E-paper (elektronik kâğıt, e-ink) ekranlar, görüntüyü küçük kapsüllerin içindeki renkli parçacıkları elektrik alanıyla hareket ettirerek oluşturur. Görüntü bir kez çizildikten sonra enerji kesilse bile ekranda kalır; yalnızca görüntü değişirken güç harcar. Bu yüzden pille aylarca çalışması gereken etiketler, hava istasyonları ve e-kitap okuyucular için idealdir. Buna karşılık yenileme süresi yavaştır ve sık değişen görüntüler, animasyon ve video için uygun değildir.
Raf fiyat etiketleri, e-kitap okuyucular ve haftalarca şarj gerektirmeyen hava istasyonları aynı teknolojiyi kullanır: e-paper. Bu rehberde e-paper ekranların nasıl çalıştığını, hangi projelerde kullanılması gerektiğini ve ESP32 ile nasıl kullanıldığını anlatıyoruz.
E-paper nasıl çalışır?
E-paper ekranlarda her piksel, içinde siyah ve beyaz (bazı modellerde kırmızı ya da sarı) yüklü parçacıklar bulunan mikro kapsüllerden oluşur; elektrotlara uygulanan gerilim, istenen renkteki parçacıkları yüzeye çeker. Görüntü oluştuktan sonra parçacıklar yerinde kalır; bu yüzden ekran enerji almadan görüntüyü korur. Işığı kendisi üretmez, kâğıt gibi ortam ışığını yansıtır.
E-paper, OLED ve LCD karşılaştırması
| Özellik | E-paper | OLED | LCD |
|---|---|---|---|
| Güç tüketimi | Yalnızca yenilemede | Sürekli (yanan piksel kadar) | Sürekli (arka ışık) |
| Enerji kesilince | Görüntü kalır | Görüntü kaybolur | Görüntü kaybolur |
| Güneş altında | Çok iyi okunur | Zor | Orta |
| Karanlıkta | Ek aydınlatma gerekir | Çok iyi | İyi |
| Yenileme hızı | Yavaş (saniyeler) | Çok hızlı | Hızlı |
| Uygun kullanım | Etiket, durum ekranı, takvim | Küçük göstergeler, menüler | Metin, grafik |
OLED ve LCD için OLED ve 16x2 LCD rehberlerimize bakın.
Tam yenileme ve kısmi yenileme
- Tam yenileme: Ekran birkaç kez siyah-beyaz yanıp söner ve görüntüyü baştan çizer; en temiz sonucu verir ama birkaç saniye sürer.
- Kısmi yenileme: Yalnızca değişen bölge güncellenir; daha hızlıdır ama zamanla gölgelenme (önceki görüntünün izi) oluşabilir. Belirli aralıklarla bir tam yenileme yapmak gölgeyi temizler.
- Her ekran modeli kısmi yenilemeyi desteklemez; renkli (üç renkli) e-paper ekranlar genellikle daha da yavaş yenilenir.
E-paper projesi adım adım
- Kart seçin: E-paper ekranı ve ESP32'yi bir arada sunan geliştirme kartları kablolamayı ortadan kaldırır; ör. T5 E-Paper S3 Pro 4,7 inç ESP32-S3 geliştirme kartı. Ayrı ekran modülleri ise SPI ile bir ESP32'ye bağlanır; ör. ESP32 30 pin kart ya da ESP32-S3 geliştirme kartı.
- Kütüphane: Ekran modeline uygun kütüphaneyi (ör. GxEPD2 ya da kart üreticisinin kütüphanesi) kurun ve doğru ekran sürücüsünü seçin.
- İçerik: Wi-Fi ile hava durumu, takvim ya da sensör verisini alın ve ekrana çizin.
- Derin uyku: Ekranı güncelledikten sonra ESP32'yi derin uykuya alın; görüntü ekranda kalır, kart neredeyse hiç enerji harcamaz.
- Uyanma: Belirli aralıklarla (ör. 30 dakikada bir) uyanıp ekranı yenileyin.
ESP32'nin derin uyku özelliğini ESP32 rehberimizde anlattık.
Pil ömrü nasıl hesaplanır?
Pil ömrü, cihazın uyanık geçirdiği süredeki tüketim ile uyku süresindeki tüketimin ortalamasından hesaplanır; e-paper ekran uykuda enerji harcamadığı için ortalama akım çok düşük olur. Örnek: ESP32 her 30 dakikada 10 saniye uyanıp yaklaşık 100 mA çekiyor, kalan sürede derin uykuda 0,1 mA çekiyor olsun. Ortalama akım ≈ (100 × 10 + 0,1 × 1790) / 1800 ≈ 0,65 mA olur. 600 mAh'lik bir pil (ör. 3,7V 600 mAh LiPo) kabaca 900 saat, yani bir aydan fazla dayanır. Gerçek değer kartın regülatörü, LED'leri ve Wi-Fi bağlantı süresine bağlıdır.
Sık sorulan sorular
E-paper ekran neden yavaş?
Parçacıkların sıvı içinde fiziksel olarak hareket etmesi zaman alır. Bu yüzden e-paper ekranlar saniyede birkaç kez yenilenen içerik için uygun değildir.
E-paper ekran güneşte okunur mu?
Evet, ışığı yansıttığı için güneş altında kâğıt gibi çok iyi okunur. Karanlıkta ise ayrı bir aydınlatma gerekir.
E-paper ekranda görüntü neden iz bırakıyor?
Sık kısmi yenilemeler önceki görüntünün izini (gölgelenme) bırakabilir. Belirli aralıklarla tam yenileme yapmak bu izi temizler.
Renkli e-paper var mı?
Siyah-beyaz-kırmızı ya da siyah-beyaz-sarı üç renkli modeller yaygındır; tam renkli modeller de vardır. Renkli ekranlar genellikle daha yavaş yenilenir.
E-paper ekran Arduino Uno ile kullanılır mı?
Küçük ekranlar kullanılabilir, ancak görüntü belleği için Uno'nun RAM'i yetersiz kalabilir. ESP32 gibi daha fazla belleği olan kartlar e-paper için daha uygundur.
Özet
- E-paper, parçacıkları elektrik alanıyla hareket ettirerek görüntü oluşturur.
- Görüntü enerjisiz kalır; yalnızca yenilemede güç harcanır.
- Güneşte iyi okunur, karanlıkta aydınlatma gerekir.
- Yenileme yavaştır; kısmi yenilemede ara ara tam yenileme yapılır.
- ESP32 ve derin uykuyla pille çok uzun süre çalışan ekranlar yapılır.