7SINS NFC灯光画
马上就是7SINS的Final live了,虽然只是看她们只有几个月的新观众,但也充分感受到老广T0地偶的魅力了。其实只有去看一场她们的演出,一定会被打动的。纯粹的热情,反抗的勇气,和最温柔细腻的心情,居然能如此协调地融合在一起,这种奇妙的一体感只有在这狭小的舞台上下才能感受到。
我希望能给7SINS我最喜欢的成员——也是我觉得7INS的灵魂,PURiN——送一个有趣的毕业礼物,虽然我相信还能在舞台上看到她活跃的身影和笑容,但7SINS的PURiN就仅止于六月二十日了。所以绞尽脑汁,终于找到了我所能想到做到的所有事中,最有趣的一件——NFC灯光画。
虽然没办法做成大量的无料(老实说我对这种事没兴趣),但可以尽可能复杂和丰富。
电路
主控和线圈
NFC最核心的是线圈和主控,综合考量焊接难度和电路简洁可靠,我不打算用更熟悉的单片机写代码实现,而是选择用纯硬件电路完成。所以就用NXP的NTAG213作为主控IC了。
NFC本质是LC震荡电路,所以关键是作为电感的天线与谐振电容的参数计算,好在NXP有给出参数计算器,首先在NTAG213的datasheet中查参数:

得到谐振电容Ci是50pF,而线圈的输入频率fi是13.56MHz,这个频率也是手机NFC触发的标准参数。具体计算公式如下,把其他参数填好,生成线圈参数:

然后用立创EDA的NFC tools就可以直接生成线圈图形,这可比自己一圈圈画简洁太多了。
电路原理图
因为谐振出的是高频交流电,虽然也可以用来驱动LED,但很不稳定,而且难以驱动NTAG213芯片。再加上是高频电路,选择用肖特基二极管整流。
再需要并联上C2作为储能电容,进一步滤波。
完整电路图如下:

立创EDA没有NTAG213,所以我画了一个器件,整体还是很简洁鲁棒的。
PCB
我之前就做过PCB画的设计,并且做好送给Cheri了。但可惜当时每天训练太累,其实并没有搞懂各层绘制的原理,而是直接用python写代码分图层的,结果成品的颜色分层很少,效果有点差。这次决心一雪前耻,用好所有可能用到的部分。
首先任何PCB由上到下都可以大体分为:
- 顶层丝印
- 顶层阻焊
- 顶层走线(铺铜)
- 基板
- 底层走线
- 底层阻焊
- 底层丝印
其中要注意的是,阻焊层是反相绘制的,因为任何电路板都有走线和阻焊,而一般阻焊远远多于走线,所以大部分EDA都是默认如果不画阻焊层,就全部铺满阻焊,即反相绘制——EDA绘制出的部分是开窗(即无阻焊层)的。
所以PCB单面的颜色公式可以分析如下:
| 丝印色 | 阻焊色 | 铺铜色 | 基板色 | |
|---|---|---|---|---|
| 走线 | / | / | O | X |
| 阻焊 | / | X | O | O |
| 丝印 | O | X | X | X |
如果考虑背面透光,还可以有更多组合,但常用且效果较好的就如上四种颜色了。