Selon cnx-software, Daniel Ansorregui a créé LightInk, une montre à écran E-ink alimentée par énergie solaire, qui s’inspire des montres numériques des années 90. Dotée d’un écran e-paper de 1,54 pouces, elle comprend des fonctionnalités telles que le Wi-Fi, le Bluetooth, LoRa et le GPS, le tout fonctionnant avec une batterie de 100 mAh.
Smartwatch LightInk et 9 à 10 mois d’autonomie : une solution optimisée grâce à l’ESP32
Le projet se base sur une conception à faible consommation, utilisant un convertisseur TPS63900 qui abaisse et élève la tension, tout en intégrant une entrée tactile capacitive et un micrologiciel optimisé pour des temps de réponse rapides (<1 ms pour l'encre électronique). La montre se concentre sur un fonctionnement solaire au départ, sans circuit intégré de charge dédié, et a été pensée pour rejoindre les besoins des utilisateurs modernes avec une gestion dynamique de l'alimentation qui permet d'atteindre une autonomie de 9 à 10 mois grâce à l’énergie solaire en complément de la batterie.
ESP32-PICO-D4 et 240 MHz : un cœur performant face à la concurrence
Le kit LightInk utilise un ESP32-PICO-D4 comme système sur puce, qui se compose notamment d’un CPU double cœur cadencé à 240 MHz, de 520 Ko de SRAM et de 4 Mo de mémoire flash. En matière de connectivité, la montre propose un Wi-Fi 4 à 2,4 GHz pouvant atteindre 150 Mbps et du Bluetooth 4.2. Concernant l’affichage, le dispositif est équipé d’un écran e-Paper de 200 × 200 pixels, garantissant une résolution adéquate tout en étant économe en énergie. L’architecture permet également d’intégrer des appareils secondaires tels que des haut-parleurs piézoélectriques et offre une connectivité avec le GPS ou LoRa pour répondre à divers besoins d’utilisation.
Le développement du projet a débuté en 2019 avec l’utilisation d’un Heltec Wireless Stick Lite. Bien que des modèles comme la Watchy aient fourni une bonne base, Ansorregui a mis un accent particulier sur l’amélioration de l’efficacité énergétique tout en intégrant des fonctionnalités avancées, telles que le LoRa et la capacité de fonctionner à l’énergie solaire, sans alourdir le design général de la montre.
Daniel met en lumière le défi principal rencontré lors de la conception d’un appareil portable basé sur l’ESP32 à faible consommation, à savoir le processus de démarrage. En effet, un ESP32 nécessite en général environ 28 ms pour s’initialiser, consommant plusieurs milliampères avant d’être opérationnel. Pour pallier cette contrainte, il a intégré le wake stub de l’ESP32, qui permet une exécution immédiate en microsecondes, évitant ainsi les ralentissements liés à la mémoire flash.
En optimisant la communication SPI au sein du stub de réveil, l’appareil parvient à démarrer, envoyer des données et rafraîchir le contrôleur d’affichage en moins de 1 ms. Après cela, l’ESP32 se remet immédiatement en veille profonde, réduisant ainsi la consommation pendant les périodes d’inactivité et augmentant considérablement l’autonomie de la batterie à environ 6 à 10 mois.
Le design de LightInk repose sur un PCB simple face, permettant à l’écran e-paper de reposer à plat, ce qui contribue à un design léger et aérodynamique. Son boîtier, imprimé en 3D, est composé de deux parties, avant et arrière, et maintient tous les composants de manière compacte. Afin de minimiser la consommation, le projet se passe de pièces énergivores comme les accéléromètres et les circuits de charge de batterie, favorisant plutôt l’utilisation d’une cellule solaire.
LightInk est un projet open source dont le micrologiciel ESP-IDF, les fichiers de conception en KiCad ainsi que des modèles de boîtiers 3D sont disponibles sur GitHub. Pour plus d’informations sur le processus de fabrication ou pour suivre l’évolution du projet, des ressources sont accessibles sur Hackaday, où le projet a concouru lors du Green Powered Challenge.
Via Hackster.io