想做一塊全天候、完全無(wú)線(xiàn)、幾乎“零待機(jī)功耗”的天氣看板？這個(gè)項(xiàng)目把關(guān)鍵路徑走通了：ESP32-S3 + 三色電子墨水屏 + 太陽(yáng)能采能 + 硬件定時(shí)上電。目標(biāo)形態(tài)是——貼在窗邊，白天靠陽(yáng)光給電池充電，定時(shí)聯(lián)網(wǎng)取天氣，刷新電子墨水后完全斷電，安靜等下一個(gè)喚醒周期。

項(xiàng)目亮點(diǎn)

• 真·低功耗：用 TPL5110 做“硬件定時(shí)電源開(kāi)關(guān)”，刷新完成后由 MCU 拉 DONE 腳斷電，待機(jī)泄漏接近零；不是單靠深睡。

• 貼窗即用：小尺寸單晶硅太陽(yáng)能片 + 采能管理，室內(nèi)漫反射下也能起充。

• “斷電保持”天然適配：電子墨水屏刷新后無(wú)需供電，圖像自然保持。

• 固件來(lái)源清晰：基于成熟氣象站代碼適配，填好 OpenWeatherMap 憑據(jù)即可運(yùn)行。

工作原理（Power & Wake 策略）

1. 采能與儲(chǔ)能：太陽(yáng)能板 → 采能管理（如 SPV1050）→ LiPo 充電。

2. 定時(shí)上電：TPL5110 周期性閉合電源，整機(jī)上電；ESP32-S3 快速聯(lián)網(wǎng)取數(shù)。

3. 一次性任務(wù)：渲染當(dāng)前天氣/預(yù)報(bào)、溫度體感、濕度、風(fēng)力等到 2.13" 三色墨水屏。

4. 任務(wù)即斷電：MCU 拉 DONE → TPL5110 斷電 → 進(jìn)入“硬斷電待機(jī)”。

實(shí)測(cè)要點(diǎn)：Wi-Fi 上電沖擊大，電池端并 1000 μF 電解電容可顯著改善瞬態(tài)掉壓導(dǎo)致的“斷電回跳”問(wèn)題。

主要硬件

• ESP32-S3 Mini（主控）

• 2.13" 三色電子墨水屏（SSD1680 系）

• 三片小型單晶硅太陽(yáng)能電池

• SPV1050（太陽(yáng)能采能/充電管理）

• TPL5110（超低功耗硬件定時(shí)器/電源開(kāi)關(guān)）

• 3.7 V 500 mAh LiPo 電池

• TPS73733 低壓差 LDO（替換板載 LDO）

• 1000 μF/10 V 電解電容

• 三段式 3D 打印外殼

低功耗“外科手術(shù)”

• 拆掉板載 RGB LED：消除常亮/漏電。

• 替換板載 LDO → TPS73733：降低壓差與靜態(tài)電流，擴(kuò)大可用電量區(qū)間。

• 加粗供電走線(xiàn)：VBUS/+3V3 改粗，抬升上電瞬態(tài)穩(wěn)定性。

連接與裝配

• 電源鏈路：太陽(yáng)能板 → SPV1050 → 電池 → TPL5110 →（系統(tǒng)電源）→ ESP32-S3 & 墨水屏。

• DONE/DRIVE：MCU 通過(guò) DONE 通知 TPL5110 斷電；定時(shí)到達(dá)由 DRIVE 重新上電。

• 外殼與走線(xiàn)：先打印外殼做“線(xiàn)長(zhǎng)擬合”，再裁線(xiàn)/端子化（JST-XH 建議），減少返工。

固件與數(shù)據(jù)

• 數(shù)據(jù)源：OpenWeatherMap（需自備 API Key）。

• 配置要點(diǎn)：在憑據(jù)頭文件填入 API Key 與城市（或經(jīng)緯度），設(shè)定刷新周期（與當(dāng)?shù)夭晒馄ヅ洌?/span>

• UI 內(nèi)容：當(dāng)前天氣圖標(biāo)、溫度/體感溫度、濕度、風(fēng)力、未來(lái)若干小時(shí)/天的簡(jiǎn)版預(yù)報(bào)。

開(kāi)源代碼庫(kù)：https://github.com/rsappia/Solar_E-Ink_Weather_Station

工程師避坑清單

1. 別只靠深睡：μA 級(jí)也會(huì)把電池慢慢拖空；硬斷電是關(guān)鍵。

2. 抗沖擊：Wi-Fi 上電電流峰值用大電容緩沖；必要時(shí)評(píng)估 MOSFET SOA。

3. 室內(nèi)光預(yù)期：漫反射環(huán)境下刷新頻率要降；優(yōu)先保證“必刷信息”完整。

4. 機(jī)械細(xì)節(jié)：屏幕壓框與支撐柱留出熱脹冷縮余量，防止長(zhǎng)時(shí)間翹角。

5. 時(shí)間基準(zhǔn)：若斷電周期過(guò)長(zhǎng)，建議在上電后先校時(shí)（NTP/本地 RTC）再刷新。

把“超低功耗”沉淀成可復(fù)用的工程積木

這不是“屏 + 單片機(jī) + 電池”的拼裝，而是一套可遷移的范式：采能管理 → 定時(shí)上電 → 任務(wù)即斷電 → 電子墨水保持。跑通一次，你就得到一塊能直接移植到離線(xiàn)告示牌、門(mén)口提示屏、環(huán)境儀表盤(pán)的低功耗積木。接下來(lái)，把刷新節(jié)奏、數(shù)據(jù)排版和 PCB 集成做成你的版本，讓窗邊的陽(yáng)光，持續(xù)為它“供電”。

注：以上內(nèi)容經(jīng)AI總結(jié)生成，歡迎點(diǎn)擊“閱讀原文”自己復(fù)刻。

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