Warmtebeheer voor industriële beeldschermen: ventilatorkoeling, luchtstroom en validatie

Een beeldscherm kan op een werkbank normaal functioneren, maar toch te warm worden als het in een machine is ingebouwd. Een wand van de behuizing belemmert de ventilator aan de achterzijde, kabels blokkeren een ventilatieopening of een nabijgelegen voeding verwarmt de aangezuigde lucht. Buiten zorgt direct zonlicht ervoor dat het schermoppervlak en de behuizing warmer worden.

De monitor is hetzelfde gebleven, maar de koelomstandigheden zijn veranderd.

Bij het thermisch beheer van industriële beeldschermen gaat het erom deze warmtebelastingen in kaart te brengen, de warmte weg te leiden van gevoelige onderdelen en een afvoerweg uit de apparatuur te creëren. Bij ventilatorgekoelde beeldschermen moeten de ventilator, het luchtstroompad en de installatieruimte goed op elkaar zijn afgestemd.

Begin met drie vragen: waar komt de warmte vandaan, waar stroomt de koellucht naartoe en hoe wordt de voltooide installatie getest?

1. Bepaal de interne warmtebronnen en de externe warmtebelastingen

Houd in de eerste plaats rekening met het stroomverbruik van de monitor bij de gewenste helderheid, de plaats van de onderdelen die warmte produceren en de installatieomgeving. De schermgrootte en helderheid alleen zijn niet bepalend voor de koelopstelling.

Warmtebron of warmtebelasting	Wat je moet controleren
LED-achtergrondverlichting	Vermogen bij de vereiste continue helderheid en de plaatsing van de LED-modules
Aandrijf- en voedingscircuits voor de achtergrondverlichting	Lokale warmtepunten en nabijgelegen temperatuurgevoelige onderdelen
Beeldschermcontroller	Plaats op de printplaat, temperatuurgrenzen van onderdelen en beschikbare luchtstroom
Apparatuur in de buurt	Of het nu gaat om voedingen of andere apparaten: zij verwarmen de lucht die de monitor binnenkomt
Direct zonlicht	Blootstelling van het weergavevlak en de behuizing, installatierichting en blootstellingsduur

De achtergrondverlichting is vaak een belangrijke interne warmtebron, met name bij LCD-monitoren met een hoge helderheid. Als alleen de achtergrondverlichting wordt gekoeld, kan de driver of de besturingskaart echter te warm worden. Zie voor meer informatie over de keuze van componenten onze handleiding voor industriële LCD-achtergrondverlichting.

Bij apparatuur voor buitengebruik kan verwarming door zonlicht een belangrijke – en soms zelfs de belangrijkste – warmtebelasting vormen. De energie die door het scherm en de behuizing wordt geabsorbeerd, kan ervoor zorgen dat hun temperatuur aanzienlijk hoger wordt dan die van de omringende lucht. Ventilatie aan de achterzijde kan de elektronica weliswaar koelen, maar biedt onvoldoende bescherming tegen de zon voor een LCD-scherm dat aan zonlicht wordt blootgesteld.

Een hoge omgevingstemperatuur vormt een extra beperking: hierdoor wordt het temperatuurverschil dat beschikbaar is om warmte af te voeren, kleiner. Houd hiermee rekening naast het interne vermogen en de blootstelling aan zonlicht, in plaats van de temperatuurclassificatie van het LCD-scherm te beschouwen als bewijs dat de volledige installatie zal functioneren.

Onze Handleiding bij oververhitting van industriële buitenbeeldschermen behandelt symptomen die verband houden met zonne-energie en controles ter plaatse.

2. Ontwerp de luchtstroom rond de componenten die gekoeld moeten worden

Zorg ervoor dat de binnenkomende lucht een goede route volgt

Bepaal waar de lucht binnenkomt, welke onderdelen gekoeld moeten worden en waar de lucht weer naar buiten gaat. De lucht moet deze onderdelen bereiken voordat deze de behuizing verlaat.

Een inlaat die te dicht bij een uitlaat is geplaatst, kan een kortere route vormen. Er stroomt lucht tussen de openingen door, terwijl een verder weg gelegen paneel warm blijft. Een grote open doorgang naast een vol paneel kan er ook voor zorgen dat lucht het gebied dat lucht nodig heeft, omzeilt.

De plaatsing van de ventilator moet worden afgestemd op de interne indeling. Een luchtgeleider of luchtkanaal kan helpen om lucht door een slecht geventileerde ruimte te leiden, maar er moet rekening worden gehouden met de extra weerstand die dit met zich meebrengt.

Metalen afdekkingen, warmteverspreiders en thermische koppelingen dragen nog steeds bij aan de ventilatorkoeling. Ze voeren warmte af van componenten naar oppervlakken die worden blootgesteld aan stromend lucht, mits het beoogde thermische contact in stand blijft.

Selecteer de weerstand van de geïnstalleerde luchtstroom

De maximale luchtstroom van een ventilator geeft de prestaties in vrije lucht weer, niet de luchtstroom die in een gemonteerde monitor wordt geleverd. Roosters, filters, smalle doorgangen en bochten zorgen voor weerstand.

Gebruik de luchtstroom-statische drukcurve van de ventilator in combinatie met de verwachte systeemweerstand en controleer vervolgens de prestaties in de opstelling. De maximale luchtstroom en de maximale statische druk zijn niet tegelijkertijd beschikbaar. Referentie voor ventilatoren van Oriental Motor legt dit verband uit.

Een grotere of snellere ventilator kan helpen, maar lost niet per se een verstopte doorgang of een verkeerd geplaatste uitlaat op. Controleer het traject voordat u de ventilator vergroot of de snelheid verhoogt.

Zorg ervoor dat de warmte uit de apparatuur kan ontsnappen

Een interne circulatieventilator zorgt ervoor dat de lucht binnen een gesloten behuizing circuleert. Dit kan lokale warmteplekken verminderen, maar de warmte moet nog steeds door de behuizing of een warmtewisselaar heen om naar buiten te komen.

Een geventileerde monitor wisselt lucht uit met de omgeving. Binnen in een gesloten machinekast voert hij warmte af naar die kast. De kast moet die warmte vervolgens naar buiten afvoeren; anders zuigt de monitor steeds warmere lucht aan.

Gewone ventilatie met ventilatoren kan de opstelling niet tot onder de temperatuur van de binnenkomende lucht afkoelen. Als die lucht al te warm is, kan het nodig zijn om de warmtebelasting te verlagen, schaduw te creëren, de opstelling van de behuizing aan te passen of koeling op basis van koeltechniek toe te passen – en niet alleen maar de ventilatorsnelheid te verhogen.

Bij de afdichting van het voorpaneel moet ook apart rekening worden gehouden met de ventilatie aan de achterzijde. Een afgedichte voorkant maakt de ventilatieopeningen aan de achterzijde nog niet waterdicht. Er moet voor de gehele apparatuur rekening worden gehouden met de eisen op het gebied van stof, vocht en filtratie.

3. Houd het koeltraject na de installatie vrij

Bij de installatie moeten de voorwaarden worden gewaarborgd die nodig zijn voor het koelingsontwerp. Een monitor die is getest met een onbelemmerde achterkant mag niet worden goedgekeurd voor gebruik in een gesloten behuizing zonder dat het verschil is gecontroleerd.

Probleem bij de installatie	Wat je moet controleren
Achterste ventilator dicht bij een kastwand	Vereiste vrije ruimte rondom de ventilator en de ventilatieopeningen
Kabels die door een ventilatieopening lopen	Routing met de volledig gemonteerde kabelboom
Uitlaatgassen die terugkeren naar de inlaat	Scheiding tussen de inlaat- en uitlaatbanen
Stroomvoorziening naast of onder de monitor	Temperatuur van de lucht die de display binnenkomt
Filter, rooster of afdekking toegevoegd	Effect op de luchtstroom, inclusief de verwachte belasting van het filter

Er is geen standaardafmeting voor de ruimte achter de monitor die voor elke industriële monitor geschikt is. Volg de installatievoorschriften van het gekozen model en overleg met de leverancier over eventuele ruimtebeperkingen.

Houd bij die controle ook rekening met beugels, afdekkingen en kabelbundels. Een beugel kan een ventilatieopening gedeeltelijk bedekken, ook al vormt deze geen belemmering voor de montage. Een kabellus kan voor een ventilator hangen wanneer de kastdeur wordt gesloten.

Voor de algemene mechanische opbouw, zie onze Handleiding voor industriële displaystructuren.

4. Planning van de ventilatorregeling en het onderhoud

Controleer of de meegeleverde ventilator continu draait of op basis van de temperatuur wordt geregeld. Variabele snelheid, bewaking van ventilatorstoringen en alarmen moeten expliciet worden gespecificeerd; dit zijn geen standaardfuncties op elke monitor.

Indien er een temperatuurregeling is geïnstalleerd, moeten de plaatsing van de sensoren en de schakeldrempels zijn afgestemd op de te beschermen onderdelen. De regeling moet reageren voordat deze onderdelen hun grenswaarden overschrijden en moet voorkomen dat er herhaaldelijk rond een bepaalde temperatuur wordt geschakeld.

Controleer, voordat u het ontwerp van de behuizing vrijgeeft, of een technicus de openingen kan inspecteren, een goedgekeurd filter kan reinigen of vervangen en de ventilator kan vervangen zonder de machine te demonteren.

Stel de inspectie-intervallen af op de mate van vervuiling en de bedrijfsomstandigheden. Een schone controlekamer en een stoffige productieruimte vereisen verschillende onderhoudsplannen.

Als de oververhittingsbeveiliging de helderheid vermindert, controleer dan of het lagere niveau nog bruikbaar is. Dit staat los van de aanpassing aan het omgevingslicht, die wordt behandeld in onze handleiding voor automatische dimfunctie.

5. Test de koelprestaties in de uiteindelijke installatie

Geef de installatie- en warmtebelastingen weer

Test het systeem met de monitor gemonteerd in de definitieve behuizing, de kleppen gesloten en de kabels aangesloten. Houd rekening met de beoogde stand, de hoogst vereiste continue helderheid en de belasting door apparatuur in de directe omgeving die overeenkomt met de hoogst verwachte warmteafgifte.

Vermeld de beoogde maximale omgevingstemperatuur. Indien er een koelsysteem met variabele snelheid is geïnstalleerd, test dan de normale regelinstellingen ervan. Een open kast of een ventilator die tijdelijk op maximale snelheid wordt gezet, kan een probleem verbergen.

Bij installaties die direct aan zonlicht worden blootgesteld, geeft het testen met hete lucht alleen niet de volledige thermische belasting weer. Voer daarom ook een gecontroleerde beoordeling van de blootstelling aan zonlicht uit onder vastgestelde omstandigheden, en controleer zowel het LCD-scherm als de elektronica. Leg de stralingsintensiteit, oriëntatie, duur en omgevingsomstandigheden vast, zodat de resultaten kunnen worden geïnterpreteerd en herhaald.

Meet de relevante temperaturen

Registreer de externe omgevingstemperatuur, de temperatuur van de lucht die de monitor binnenkomt en de door de leverancier gedefinieerde kritieke meetpunten. Afhankelijk van het ontwerp kunnen dit onder meer het LCD-schermoppervlak, het gebied van de achtergrondverlichting, de driverkaart en componenten van de controller zijn.

Vergelijk elke gemeten waarde met de grenswaarde die voor die meting geldt. De nominale waarden voor de bedrijfsomgeving, de grenswaarden voor de behuizing van componenten en de grenswaarden voor de junctietemperatuur van leds zijn verschillende specificaties. Een meting aan de achterkant kan deze niet allemaal vervangen, en voor de junctietemperatuur kan een door de fabrikant goedgekeurde berekenings- of meetmethode vereist zijn.

Gebruik geschikte sensoren en bevestigingsmethoden. Bij infraroodmetingen op glas of glanzend metaal is extra voorzichtigheid geboden, omdat reflecties en emissiecoëfficiënt het resultaat kunnen beïnvloeden.

Ga door totdat de gemeten temperaturen zich onder de overeengekomen omstandigheden stabiliseren. Leg vooraf het stabiliteitscriterium vast en leg niet alleen de eindwaarde vast, maar ook de temperatuurtrend.

Controleer de werking terwijl het scherm warm is

Controleer tijdens de test de stabiliteit van de helderheid, de beeldkwaliteit en de bediening via het aanraakscherm. Controleer of eventuele geconfigureerde thermische beveiligingen naar behoren worden geactiveerd en weer in de normale toestand terugkeren.

Als een veilige werking afhankelijk is van de ventilator, spreek dan met de leverancier een beoordeling af voor het geval van een gecontroleerde uitval van de ventilator. Leg de procedure en de uitschakelgrenzen vast voordat u deze uitvoert.

Houd een verslag bij dat na een ontwerpwijziging kan worden herhaald:

Record	Details
Configuratie	Monitor, ventilatoropstelling, behuizing, filters en montagepositie
Voorwaarden	Omgevingstemperatuur, lichtsterkte, belasting van de apparatuur, ventilatorinstellingen en, indien van toepassing, blootstelling aan zonlicht
Afmetingen	Sensorlocaties, temperatuurtrends en bijbehorende grenswaarden
Resultaten	Beeld- en aanraakbediening, helderheid, beveiligingsgedrag en resterende temperatuurmarge

Het slagen voor deze test bevestigt dat het koelingsontwerp onder de geteste omstandigheden goed functioneert. Het levert op zichzelf echter geen indicatie op voor de levensduur.

Wijzigingen aan de ventilator, de ventilatieopeningen, de indeling van de kast, de helderheid of de blootstelling aan zonlicht moeten aanleiding geven tot een beoordeling of hernieuwde tests nodig zijn.

Bent u van plan een Eagle Touch-monitor in uw apparatuur te installeren? Stuur ons dan de installatietekening, de vereiste helderheid en de bedrijfstemperatuur. Vermeld ook de ventilatie van de behuizing, nabijgelegen warmtebronnen en eventuele blootstelling aan direct zonlicht, zodat we de koeloplossing samen met u kunnen bespreken.