بسیاری از شرکت ها با همان مشکل ناامید کننده به ما نزدیک می شوند: صفحه نمایش لمسی در فضای باز آنها که برای رسیدگی به محدوده های شدید -30 درجه سانتیگراد تا +70 درجه سانتیگراد (-22 درجه فارنهایت تا +158 درجه فارنهایت) مشخص شده است، قبل از طول عمر مورد انتظار خود از کار می افتند. این صفحه نمایش ها که برای دوام در نور خورشید زیاد، دمای نوسان و حتی شرایط انجماد ساخته شده اند، اغلب به گونه ای از کار می افتند که اپراتورها و توسعه دهندگان را به طور یکسان غافلگیر می کند و منجر به تعویض های پرهزینه، چالش های تعمیر و نگهداری و نارضایتی مشتری می شود.
در طول سال ها کار با برنامه های کاربردی در فضای باز، ما رایج ترین دلایل خرابی این صفحه نمایش ها را شناسایی کرده ایم و می دانیم که آنها اغلب ناشی از سوء تفاهم از آنچه "رتبه بندی شده در فضای باز" واقعا نیاز دارد، ناشی می شوند. از محدودیت های خنک کننده طبیعی گرفته تا نتایج اغلب گمراه کننده آزمایش محفظه آب و هوا، موانع کار با صفحه نمایش لمسی در فضای باز بسیار فراتر از مشخصات اولیه است. در این، به دلایل اصلی خرابی صفحه نمایش های فضای باز و اینکه چگونه یک رویکرد آگاهانه برای خنک کننده، آزمایش و آگاهی از محیط زیست می تواند تفاوت ایجاد کند، می پردازیم.
محدودیت های خنک کننده غیرفعال
چرا خنک کننده غیرفعال اغلب کوتاه می آید
خنک کننده غیرفعال یا همرفت طبیعی روشی برای دفع گرما بدون استفاده از فن های مکانیکی یا سایر اجزای فعال است. این رویکرد از جریان طبیعی هوا بر روی سطح دستگاه برای آزاد کردن گرما در محیط استفاده می کند. در حالی که این روش در شرایط خاصی کار می کند، ذاتا در ظرفیت خود برای مدیریت بارهای حرارتی بالا، به ویژه در محیط های بیرونی با گرمای شدید و قرار گرفتن در معرض نور خورشید زیاد محدود است.
در محیط هایی که دمای محیط در حدود 50 درجه سانتیگراد (122 درجه فارنهایت) معلق است، یک مانیتور لمسی 15.6 اینچی با خنک کننده غیرفعال به تنهایی می تواند حدود 30 وات گرما را هنگام استفاده از یک هیت سینک بهینه و همرفت در پشت دستگاه دفع کند. این شکل از تجزیه و تحلیل روش اجزای محدود (FEM) به دست آمده است که نشان می دهد چگونه گرما می تواند در این شرایط کارآمد باشد. با این حال، توجه به این نکته مهم است که این محاسبات بار حرارتی اضافی ناشی از نور مستقیم خورشید را در نظر نمی گیرند. بدون خنک کننده فعال برای مکمل، صفحه نمایش های فضای باز که صرفا به خنک کننده غیرفعال متکی هستند، می توانند به سرعت از دمای عملیاتی ایمن فراتر بروند و در نتیجه نقص نمایشگر، کاهش طول عمر یا خرابی کامل را به همراه داشته باشند.
تأثیر بار خورشیدی بر خنک کننده غیرفعال
علاوه بر دمای بالای محیط، صفحه نمایش های بیرونی نیز تحت تأثیر بار خورشیدی قرار می گیرند - گرمای جذب شده از نور مستقیم خورشید. بار خورشیدی می تواند تنش حرارتی قابل توجهی ایجاد کند، به ویژه در دستگاه هایی که برای استفاده مداوم در فضای باز طراحی شده اند. برای نشان دادن میزان این تاثیر، بیایید بار خورشیدی را روی یک صفحه نمایش لمسی 15.6 اینچی در زیر نور کامل خورشید بررسی کنیم.
محاسبه بار خورشیدی برای صفحه نمایش 15.6 اینچی
** مساحت سطح 15.6 اینچ مانیتور در فضای باز: ** 0.0669 (متر2)
** نور خورشید بار خورشیدی: ** 1000 (وات) / (متر2)
** صفحه نمایش 15.6 اینچی بار خورشیدی: ** 0.0669 متر2 x 1,000 وات بر متر2 = 66.9 وات
این نتیجه نشان می دهد که یک صفحه نمایش 15.6 اینچی می تواند تا 66.9 وات گرمای اضافی را در معرض نور مستقیم خورشید جذب کند. هنگامی که دمای محیط در حال حاضر در 50 درجه سانتیگراد (122 درجه فارنهایت) است، این بار خورشیدی اضافه شده، دمای داخلی صفحه نمایش را بسیار فراتر از محدوده عملیاتی LCD معمولی 70-80 درجه سانتیگراد (158-176 درجه فارنهایت) سوق می دهد. در نتیجه، خنک کننده غیرفعال به تنهایی کافی نیست و دستگاه ها اغلب از حد حرارتی خود فراتر می روند که منجر به گرم شدن بیش از حد مکرر و خرابی زودهنگام دستگاه می شود.
چرا آزمایش محفظه آب و هوا شرایط دنیای واقعی را به تصویر نمی کشد
محدودیت های آزمایش محفظه آب و هوا
آزمایش محفظه آب و هوا یک روش استاندارد در صنعت برای شبیه سازی شرایط دما و رطوبت شدید است. با این حال، این آزمایش ها اغلب به جریان هوای کنترل شده و اجباری در داخل محفظه متکی هستند که به طور دقیق محیط های بیرونی را تکرار نمی کند. جریان هوای اجباری با بهبود مصنوعی اتلاف گرما به تثبیت دما کمک می کند و منجر به نتایج آزمایشی می شود که مطلوب تر از آنچه یک دستگاه در فضای باز تجربه می کند به نظر می رسد.
این عدم تطابق بسیار مهم است: در یک محیط واقعی در فضای باز، صفحه نمایش لمسی برای خنک کردن کاملا به همرفت طبیعی بستگی دارد، که نمی تواند گرما را به اندازه جریان هوای اجباری دفع کند. در نتیجه، صفحه نمایش هایی که آزمایش های محفظه آب و هوا را پشت سر می گذارند، ممکن است همچنان برای حفظ عملکرد در شرایط عملیاتی واقعی، به ویژه در محیط هایی با بارهای خورشیدی شدید و دمای محیط بالا، مشکل داشته باشند.
تست### برای کاربرد در دنیای واقعی
آزمایش برای برنامه های کاربردی در فضای باز همیشه باید شامل شرایطی باشد که با سناریوی دنیای واقعی مطابقت داشته باشد. برای صفحه نمایش لمسی در فضای باز، این به معنای شبیه سازی محیط های با دمای بالا بدون جریان هوای اجباری است. علاوه بر این، آزمایش باید با روشن بودن دستگاه انجام شود، نه اینکه صرفا بر شرایط ذخیره سازی تمرکز کند. تنها با شبیه سازی بارهای حرارتی عملیاتی تولیدکنندگان می توانند به طور دقیق ارزیابی کنند که آیا یک صفحه نمایش می تواند استفاده پایدار در فضای باز را تحمل کند یا خیر.
شکاف در آگاهی از آزمایش محیط زیست
روش های آزمایش ناکافی در صنعت
بسیاری از تولیدکنندگان اهمیت آزمایش های دقیق محیطی را در شرایط دنیای واقعی نادیده می گیرند و اغلب آزمایش هایی را با دستگاه های خاموش یا در تنظیمات آزمایشگاهی ایده آل انجام می دهند. در حالی که این آزمایش ها ممکن است داده هایی را در مورد دوام ذخیره سازی ارائه دهند، اما انعطاف پذیری عملیاتی را منعکس نمی کنند - تعیین کننده واقعی قابلیت اطمینان برای صفحه نمایش های لمسی در فضای باز.
بار خورشیدی در مقایسه با تولید گرمای نور پس زمینه LCD بسیار زیاد است
بار خورشیدی توسط خورشید بسیار زیاد است و معمولا توسط اکثر تولید کنندگان در نظر گرفته نمی شود. قرار دادن یک مانیتور 30 واتی در یک محفظه آب و هوا، جریان هوای اجباری به سادگی دنیای واقعی را منعکس نمی کند.
تغذیه دستگاه الزامی است
بدون آزمایش برقی در سناریوهای گرما فشرده، تولیدکنندگان خطر عرضه صفحه نمایش هایی را دارند که نمی توانند در شرایط واقعی که برای آن به بازار عرضه می شوند مقاومت کنند. با گذشت زمان، این شکاف ها در آزمایش می تواند منجر به خرابی صفحه نمایش هایی شود که هنگام استقرار در فضای باز به طور غیرمنتظره ای از کار می افتند و اعتماد مشتری را تضعیف می کنند و منجر به افزایش هزینه های نگهداری می شوند.
هنگامی که یک صفحه لمسی به طور فعال روشن می شود، علاوه بر گرمای محیطی ناشی از بار خورشیدی و دمای بالای محیط، گرمای خود را نیز تولید می کند. آزمایش در شرایط برقی کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که اجزای داخلی صفحه نمایش می توانند در برابر بار حرارتی تجمعی مقاومت کنند و اندازه گیری واقعی از دوام دستگاه را ارائه می دهد. نادیده گرفتن این مرحله منجر به صفحه نمایش هایی می شود که به نظر می رسد تست را پشت سر می گذارند اما در این زمینه عملکرد ضعیفی دارند.
اهمیت خنک کننده فعال برای صفحه نمایش های فضای باز
چگونه خنک کننده فعال کار می کند
برخلاف خنک کننده غیرفعال که صرفا به همرفت طبیعی متکی است، خنک کننده فعال از روش های مکانیکی مانند فن ها برای حرکت هوا بر روی هیت سینک های دستگاه استفاده می کند. این گردش هوای اجباری به طور قابل توجهی اتلاف گرما را افزایش می دهد و به صفحه نمایش کمک می کند تا دمای داخلی پایدار را حتی در معرض گرمای زیاد و نور خورشید حفظ کند.
اتلاف گرما توسط تابش زیاد نیست
مقایسه اتلاف گرما توسط تابش در مقایسه با اتلاف گرما با همرفت اجباری نسبتا چشم گشوده است. در مثال ما از صفحه نمایش لمسی 15.6 اینچی، اتلاف گرما توسط تابش تنها 14 وات در مقایسه با 86 وات توسط همرفت اجباری است. لطفا در نظر داشته باشید که این محاسبه شامل یک مفهوم هیت سینک بسیار بهینه شده است. آنچه معمولا در بازار می بینید یک جعبه فولادی با روکش پودری سیاه و سفید بسته است. این به طور قابل توجهی بدتر عمل می کند. به طور موثر، چیزی که اکثر مردم می سازند اجاق گاز است. برای تجسم آن حتی بهتر است یک لامپ 100 وات را در یک جعبه فولادی نسبتا کوچک قرار دهید.
برای صفحه نمایش لمسی که در دمای بالا یا نور مستقیم خورشید کار می کنند، خنک کننده فعال یک عامل کلیدی در اطمینان از عملکرد ثابت است. بدون آن، حتی صفحه نمایش های خوب طراحی شده نیز احتمالا از گرمای بیش از حد رنج می برند، به ویژه زمانی که با بارهای خورشیدی زیاد و قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دمای بالای محیط مواجه می شوند.
خنک کننده فعال در سناریوهای دنیای واقعی
خنک کننده فعال در حفظ پایداری دستگاه در محیط های تا 50 درجه سانتیگراد (122 درجه فارنهایت) با بارهای خورشیدی زیاد موثر است. در این شرایط، خنک کننده غیرفعال نمی تواند مقدار گرمای مورد نیاز را از بین ببرد، در حالی که سیستم های خنک کننده فعال به صفحه نمایش کمک می کنند تا عملکرد خود را حفظ کند و طول عمر عملیاتی خود را افزایش دهد. در مناطقی که دمای بالا و نور مستقیم خورشید معمول است، خنک کننده فعال برای جلوگیری از خرابی های مرتبط با گرمای بیش از حد و اطمینان از عملکرد قابل اعتماد صفحه نمایش در طول زمان ضروری است.
فیزیک ساده پشت خرابی صفحه نمایش در فضای باز
محدودیت های اتلاف گرما
خرابی های حرارتی صفحه نمایش لمسی در فضای باز به اصول اساسی فیزیک برمی گردد: هنگامی که تولید گرمای دستگاه از توانایی آن در دفع گرما فراتر رود، دمای داخلی آن همچنان در حال افزایش است. در محیط های بیرونی، این عدم تعادل می تواند به سرعت زمانی اتفاق بیفتد که بار خورشیدی و دمای محیط دستگاه را فراتر از ظرفیت خنک کننده طبیعی خود سوق دهد.
صفحه نمایش هایی که صرفا به خنک کننده غیرفعال متکی هستند، به ویژه در محیط های با حرارت بالا آسیب پذیر هستند. هنگامی که دمای محیط و بار خورشیدی با هم ترکیب می شوند و شرایطی را ایجاد می کنند که همرفت طبیعی ناکافی باشد، گرمای بیش از حد اجتناب ناپذیر است. این تنش حرارتی تخریب قطعات را تسریع می کند و در نهایت منجر به خرابی نمایشگر، کاهش عملکرد و کاهش عمر دستگاه می شود.
چرا Interelectronix؟
تقریبا 25 سال در این صنعت کار می کنیم، ما چالش های ایجاد صفحه نمایش لمسی قابل اعتماد و بادوام در فضای باز را درک می کنیم. تیم ما آشنایی عمیقی با برنامه های کاربردی در فضای باز دارد و محدودیت ها و الزامات راه حل های خنک کننده غیرفعال و فعال را می داند. با ترکیب آزمایش در دنیای واقعی با تکنیک های خنک کننده پیشرفته، ما به مشتریان کمک می کنیم تا سیستم های صفحه نمایش لمسی را توسعه دهند که در شرایط سخت عملکرد قابل اعتمادی دارند.
چه به دنبال بهبود عملکرد سیستم های موجود باشید و چه به دنبال توسعه برنامه های کاربردی جدید در فضای باز، Interelectronix اینجاست تا شما را در هر مرحله راهنمایی کند. با تجربه خود در مدیریت حرارتی و آزمایش های محیطی، می توانیم به شما کمک کنیم تا صفحه نمایش هایی بسازید که در برابر نیازهای محیط های بیرونی با حرارت بالا و نور خورشید قرار بگیرند. امروز با ما تماس بگیرید و بیایید با هم کار کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که دستگاه های شما عملکرد پایدار و رضایت مشتری را ارائه می دهند.