Low Power information display

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2024-03-11
Department
Major/Subject
Control, robotics and autonomous systems
Mcode
ELEC3025
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
51
Series
Abstract
The power use of battery powered information displays present constraints on the information that is possible to show on low power displays. Public transport information displays show real time departure information. This real time requirement provides challenges for the implementation of battery powered display as the departure information needs to be constantly updated over the air causing continuous energy consumption. Different enabling technologies are presented, most notably ePaper displays, LTE CAT-M1 IoT cellular communications, GraphQL API and ESP32 micro controller unit. The prototype is designed and constructed using these technologies while emphasizing the use of open interfaces. A LiFePo4 battery is used as a power source without external power supply. The software implemented employs various power saving techniques which focus on making the components sleep maximum amount of time that are evaluated using a current measurement setup using a shunt resistor and a digital oscilloscope. Different energy consumption profiles are calculated based on real world data. The display demonstrated a half a year theoretical battery life and provided easy to read display showing real time departure information.

Akkukäyttöisten informaationäyttöjen virrankäyttö asettaa rajoitteita informaation näyttämiseen akkukäytöisessä näytössä. Joukkoliikenteen informaationäytöillä tarvitsee näyttää reaaliaikaista tietoa joukkoliikennevälineiden lähtöennusteista. Tämän tapainen informaatio vaaatii jatkuvia langattoman yhteyden yli tapahtuvia päivityksiä kuluttaen jatkuvasti energiaa. Jatkuvat päivitykset luovat haasteen, kun käytettävissä on rajallinen energiabudjetti. Erilaisia matalavirtaisen näytön mahdollistavia teknologioita esitellään niistä tärkeimpinä ePaperi näytöt, LTE CAT-M1 IoT mobiiliverkkostandardi, GraphQL rajapinnat ja ESP32 mikrokontrolleri. Prototyyppi on suunnitteltu ja toteutettu käyttäen näitä teknologioita kiinnittäen erityistä huomiota avoimien rajapintojen hyödyntämiseen. Virtalähteenä käytetään LiFePo4 teknologiaan perustuvaa akkua ilman ulkoisia virranlähteitä. Ohjelmisto prototyyppiin sisältää erilaisia virransäästötekniikoita, jotka säästävät virtaa laittamalla komponentit horrostilaan mahdollisimman pitkäksi aikaa. Prototyyppiä testataan mittaamalla eri komponenttien virrankulutukset käyttäen shuntti-vastusta ja digitaalista oskilloskooppia. Erilaisia energiankulutusprofiileja on laskettu hyödyntäen olemassa olevaa dataa. Prototyypin laskennallinen akunkesto oli noin puoli vuotta. ePaperi näyttö tarjosi selkeän näkymän reaaliaikaisiin lähtötietoihin.
Description
Supervisor
Ruttik, Kalle
Thesis advisor
Töyry, Timo
Keywords
ePaper, open interfaces, low power display, LTE CAT-M1
Other note
Citation