Autor: Philip Holgersson (Leiter der Produktabteilung) - philip.holgersson@ynvisible.com
Die gedruckten E-Paper-Displays von Ynvisible ermöglichen eine neue Reihe von batterielosen Produkten. Warum? Die E-Paper-Displays von Ynvisible sind extrem stromsparend. Niedrig genug, um Energie aus drahtlosen Kommunikationsschnittstellen wie NFC zu gewinnen. In diesem Artikel geben wir eine praktische Anleitung, wie NFC für die Stromversorgung der E-Paper-Displays von Ynvisible genutzt werden kann.
Schnelle Fakten über die E-Paper-Displays von Ynvisible
Wie bereits erwähnt, sind die gedruckten E-Paper-Displays von Ynvisible extrem stromsparend. Die empfohlene Ansteuerspannung liegt bei ±1,5 V, und ein Quadratzentimeter aktiver Anzeigefläche erfordert etwa 1 mJ zur Aktivierung. Dies entspricht etwa 1-2 µW/cm2 für ein ständig eingeschaltetes Display.
Die Displays verfügen auch über einen Bildspeicher (oder Bildspeicherzeit), der ein wichtiger Parameter für batterielose Anwendungen ist. Die Standard-Displays von Ynvisible haben eine Bildspeicherzeit von etwa 5 bis 15 Minuten. Nach diesem Zeitraum beginnt der Kontrast zu verblassen, und je nach Anwendungsfall ist ein kleiner Auffrischungsimpuls erforderlich, um den vollen Kontrast beizubehalten.
Die Displays werden im Rolle-zu-Rolle-Siebdruck- und Laminierungsverfahren hergestellt. Sie sind ungiftig, ITO-frei und bestehen hauptsächlich aus PET-Kunststoff. Das Kunststoffsubstrat und die Rolle-zu-Rolle-Produktion ermöglichen dünne, flexible, skalierbare und äußerst kostengünstige Displays. Starten Sie mit dem E-Paper-Display-Kit von Ynvisible.
Was ist NFC?
NFC (ein Akronym für Near Field Communications) ist ein Kommunikationsprotokoll für den Datenaustausch zwischen elektronischen Geräten über kurze Entfernungen. Die Kommunikation basiert auf einer induktiven Kopplung zwischen zwei Antennen. Im Gegensatz zu vielen anderen Kommunikationsschnittstellen benötigt NFC keine eingebaute Stromversorgung in einem der beiden kommunizierenden Geräte. Stattdessen wird die Energie aus dem vom NFC-Lese-/Schreibgerät (z. B. einem Smartphone) gesendeten Signal entnommen. Der häufigste Anwendungsfall für NFC ist das kontaktlose Bezahlen.
Was wird für die Stromversorgung des Ynvisible E-Paper-Displays mit NFC benötigt?
Im Grunde genommen sind nur eine Antenne und eine Diode zur Gleichrichtung des Stroms erforderlich, um die Ynvisible-Displays mit einem NFC-Signal zu versorgen. Durch induktive Kopplung zwischen dem Transceiver und der Antenne wird der Strom von der Antenne auf das Display übertragen. Das Signal muss gleichgerichtet werden, z. B. mit einer Gleichrichterdiode, da die Anzeige Gleichstrom benötigt, um eingeschaltet zu werden. Die Gleichrichterdiode kann parallel zum Display geschaltet werden, wenn der Displayinhalt kurz nach dem Einschalten ausgeblendet werden soll.
Ein NFC-Chip ist jedoch erforderlich, wenn die Anwendung eine Kommunikation erfordert, z. B. das Lesen eines Identifikationscodes (RFID) oder das Schreiben von Daten auf das Gerät. Es gibt viele verschiedene Versionen und Hersteller dieser Chips, und sie haben unterschiedliche Fähigkeiten. Sie lassen sich in drei verschiedene Kategorien einteilen:
NFC-Datenspeicherchips, der Transceiver kann Daten auf dem Chip lesen und/oder schreiben.
NFC-Datenspeicher-ICs mit I2C-Kommunikation und Stromausgang (Energy Harvesting). Diese Chips können für die Stromversorgung und/oder die Kommunikation mit einer MCU über NFC verwendet werden.
NFC-Chips mit integriertem Prozessor. Diese Chips können als MCUs mit NFC-Fähigkeit betrachtet werden, d. h. sie verfügen über typische MCU-Fähigkeiten, können aber über NFC mit Strom versorgt werden und/oder mit ihr kommunizieren.
Beispiele für diese ICs sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst:
Jede IC-Kategorie erfordert unterschiedliche Implementierungen der Anzeige. Diese verschiedenen Implementierungsmethoden werden im Folgenden vorgestellt:
ANSATZ 1: PARALLELSCHALTUNG MIT NFC-CHIP
In diesem Fall ist das Display parallel zum NFC-Chip geschaltet. Es gibt keine direkte Interaktion zwischen dem IC und dem Display. Sowohl der Chip als auch das Display werden über das NFC-Signal mit Strom versorgt. In diesem Fall wird das Display eingeschaltet, unabhängig von den übertragenen Daten.
ANSATZ 2: LEISTUNGSABGABE DES NFC-CHIPS
Wenn der Chip der Kategorie 2 angehört, kann das Display an den Stromausgang des Chips angeschlossen werden. Wie bei Ansatz 2 wird das Display eingeschaltet, unabhängig von den übertragenen Daten.
ANSATZ 3: MCU ZWISCHEN DEM NFC-CHIP UND DEM DISPLAY
Eine weitere Implementierung der Chip-Kategorie 2 ist die Verwendung eines Host-Controllers (MCU) zwischen dem Chip und der MCU. Dadurch kann die MCU die Daten im NFC-Chip lesen, was wiederum eine bedingte Ansteuerung des Displays ermöglicht. Dies könnte nützlich sein, wenn das Display nur dann eingeschaltet werden soll, wenn der Benutzer die Berechtigung zum Lesen des Etiketts hat.
ANSATZ 4: VERWENDUNG DER EINGEBAUTEN GPIOS ZUR STEUERUNG DER ANZEIGE
Ansatz 4 ist derselbe wie Ansatz 3, aber da die MCU-Funktionen in die NFC-Chips der Kategorie 3 eingebaut sind, ist kein dazwischenliegender Host-Controller erforderlich.
Warum NFC-betriebene Displays?
NFC als Energiequelle ersetzt Batterien. Batterien schränken den Einsatz von Elektronik und gedruckter Intelligenz in neuen Anwendungen in der Regel aus Kosten-, Nachhaltigkeits- und Recyclinggründen ein. Gemeinsam mit Partnern und Kunden zielt Ynvisible auf Märkte wie Medizintechnik, intelligente Verpackungen, Smart Cards sowie Markenschutz- und Sicherheitsgeräte.
Das NFC+Display-Konzept ist eine Plattform, auf der Sensoren und andere gedruckte Elektronik hinzugefügt werden können, um die Zukunft der intelligenten Objekte zu gestalten. Bitte zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, wenn Sie irgendwelche Fragen haben. Schauen Sie sich auch unseren Online-Shop an, um den Einstieg zu finden.
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