InkTime v6 este un proiect hardware de tip wearable, conceput pentru eficiență energetică extremă și afișaj permanent. Dispozitivul utilizează un ecran E-Paper de 1.54 inch și este bazat pe microcontrolerul nRF52840, oferind conectivitate Bluetooth Low Energy (BLE) într-un format compact.
Această diagramă ilustrează arhitectura hardware și fluxul de alimentare și date între module:
graph TD
subgraph "Power Management"
BATT((Baterie LiPo 3.7V)) --> CHG[Charger TP4056]
CHG --> LDO[Regulator LDO 3.3V AP2112K]
end
subgraph "Processing Core"
MCU[Holyiot nRF52840<br/>ARM Cortex-M4F]
end
subgraph "Peripherals"
EPD[Display E-Paper 1.54'']
SENS[Senzori I2C + Pull-ups]
BTNS[3x User Buttons]
DEBUG[Interfață Debug SWD]
end
%% Conexiuni Alimentare
LDO -->|3.3V VCC| MCU
LDO -->|3.3V VCC| EPD
LDO -->|3.3V VCC| SENS
%% Conexiuni Date
MCU <-->|SPI Bus| EPD
MCU <-->|I2C SDA/SCL| SENS
BTNS ---|GPIO / Interrupt| MCU
DEBUG <-->|SWDIO / SWCLK| MCU
Dispozitivul a fost proiectat respectând principiile de consum ultra-scăzut (Ultra-Low Power):
- Microcontroler (MCU): Modulul Holyiot nRF52840. Ales pentru consumul minim în modul Deep Sleep (~3µA) și pentru suportul nativ de conectivitate BLE și USB. Acesta gestionează întreaga logică a ceasului.
- Display E-Paper: Un ecran de 1.54 inch conectat prin magistrala SPI. Tehnologia bistabilă permite afișarea permanentă a informațiilor fără consum de energie (0mA în stare statică).
- Interfața I2C: Configurație cu rezistențe de pull-up de 4.7kΩ pentru a asigura stabilitatea semnalului către senzori (accelerometru/RTC).
- Management Alimentare: Încărcarea bateriei LiPo se face prin portul USB utilizând controller-ul TP4056. Tensiunea este stabilizată la 3.3V prin regulatorul LDO AP2112K-3.3.
Alocarea pinilor a fost realizată strategic pentru a facilita rutarea semnalelor pe PCB:
| Pin nRF52 | Conectat la | Interfață | Rol / Justificare |
|---|---|---|---|
| P1.00 | EPD_MOSI |
SPI | Date transmise către display. |
| P0.22 | EPD_SCK |
SPI | Semnalul de tact (Clock) pentru SPI. |
| P0.20 | EPD_CS |
SPI (CS) | Chip Select - Activează display-ul. |
| P0.17 | EPD_DC |
GPIO | Data/Command - Comută între date și comenzi. |
| P0.15 | EPD_RES |
GPIO | Reset Hardware - Inițializează driverul EPD. |
| P0.13 | EPD_BUSY |
GPIO (In) | Busy Signal - Detectează finalul refresh-ului. |
| P0.26 | I2C_SDA |
I2C | Date pentru magistrala I2C. |
| P0.24 | I2C_SCL |
I2C | Clock pentru magistrala I2C. |
| P0.02 | BTN1 |
GPIO (IRQ) | Buton 1 - Configurat pentru Wake-up. |
| P0.29 | BTN2 |
GPIO | Buton 2 - Input utilizator (Sus/Select). |
| P0.31 | BTN3 |
GPIO | Buton 3 - Input utilizator (Jos/Back). |
| P0.11 | SWCLK |
Debug | Clock pentru programare (Hardware dedicated). |
| P0.12 | SWDIO |
Debug | Date pentru programare (Hardware dedicated). |
Componentele utilizate pe placă cu link-uri către JLCPCB și documentație:
| Componentă | Pachet | Rol | Link JLCPCB | Datasheet |
|---|---|---|---|---|
| nRF52840 Holyiot | SMD Module | MCU + BLE | C517331 | Link PDF |
| AP2112K-3.3 | SOT-23-5 | LDO 3.3V | C51118 | Link PDF |
| TP4056 | SOP-8 | Charger | C16581 | Link PDF |
| Butoane Tactile | 3x4mm SMD | Input | C318884 | Link PDF |
| Conector FPC 24P | 0.5mm Pitch | EPD Port | C46954 | Link PDF |
Sistemul este proiectat să funcționeze cu o baterie LiPo de 250 mAh.
- Consum Deep Sleep: ~5 µA (MCU + LDO quiescent current).
- Consum Refresh E-Paper: ~8 mA (timp de 2 secunde).
- Consum Mediu: ~0.27 mA (calculat pentru un refresh pe minut).
- Autonomie Estimată: Aproximativ 38 de zile de funcționare continuă.