Электронные бумажные дисплеи без батарей и методы сбора энергии

По мере развития технологий появились различные методы сбора энергии, что привело к новой эре безбатарейных датчиков. Предлагаемый здесь безбатарейный дисплей на электронной бумаге является одной из таких конструкций.

У нас есть и другие подобные безаккумуляторные проекты, например устройство Интернета вещей с автономным питанием и устройство Интернета вещей без аккумулятора. удаленно.

(Электронная бумага, также известная как электронные чернила (e-ink) или интеллектуальная бумага, представляет собой устройство отображения, имитирующее внешний вид обычных чернил на бумаге.)

Это может быть удивительно, но это больше не считается ракетостроением или научной фантастикой. На рис. 1 показан прототип безбатарейного дисплея на электронной бумаге.

Видеоруководство по POC на английском языке

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=qVx6Yo1I4tY

Видеоруководство POC на хинди

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=zXaoMA-G9LM

Многие из вас, возможно, уже видели или использовали безбатарейные дисплеи с электронными чернилами (дисплеи на электронной бумаге).

Также проверьте: электронные бумажные часы

Их уже продают несколько компаний, некоторые из них можно проверить здесь:

<р>1. 7,5-дюймовая электронная бумага NFC на базе <р>2. невидимые дисплеи на электронной бумаге с функцией сбора энергии NFC <р>3. Хороший дисплей <р>4. smarttag без батареи 2-90 <р>5. Безбатарейная авиационная багажная бирка с электронными чернилами <р>6. Hipoink

Дисплей с электронными чернилами

Дисплеи с электронными чернилами – это уникальный вид дисплеев, на котором после обновления экрана отображаемое содержимое остается даже if при отключении питания. Энергия необходима только при обновлении, и необходимое количество минимально, и ее можно легко обеспечить путем сбора радиочастотной, солнечной и различных других форм энергии поблизости.

Также читайте: Что такое дисплей на электронной бумаге? Преимущества и недостатки

Большинство безбатарейных дисплеев, представленных сегодня на рынке, используют связь ближнего поля (NFC). Они работают, собирая энергию из NFC. Чтобы обновить информацию на дисплее, можно просто использовать телефон с NFC или записывающее устройство дисплея NFC. Обновленный экран остается видимым, даже если на дисплей не подается питание.

Такие дисплеи представляют собой невероятно полезные for безбатарейные сенсорные узлы, маломощные носимые устройства, ценники в магазинах одежды и на рыночных прилавках, а также рекламные экраны. Они также могут служить смарт-визитками и удостоверениями личности, позволяя for обновлять информацию при необходимости.

Эти безбатарейные интеллектуальные дисплеи имеют множество применений for. Здесь были разработаны две версии безбатарейных дисплеев.

В первой версии объясняется, как можно спроектировать дисплеи батареи на основе NFC.

Вторая версия предназначена для тех, у кого нет доступа к PCB SMD процессам пайки и производства. В этой версии описывается безбатарейный дисплей на базе Wi-Fi, который использует питание беспроводной катушки for во время обновления дисплея. Здесь будут рассмотрены только безбатарейный дисплей на базе NFC и безбатарейный дисплей на базе Wi-Fi.

Безбатарейный дисплей для электронной бумаги на базе NFC

Если вы хотите создать удостоверения личности, визитные карточки или метки с дисплеем без батареи без сложной сборки SMT, можно выбрать модульный подход к проектированию for. Можно приобрести модуль драйвера дисплея на основе сбора энергии NFC, совместимый с дисплеями с электронными чернилами. Чтобы приступить к созданию безбатарейного дисплея на базе NFC, потребуются компоненты, перечисленные в Таблице 1.

Таблица 1: Спецификация for NFC на базе без батареи дисплей
Компонент	Описание	Количество
Плата сбора энергии DENFC-M0	SPI модуль DENFC-M01	1
GDEY0213B74 дисплей с электронными чернилами	1,5 с, частичное обновление, 4 оттенках серого, IC SSD1680Z, разрешение 250×122	1
Эмулятор ST link	Разъем модуль	1

Однако if предпочитают разрабатывать самостоятельно с использованием сборок PCB и SMT, эталонный дизайн доступен здесь.

Для такого прототипа (тег безбатарейного дисплея на основе NFC) были использованы драйвер дисплея «DENFC-M0 Energy Harvesting» и дисплей с электронными чернилами GDEY0213B74. На рис. 2 показан модуль драйвера дисплея для сбора энергии.

PS: Помимо компонентов, перечисленных в таблице 1, также необходимы телефон Android и приложение для беспроводного обновления дисплея без использования аккумулятора. Приложение и всю другую техническую информацию можно получить здесь.

Перед подключением компонентов ознакомьтесь с рис. 3, 4 и 5. Сначала подключите модуль драйвера дисплея e-ink GDEY0213B74 для сбора энергии NFC с помощью разъема FPC, предусмотренного на плате сбора энергии DENFC-M0. Теперь подключите эмулятор ST к плате драйвера дисплея NFC. На рис. 3 показан разъем FPC и подключение к дисплею. Внутренние соединения контактов дисплея показаны на рис. 4, while. На рис. 5 показано соединение с эмулятором ST link.

Прошивку можно загрузить в модуль драйвера с помощью Keil. Плата поддерживает режим загрузки SWD. Загрузите Keil и прошивку, а затем поместите их в корневой каталог программного обеспечения Keil. Выберите MCU как ARMCM0. Теперь скомпилируйте прошивку и загрузите ее на плату. На рис. 6 показан скриншот прошивки Keil.

Для тестирования загрузите приложение, снабженное QR-кодом модуля драйвера, и установите его на свой телефон. Установите драйвер дисплея NFC на сторону NFC вашего телефона и загрузите нужное изображение или текст. Через несколько секунд дисплей обновится и отобразится обновленный экран с только что загруженным текстом и изображением. На рис. 7 показан телефон Android с дисплеем E-ink.

Интересно, что к драйверу дисплея не подключена батарея, однако весь дисплей обновляется без какого-либо источника питания, что делает его безбатарейным. Драйвер NFC можно удалить с телефона, и дисплей останется прежним даже без питания.

Кроме того, дисплей можно отсоединить от модуля драйвера и разместить там, где это необходимо, например, на удостоверении личности, прайс-листе магазина или рекламном стенде; он будет функционировать for лет, не нуждаясь в электропитании.

Безаккумуляторный дисплей на базе Wi-Fi

Для разработки беспроводного обновляемого дисплея большого радиуса действия без батареи можно использовать Indusboard и катушку беспроводного питания. Как упоминалось ранее, дисплеи с электронными чернилами требуют лишь небольшого количества энергии при обновлении, а отображаемые экраны остаются неизменными даже при отключении питания.

Поэтому используется та же концепция, что и в предыдущей конструкции, но вместо сбора энергии катушки NFC энергия собирается из магнитного потока с помощью катушки. Используются Indusboard, катушка беспроводной передачи энергии, модуль беспроводного зарядного устройства и дисплей с электронными чернилами.

Когда вы захотите обновить дисплей, просто поместите его в любое беспроводное зарядное устройство или модуль зарядки. Плата получает питание за счет энергии, излучаемой катушкой зарядного устройства, а дисплей обеспечивает подключение Wi-Fi.

Дисплей можно затем подключить к смартфону или ноутбуку, чтобы отправить желаемый текст или изображение для отображения на экране. Как только экран обновится, его можно будет удалить из катушки.

Чтобы использовать безбатарейный дисплей на базе Wi-Fi, необходимы компоненты, перечисленные в Таблице 2. На рис. 8 показана катушка беспроводного сбора энергии с дисплеем e-link.

Таблица 2. Спецификация for Wi-Fi на базе аккумулятора, без батареи дисплей
Компонент	Описание	Количество
Монета Indusboard (MOD1)	Размер монеты плата	1
Беспроводная катушка сбора энергии (C1)	Катушка XKT-L10 20 мм20 мкГн	1
Дисплей E-Ink (MOD2)	2,13-дюймовый SPI E-Ink display	1

Рис. 9 показано, как подключить катушку сбора энергии, монету Indusboard (MOD1) и дисплей на электронной бумаге (MOD2). Подключите катушку сбора данных к контактам Indusboard 5V и GND. Поскольку плата имеет широкий набор регуляторов напряжения, она преобразует собранную энергию от 3 В до 9 В в регулируемое напряжение 3,3 В, которое необходимо плате и отображается на внутреннем экране.

Теперь соедините контакты SPI дисплея e-ink с контактами SPI платы. Здесь используются аппаратные контакты SPI, которые должны быть определены в коде. Однако другие контакты SPI можно изменить и определить в коде, поскольку на плате имеется гибкий SPI; можно использовать любой GPIO.

Рис. 10 показана катушка сбора энергии с помощью Indusboard, а на рис. 11 показана катушка сбора энергии с дисплеем E-ink.

В исходном коде определите контакты SPI в соответствии с подключениями, установите имя и пароль точки доступа дисплея, а затем загрузите код в Indusboard, выбрав правильную плату и порт в Arduino IDE. На рис. 12 показан скриншот исходного кода.

Чтобы обновить дисплей, поместите его на любое беспроводное зарядное устройство или катушку питания, а затем откройте телефон. Подключите телефон к отображаемой точке доступа; здесь его имя — «BATERYLESSDISPLAY», как показано на рис. 13. Теперь введите пароль; от default, пароль: 1234567890. Найдите адрес IP в веб-браузере и отправьте текст для отображения. Через несколько секунд дисплей обновится со сборной катушки, и на дисплее появится новый экран.

---

Ашвини Кумар Синха — технический журналист в EFY, имеющий практический опыт в сфере изготовления электроники своими руками. Он увлечен AI, Интернетом вещей и электроникой. Он является обладателем двух рекордов конкурсов дизайна и неоднократно получал премию US-China Makers Award

.