, состоящая из ферритового или магнитного экранирующего слоя между антенной и металлом, на котором она установлена, поэтому она продолжает работать на инструментах, машинах, шкафах, панелях управления и металлической упаковке. Стандартная наклейка NFC, размещенная непосредственно на металле, обычно выходит из строя: металл расстраивает антенну и поглощает энергию, необходимую метке для включения. Если ваша метка будет установлена ​​на металлической поверхности или рядом с ней, вам понадобится метка на-металлической (ферритовой-поддержке), и вам следует протестировать ее на реальной поверхности с реальным телефоном, прежде чем заказывать в больших объемах.

В этом руководстве объясняется, почемуобычные NFC-меткиборьба с металлом, как антиметаллические NFC-метки решают эту проблему, как сравниваются различные типы и чипы, а также практический способ выбрать, протестировать и купить подходящую метку для вашего проекта.

Быстрый ответ

Используйте стандартную наклейку NFC на пластике, стекле, дереве или картоне. Используйте анти-метку NFC (также называемую меткой NFC на-металле или меткой NFC с металлическим-креплением), если метка прикреплена к металлу или находится на расстоянии менее нескольких миллиметров от него. Ферритовый слой защищает антенну от металла, восстанавливая надежность считывания за счет более толстой и дорогой метки.

Почему стандартные метки NFC не работают на металле?

NFC – это технология ближнего-поля, работающая на частоте 13,56 МГц. Считыватель (ваш телефон) и метка связаны небольшим магнитным полем, и метка черпает всю свою энергию из этого поля. В пассивной метке NFC нет батареи. Подробнее об основах вы можете прочитать на страницеОбзор технологий NFC Forum.

Когда вы прикрепляете обычную бирку к металлу, три вещи работают против вас. Металл действует как короткозамкнутая-петля и поглощает энергию поля (вихревые токи), поэтому на чип попадает меньше энергии. Металл также смещает настройку антенны от частоты 13,56 МГц — проблему, которую инженеры называют расстройкой. Наконец, металл искажает форму поля вокруг метки. В совокупности эти эффекты означают, что метка может вообще не накопить достаточно энергии, чтобы проснуться.

На практике стандартная наклейка NFC на металле имеет тенденцию проявлять один или несколько из следующих симптомов:

• Он вообще не сканирует, даже прижав телефон прямо к нему.
• Расстояние чтения практически сводится к нулю, поэтому телефону приходится прикасаться к крошечной зоне наилучшего восприятия.
• Он очень чувствителен к углу, и небольшой наклон нарушает считывание.
• На верстаке он работал нормально, но перестал работать, как только его применили к оборудованию.

Последний пункт стоит больше всего денег: метка, утвержденная на плоском столе, может выйти из строя в полевых условиях. Вот почему поверхность, которую вы тестируете, имеет такое же значение, как и сама метка.

Как работают анти-металлические NFC-метки?

Антиметаллическая метка NFC добавляет тонкий слой феррита (магнитно-мягкого материала) между антенной и металлом. Феррит придает магнитному полю путь прохождения с низкими-потерями, поэтому поле концентрируется вокруг антенны, а не поглощается металлом под ней. По сути, феррит изолирует антенну от поверхности и -стабилизирует ее настройку, что и восстанавливает считывание.

Ориентация имеет значение. Правильный стек, от телефона до поверхности, следующий: телефон или считыватель → лицевая сторона метки → антенна и чип NFC → ферритовый слой → металлическая поверхность. Феррит должен располагаться между антенной и металлом. Если метка установлена ​​перевернутой или если феррит отсутствует на металлической стороне, экранирование ничего не дает.

Что находится внутри анти-металлической метки NFC?

Это помогает представить себе слои, поскольку каждый из них влияет на производительность, долговечность и стоимость:

• Поверхность и печатный слой– видимое лицо, на котором может быть логотип, инструкции, значок NFC или напечатанный серийный номер.
• Вставка и чип антенны– катушка и микросхема NFC, которые фактически хранят и возвращают ваши данные.
• Ферритовый слой– экранирование, обеспечивающее работу с-металлом.
• Клеевой слой– сцепление с поверхностью; на изогнутом или замасленном металле эта деталь часто выходит из строя первой.
• Выпуск вкладыша- Подложка отклеилась при установке.

Анти-металлические метки NFC и стандартные метки NFC

Простое правило: выбирайте стандартную метку, если поверхность не-металлическая и рядом с ней нет металла. Выбирайте анти-метку, если поверхность металлическая, если за тонкой не-неметаллической крышкой в ​​нескольких миллиметрах находится фольга или металл, или если вы не уверены и не можете проверить заранее.

Anti--Metal NFC и UHF Anti--Metal RFID: не путайте их

Люди, ищущие «анти--металлические метки», часто путают две совершенно разные технологии. NFC – это высокочастотная-система ближнего-полевого поля, предназначенная для преднамеренного прослушивания телефона на близком расстоянии. UHF RFID (около 860–960 МГц) — это система дальнего-полета, предназначенная для считывания множества меток на расстоянии с помощью специального считывателя. Именно так на складах и при аудите активов осуществляется массовый подсчет запасов.

Если ваша цель — «работник коснется телефона на машине и откроет его запись», вам понадобится анти-металлическая метка NFC. Если ваша цель — «пройтись по проходу и прочитать пятьдесят металлических материалов одновременно», это работа дляУВЧ-антиметаллические RFID-метки-, а не NFC. Выбор неправильного семейства — одна из самых дорогостоящих ошибок в проекте по маркировке металла-, поэтому сначала решите этот вопрос.

Общие приложения

Схема всегда одна и та же: наклейте метку на металлический предмет, постучите по ней телефоном или ридером и получите нужную информацию. Различия заключаются в том, что это за информация и насколько сурова окружающая среда.

• Отслеживание промышленных активов– бирка на машине, двигателе или инструменте связана с его записью, что позволяет идентифицировать и подсчитать актив. Для металлических предметов, подвергающихся манипуляциям и чистке, жесткая или прочно приклеенная бирка обычно служит дольше, чем тонкая наклейка. См. соответствующие варианты дляТеги отслеживания активов RFID и NFC.
• Обслуживание оборудования– технические специалисты касаются метки на насосе или панели, чтобы зарегистрировать проверки или открыть историю обслуживания. Здесь цель касания должна быть легко найдена вручную, иногда с помощью напечатанного значка NFC, поскольку оборудование может находиться в неудобном месте.
• Инвентаризация ИТ и инструментов– На металлических ноутбуках, стойках и ящиках для инструментов имеются бирки, указывающие на инвентарную запись. Обычно это плоские поверхности, поэтому часто бывает достаточно хорошо-приклеенной-металлической наклейки.
• Умная упаковка и аутентификация продукта— бирки на металлических банках, коробках премиум-класса или упаковке из фольги открывают страницу бренда или подтверждают товар. При рекламе-брендов качество печати и чистота закодированной ссылки имеют такое же значение, как и надежность чтения; это пересекается сАутентификация продукта NFCварианты использования.
• Контроль доступа на металлические двери и панели– когда для предоставления доступа используется тег, чип обычно должен быть защищенного типа, поддерживаемого системой доступа, а не простой тег URL.

Основные типы анти-металлических NFC-меток

Анти-наклейки и этикетки NFC с защитой от металла

Тонкие бирки с клейкой-основой для плоских металлических поверхностей, таких как шкафы, стойки и панели. Это самый дешевый-металлический вариант, и их легче всего печатать. Избегайте их на сильно изогнутых поверхностях, на шероховатом или маслянистом металле и везде, где можно подцепить кромку, поскольку обычно причиной их отслаивания является нарушение адгезии, а не разрушение стружки. Для фирменных или нумерованных запусков см.этикетки NFC с индивидуальной печатьюкоторые соответствуют вашим произведениям искусства и сериалам.

Гибкие теги небольшого-формата

Для изогнутого металла, такого как трубы, цилиндры и ручные инструменты, меньшая или гибкая бирка лучше прилегает и с меньшей вероятностью поднимется по краям. На очень крутых поворотах рассмотрите возможность использования кабельной-стяжки или крепления ремня вместо того, чтобы полагаться только на клей. Компромисс- заключается в том, что антенны меньшего размера менее щадящие, поэтому положение ответвления является более точным.

Жесткие бирки из ABS, PPS или печатных плат.

Для уличных машин, транспортных средств и суровых промышленных условий выбирайте метку с твердым-корпусом в литом корпусе. Их можно привинтить или-связать кабелем, они выдерживают удары и чистку и гораздо лучше переносят перепады температуры, чем наклейка. Они стоят дороже и громоздки, но дляпрочные наружные NFC-меткиглавное - долговечность. Здесь важен сорт материала: диапазон температур, стойкость к ультрафиолетовому излучению и химическая стойкость зависят от конкретного пластика и герметизации, поэтому спросите у поставщика номинальные значения, а не соглашайтесь с общим заявлением о «погодостойкости».

Эпоксидные и печатные бирки премиум-класса

Для фирменных-лицевых или дорогостоящих-предметов бирка с эпоксидным-покрытием или антиметаллическая бирка премиум-класса с-полировкой придает более прочный и привлекательный внешний вид. Они часто встречаются при аутентификации продуктов премиум-класса, где тег является частью процесса распаковки.

Выбор правильного чипа

Чип решает, что может хранить тег и с какими системами он может работать. Три семьи охватывают большинство проектов.

Семейство NTAG 21x от NXP используется по умолчанию для-тегов URL, доступных для прослушивания по телефону. Эти три члена различаются в основном объемом, который вы можете хранить: 144, 504 и 888 байт пользовательской памяти соответственно, как указано на официальном сайте.Страница продукта NXP NTAG 213/215/216. Для нажатия, открывающего веб-страницу, обычно достаточно NTAG 213; выбирайте NTAG 215 или 216 только в том случае, если вам действительно нужно хранить больше в теге, а не за коротким URL-адресом. Более глубокое сравнение живет в нашемРуководство NTAG и MIFARE.

ВыбиратьМИФАРЕ ДЕСФайркогда безопасность является требованием, например, контроль доступа или продажа билетов. DESFire использует шифрование на основе AES- и сертифицирован по общим критериям, но это имеет смысл только в том случае, если устройство чтения или платформа доступа на другом конце поддерживают его. Это неправильный выбор для простого потребительского URL-тега.

ОбращатьсяИСО/МЭК 15693(NFC Forum Type 5) как промышленный вариант ВЧ, а не по умолчанию для-считывания маркетинговых тегов телефоном. Он был разработан для чтения поблизости с помощью специальных считывателей, и его поддержка смартфонами на всех устройствах не гарантируется. Если конечные пользователи будут использовать свои телефоны, подтвердите поддержку устройства перед принятием решения или оставайтесь с NTAG.

Какие данные кодировать?

В большинстве случаев нажатием-для-открытия закодируйте короткий URL-адрес в виде записи NDEF и сохраните подробную информацию на веб-странице. Короткую ссылку легче обновить позже, она использует меньше памяти тега и упрощает кодирование; хранение больших объемов данных непосредственно в теге редко окупается. Формат NDEF определяетсяСпецификация NDEF NFC Forumи нашСлужба кодирования NFCможете применить ваши URL-адреса и серийные номера перед отправкой.

Как выбрать: SMART Framework?

Вместо того, чтобы сначала выбирать тег и надеяться, что он подойдет, ответьте на пять вопросов по порядку. Каждый из них сужает выбор.

• Поверхность– Какой это металл (алюминий, нержавеющая, окрашенная сталь), плоский или изогнутый? Плоский и голый — это простой случай; крутые изгибы, а также маслянистый или грубый металл требуют более прочного соединения или крепления ремешка.
• Монтаж– Клей, винт или кабельная стяжка? На изогнутом металле разрушение клея более вероятно, чем разрушение стружки, поэтому подбирайте крепление по форме.
• Приложение– Короткий URL-адрес, идентификатор актива, безопасный доступ или аутентификация продукта? Это выделяет семейство чипов больше, чем что-либо еще.
• Читатели– Будут ли люди прослушивать данные с помощью своих телефонов или же чтение будет выполняться стационарным или промышленным считывателем? В проектах,-только для телефонов, следует использовать широко поддерживаемые чипы.
• Тестирование– На реальной поверхности, реальном устройстве и реальной среде, а не плоском образце на столе.

Таблица выбора по вариантам использования

Как протестировать образцы NFC с защитой от-металлов перед массовым производством?

Образец плоской-поверхности мало что вам скажет. Прежде чем утвердить производственный цикл, проведите образцы через повторяемую последовательность и запишите, что означает «прошел» для вашего проекта.

• Закодируйте образецс реальным URL-адресом или данными, которые вы отправите, а не заполнителем.
• Тест в воздухе, вдали от металла, чтобы убедиться, что тег и кодировка вообще работают.
• Испытание на реальной металлической поверхностиметка будет установлена ​​в фактическом положении.
• Тестируйте на нескольких моделях телефонов, как на iPhone, так и на ряде устройств Android, поскольку расположение антенны зависит от телефона.
• Тест после затвердевания клея, обычно 24 часа, а не в момент применения.
• Напрягите образецв зависимости от условий, с которыми он столкнется: изгиб на повороте, чистка или протирание, а также температурное воздействие при использовании на открытом воздухе.

Заранее определите критерии приемки. Разумным стандартом является то, что каждый образец надежно считывается при первом касании, с того положения, которое использовал бы реальный пользователь, на каждом телефоне в вашем тестовом наборе и продолжает считываться после лечения и стресса. Если метка работает только в одном конкретном месте или под одним точным углом, считайте это ошибкой, а не причудой.

Что влияет на стоимость анти-металлических NFC-меток?

Анти-металлическая бирка стоит дороже, чем простая наклейка, но вариант «Стоимость: выше» не является полезным ответом при составлении бюджета. Основными драйверами являются:

• Чип– защищенный чип DESFire стоит дороже, чем базовый NTAG 213.
• Размер и антенна– Для более крупных меток используется больше материала и больше феррита.
• Материал и инкапсуляция– Литой корпус из АБС-пластика или эпоксидной смолы стоит дороже, чем этикетка.
• Печать– полноцветная-иллюстрация, различные серийные номера и специальная отделка увеличивают стоимость.
• Кодирование– предварительное-кодирование каждого тега с помощью уникального URL-адреса или идентификатора добавляет шаг.
• Количество– цена за-штучки падает вместе с объемом, поэтому минимальный заказ имеет значение.

Что нужно подтвердить перед оптовым заказом?

При объемных заказах не утверждайте бирку только на образце плоской-поверхности, а изложите свои требования в письменной форме. Краткий контрольный список для отправки поставщику:

• Минимальный объем заказа и снижение цен при больших объемахоптовые NFC-метки для металла.
• Доступны ли нестандартные размеры и формы для вашей поверхности.
• Могут ли они массово-кодировать каждый тег и печатать соответствующий серийный номер.
• Перед производством проверяется, будут ли напечатанные серийные номера соответствовать закодированным URL-адресам.
• Варианты клея для вашего типа металла, включая изогнутые или маслянистые поверхности.
• Для использования на открытом воздухе, номинальная устойчивость к температуре, УФ-излучению и химическому воздействию, указана в спецификации.
• Для любых заявлений о водонепроницаемости необходимо указать рейтинг IP и протокол испытаний, лежащий в его основе.
• Сколько образцов и какого материала вы получите для собственных полевых испытаний.

Когда будете готовы, стоит заказать небольшую партию, чтобыпротестируйте на своем реальном оборудованиипрежде чем приступить к полному запуску.

Распространенные ошибки, которых следует избегать

• Утверждение метки на настольном тесте и пропуск реальной металлической поверхности.
• Использование только клея на изогнутой или маслянистой поверхности, где он, скорее всего, поднимется.
• Попытка хранить слишком много данных в теге, а не в коротком URL-адресе.
• Предполагая, что каждый телефон считывает теги ISO/IEC 15693, поддержка телефона не гарантируется.
• Рассматривайте «водонепроницаемый» или «наружный» как «да» или «нет», вместо того, чтобы спрашивать номинальные значения.
• Выбор NFC для работы, где действительно требуется-UHF RFID дальнего действия, или наоборот.

Когда вам не нужна анти--металлическая метка NFC

Анти--металлические бирки решают реальную проблему, но не всегда являются решением. Если поверхность пластиковая, стеклянная, деревянная или картонная, стандартная бирка дешевле и работает нормально. Если между меткой и любым металлом имеется настоящий не-металлический зазор в несколько миллиметров, стандартная метка иногда может работать без защиты, хотя результаты могут различаться. А если вам нужно быстро считывать множество металлических активов на расстоянии, подходящим инструментом будет UHF RFID, а не NFC.

Технические ссылки

Технические моменты в этом руководстве основаны на опубликованных стандартах и ​​документации производителя:NFC-форумпо основам NFC иФормат данных NDEF, НХПдля памяти NTAG 21x иМИФАРЕ ДЕСФайрбезопасность иИСО/МЭК 15693для карты окрестности-стандарта. Всегда сверяйте точные характеристики с текущим техническим описанием производителя заказанной вами детали.

Часто задаваемые вопросы

NFC-метки вообще работают на металле?

Стандартная метка NFC обычно не работает на голом металле, поскольку металл поглощает поле и расстраивает антенну. Анти--метка NFC с ферритовым экранирующим слоем создана специально для работы с металлом.

Работают ли анти-метки NFC на алюминии и нержавеющей стали?

Да. Ферритовый слой изолирует антенну от поверхности, поэтому можно использовать все распространенные металлы, включая алюминий, нержавеющую сталь и окрашенную сталь. Производительность по-прежнему зависит от размера бирки, а также от того, насколько ровно и ровно она сидит, поэтому проверьте свой конкретный металл.

Может ли iPhone считывать-металлические метки NFC? А что насчет Андроида?

Да. Анти--металлические метки, построенные на чипах NTAG 21x (NFC Forum Type 2/ISO 14443A), считываются современными iPhone и телефонами Android. Если вместо этого вы используете тег ISO/IEC 15693 (тип 5), подтвердите поддержку устройства, поскольку не каждый телефон надежно его считывает.

Какой NTAG мне выбрать: 213, 215 или 216?

Для тапа, открывающего веб-страницу, обычно достаточно NTAG 213 (144 байта). Выбирайте NTAG 215 (504 байта) или NTAG 216 (888 байт), только если вам нужно хранить больше данных в самом теге, а не в короткой ссылке.

На каком расстоянии можно прочитать анти-метку NFC?

NFC – это технология-сближения, поэтому думайте о сантиметрах, а не метрах, и не обещайте фиксированное расстояние. Реальная дальность считывания зависит от размера метки и антенны, модели телефона и места расположения ее антенны, чипа, металлической поверхности и того, насколько заподлицо установлена ​​метка. Подтвердите рабочее расстояние, протестировав метку на поверхности с помощью своих устройств.

Можно ли использовать анти-металлические метки NFC на открытом воздухе или при высокой температуре?

Да, при правильной сборке. Бирки из жесткого АБС-пластика, полипропилена, печатной платы или эпоксидной смолы гораздо лучше выдерживают воздействие окружающей среды, высоких-температур и химических веществ, чем наклейки. Фактические пределы зависят от марки материала и герметизации, поэтому уточняйте номинальную температуру, устойчивость к ультрафиолетовому излучению и химическую стойкость.

Являются ли анти-металлические метки NFC водонепроницаемыми?

Некоторые из них да, но это зависит от герметизации, клея, герметизации кромок и уровня испытаний поставщика. Если для вас важен конкретный рейтинг IP, попросите его и отчет об испытаниях, а не полагайтесь на общие заявления о водонепроницаемости.

Какой размер анти-металлической метки NFC мне следует использовать?

Антенны большего размера, как правило, более щадящие, и их легче использовать, а метки меньшего размера легче спрятать и разместить на узких поверхностях. Если метка меньше области касания телефона, добавьте напечатанный значок NFC, чтобы пользователи знали, куда касаться. Посмотрите нашРекомендации по размеру тега NFCдля более полного разбора.

Может ли прокладка из толстого пенопласта заменить анти-металлическую бирку?

Иногда толстая не-металлическая прокладка позволяет стандартной бирке работать, удерживая ее на расстоянии от металла, но зазор должен быть достаточно большим, в результате получается громоздкий материал, а надежность нестабильна. Антиметаллическая бирка с ферритовой-подложкой-тоньше и гораздо более надежна, особенно для производства.

Можно ли напечатать на анти-металлических метках NFC логотип или серийный номер?

Да. Поверхностный слой может содержать полноцветные-изображения, значок NFC и переменные данные, например серийные номера. Для обеспечения возможности отслеживания попросите поставщика перед началом производства сопоставить каждый печатный серийный номер с его закодированным URL-адресом.

Чем анти-металлические NFC-метки отличаются от УВЧ-анти-металлических RFID-меток?

Анти-метки NFC предназначены для близкого касания телефона на частоте 13,56 МГц и считывания одной метки за раз. УВЧ-антиметаллические RFID-метки работают на частоте около 900 МГц со специальным считывателем и предназначены для считывания многих металлических предметов на расстоянии, что подходит для крупномасштабных-инвентарных операций, а не для прослушивания телефона.

Могу ли я закодировать теги оптом перед отправкой?

Да. Теги могут быть предварительно-закодированы с использованием уникальных URL-адресов или идентификаторов и проверены на качество-перед доставкой, что избавляет от необходимости кодировать их вручную. Подтвердите массовое кодирование и сопоставление серийных номеров при запросе ценового предложения.

Ключевые выводы

• Стандартные метки NFC не работают на металле; В анти-метках используется ферритовый слой.
• Подберите тип к поверхности: наклейки для плоского металла, гибкие бирки для изогнутых поверхностей, жесткие бирки для наружного применения.
• Сопоставьте чип с задачей: NTAG для URL-адресов, DESFire для безопасного доступа, ISO 15693 для промышленных ВЧ.
• NFC — для близкого касания; используйте UHF RFID для-массового считывания на большом расстоянии.
• Тестируйте образцы на реальной поверхности, реальных телефонах и в реальных условиях перед оптовым заказом.