La sigla NFC sta per «Near Field Communication», che significa comunicazione, cioè scambio di dati tra dispositivi elettronici, a campo prossimo, o, in altri termini, sfruttando le particolari proprietà che possiede il campo elettromagnetico nelle immediate vicinanze della sorgente.

Gli smartphone che hanno incorporata un’antenna NFC, interagendo con dispositivi provvisti dello stesso tipo di antenna, e solo se sono abbastanza vicini tra loro, possono svolgere una varietà di funzioni:

▶ sostituire la carta di credito per i pagamenti nei negozi;

▶ essere usati per acquistare a bordo il biglietto dell’autobus;

▶ aprire la porta di casa al posto delle chiavi.

Inoltre, due smartphone dotati di antenna NFC, posti a pochi centimetri di distanza, possono connettersi automaticamente e scambiare dati tra loro. La connessione NFC è sicura proprio perché funziona a breve raggio e quindi è difficile da intercettare.

Per rendere i diversi dispositivi reciprocamente compatibili, il sistema NFC usa precise norme di codifica e trasmette le informazioni utilizzando segnali radio di frequenza fissata, pari a 13,56 MHz. La velocità massima di trasferimento è di 424 kilobit al secondo ed è adatta per comunicare piccole quantità di dati, come un codice di identificazione, un indirizzo web o un numero di telefono, ma non, per esempio, film e videogiochi.

Un’antenna NFC è una bobina di poche spire, delle dimensioni di qualche centimetro. Che cosa la distingue da una comune antenna radio?

Qualsiasi tipo di antenna trasmittente genera un campo elettromagnetico le cui proprietà dipendono dalla distanza dall’antenna.

▶ A grande distanza l’antenna produce un’onda elettromagnetica, nella quale i campi E e B oscillano in fase e sono perpendicolari tra loro e alla direzione di propagazione. L’onda elettromagnetica sottrae energia all’antenna e la porta via con sé. Quando poi l’energia viene assorbita da un ricevitore, l’antenna trasmittente non risente di alcun effetto.
▶ A breve distanza, nella zona del campo prossimo, E e B sono legati da una relazione più complessa e hanno una differenza di fase di 90°, cioè l’uno ha modulo massimo quando l’altro è nullo. Inoltre, i due campi interagiscono con gli elettroni di conduzione che oscillano nell’antenna; quindi trattengono, e poi restituiscono, una parte dell’energia da essi liberata. Se un’altra antenna prende energia dal campo prossimo, l’antenna trasmittente rileva questa variazione. Una comune antenna trasmittente ha la funzione di irradiare potenza a grande distanza, cioè di trasferire all’onda elettromagnetica il più possibile della potenza proveniente dal generatore. Il rapporto tra la potenza irradiata e la potenza assorbita è chiamato rendimento dell’antenna.

Le antenne NFC, per le loro proprietà costruttive, sono inadatte a irradiare potenza alla frequenza di 13,56 MHz: alimentate da una forza elettromotrice che oscilla a questa frequenza, hanno un rendimento vicino allo zero, cioè trasferiscono una quantità trascurabile di potenza all’onda elettromagnetica che si allontana e ne scambiano molta con il campo prossimo.

Più che un’antenna, in sostanza, una bobina NFC è un induttore e, quando è avvicinata a un’altra bobina, interagisce con essa per mutua induzione.

Il campo magnetico oscillante generato dalla prima bobina crea una corrente indotta nella seconda; il campo magnetico della seconda induce a sua volta una corrente nella prima. Le correnti indotte sono il mezzo attraverso cui i due circuiti collegati alle antenne si trasmettono i dati conservati nelle rispettive memorie.

Link utili

• Arduino UNO R3
• Elegoo UNO R3
• Arduino Starter Kit per principianti
• Elegoo Advanced Starter Kit
• Arduino Nano