NFC-визитка бережно будит себя и затем зажигает 21 светодиод
Телефон касается платы размером с визитку, поле 13.56 МГц возбуждает её печатную катушку, и спустя мгновение загораются светодиоды. Перед этим 10-мкФ конденсатор должен тихо набрать заряд через резистор 2.2 кОм. Затем ATtiny816, уже получивший питание, открывает P-канальный MOSFET и создаёт для конденсатора низкоомный путь. Так NFC-визитка Wilson Harper превращает краткое касание смартфона в источник питания для анимации из 21 LED.
Десять микрофарад, которые нельзя просто подключить
В роли приёмника стоит NXP NTAG I²C Plus с выходом энергосъёма VOUT. Для этого вывода NXP рекомендует суммарную ёмкость 150–220 нФ и требует ограничивать стартовый ток нагрузки. Если посадить 10 мкФ прямо на источник, картина может зациклиться: VOUT поднялся, конденсатор потребовал зарядный ток, напряжение просело, NFC-чип сбросился. После сброса всё начинается снова. Типичный режим из даташита — около 5 мА при 2 В от NFC-телефона; доступная мощность меняется вместе с телефоном, расстоянием и связью с антенной.
Здесь старт разбит на два такта. R3 ограничивает ток заряда C3, пока растёт питание микроконтроллера. Примерно через 120 мс прошивка тянет затвор Q1 к земле, P-MOSFET шунтирует R3, и накопитель получает малое последовательное сопротивление. Получился миниатюрный предзарядный контактор: сначала источник переживает включение ёмкости, затем ёмкость помогает источнику переживать импульсную нагрузку.
Светодиоды работают от запаса, собранного из поля
Двадцать LED собраны в Charlieplexing-матрицу на шести выводах ATtiny816; ещё один светодиод подключён отдельной линией. Микроконтроллер работает на 1 МГц, частота обновления матрицы составляет 1 кГц, коэффициент заполнения — 20%. Автор оценивает просадку питания во время работы примерно в 0.2 В. Это расчёт для выбранной нагрузки, осциллограмма VOUT и пускового переходного процесса не опубликована.
Катушка диктует разводку всей визитки
Питание нельзя отделить от радиочасти. Четырёхвитковая прямоугольная катушка рассчитана на индуктивность порядка 2.7 мкГн; вместе с внутренними 50 пФ NTAG и подстроечным конденсатором 1.5 пФ она настраивается на NFC-частоту. Сплошной полигон земли под такой катушкой дал бы вихревые токи, потери и сдвиг настройки, поэтому его на плате нет. Дорожки светодиодов также проложены так, чтобы не замкнуть внутри антенны крупный проводящий контур.
Визитка ценна опубликованной схемой и файлами KiCad, а не только эффектным видео. В одной тонкой плате видна полная цепочка компромиссов: резонансная антенна задаёт доступную энергию, сопротивление источника диктует пусковую схему, та определяет допустимый накопитель, а накопитель делает возможной видимую светодиодную нагрузку. Демонстрация подтверждает работу конкретной карты, однако независимых измерений резонансной частоты, дальности, тока и устойчивости с разными телефонами пока нет.