NFC activa 21 LED en una tarjeta de visita PCB sin batería

Wilson Harper ha desarrollado una tarjeta de visita PCB que integra funcionalidades de contacto convencionales a través de NFC con la capacidad de animar 21 LED, todo ello sin depender de una fuente de energía interna. El dispositivo se autoalimenta al ser acercado a un smartphone equipado con lector NFC.

Según Hackster.io, la base de este diseño reside en la recolección de energía del campo magnético generado por los lectores NFC. A diferencia de las etiquetas NFC estándar, que emplean esta energía para su propia comunicación, la tarjeta de Harper utiliza un chip NXP NTAG I2C Plus, capaz de proporcionar un voltaje de salida externo. Esta salida alimenta un microcontrolador ATtiny816 y los 21 LED cuando la tarjeta está próxima a un teléfono.

La gestión de la escasa energía disponible presentó desafíos. Harper buscaba utilizar un condensador de 10 µF para estabilizar el voltaje, pero la documentación del NTAG recomienda no superar los 220 nF directamente en su salida para evitar el colapso del voltaje durante el arranque. La solución implementada consistió en un resistore para limitar la corriente de carga inicial del condensador. Tras aproximadamente 120 milisegundos, el ATtiny activa un MOSFET de canal P, proporcionando una conexión de baja impedancia entre el condensador cargado y la alimentación.

Para el control de los 21 LED, Harper empleó la técnica de Charlieplexing, que permite controlar 20 LED con solo seis pines de entrada/salida (GPIO) del ATtiny816, mientras que un LED adicional tiene su propia conexión. El firmware, escrito en C directamente sobre el hardware (bare-metal), alterna rápidamente entre los LED para crear animaciones. El ATtiny816 fue reducido a una frecuencia de 1 MHz para minimizar el consumo de energía.

La antena NFC, diseñada como una espiral rectangular alrededor del perímetro de la PCB de tamaño tarjeta de crédito, se optimizó para resonar a la frecuencia NFC de 13.56 MHz. Este proyecto, iniciado como una experiencia de aprendizaje en KiCad, demuestra la integración de recolección de energía, gestión de potencia y programación de microcontroladores en un factor de forma compacto, superando la funcionalidad de las tarjetas de visita electrónicas convencionales.