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電子ペーパーの基板をはんだ付け終わってほっとしていたのですが、そういえば回路を紹介していないことに気付いたので、電子ペーパーとマイコンの間に入っている基板の回路をご紹介します。
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この基板は、3.3Vから電子ペーパーに必要な22V,15V,-15V,-20Vの4つの電源電圧を生成しています。また、少ないマイコンのピンで、電子ペーパーの多くの制御信号を制御できるよう、シリアルパラレル変換の回路が入っています。

回路図はこんな感じです。
einkpaper_schematic
海外のSpritesMods.comというサイトを参考に、これまでの解析結果を含めて回路を設計しました。
DCDCコンバータにはリニアテクノロジーのLT1945を使っています。このICは正と負の両方を1つのICで生成することができてとても便利です。ここでマイコンの電源である3.3Vから22Vと-20Vを生成しています。このICがdigikeyで500円くらいととても高いです。両方の電圧を生成できるから仕方ないと思って使いました。トホホ
この22Vと-20Vをレギュレータで15Vと-15Vに変換しています。
電子ペーパーの22ピンのVCOMは、電子ブックリーダーを分解して測定した時に-2Vだったので、-2Vのツェナーダイオードで生成することにしました。
RSコンポーネンツで調べるとツェナー電圧ってかなり細かく多くの種類があるものなんですね。2Vのツェナーダイオードで、この回路での実測値は-1.8Vくらいでした。

シリアルパラレル変換は、入手性から74HC595にしました。描画データ用(D0~D7)と制御信号用(LE,OE,NC(10),SPH,GMODE,SPV,CKV,電源ONNOFF)とで2つあります。それぞれのICのデータとクロックは共用して信号線の本数を減らし、ラッチ信号でどちらのICにデータをセットするか決めています。この回路によって、5本の制御信号で電子ペーパーを制御できるようになり、ピン数の少ないLPC1114FN28でも表示できるようになりました。

電子ペーパーのSHR,NC(9),U2CE1,U2CE2はHiに、RL,U1CE1,U2CE2は過去Lowに固定しました。これらは過去の解析結果から、動作中に波形が変化しなかったので、固定としています。VBORDERは抵抗(R11)でGNDにつなげられるようパッドだけ用意して、抵抗はつけずオープンのままとしています。

DCDCや電子ペーパーの電源ON,OFFは、シリアルパラレル変換の74HC595のQHピンで制御しています。このピンをLowにすると、DCDCや電子ペーパーの電源が入ります。マイコンからの指令で、電子ペーパーもろとも電源をOFFできます(74HC595は除く)。

つづく

2016.4.22追加

電子ペーパーの実験セットができました!こちらよりご購入いただけます。作り方はこちら。簡単に作れますよ。

einkset