Regulação automática da luminosidade nos ecrãs industriais: como funciona e como poupa energia

Um ecrã de quiosque que parece adequado ao meio-dia pode parecer desconfortavelmente brilhante depois de escurecer. Mantê-lo no brilho máximo também consome energia quando a luz extra já não ajuda o leitor.

O escurecimento automático ajusta a retroiluminação de um ecrã LCD industrial de acordo com as variações da luz ambiente. É útil para terminais ao ar livre e equipamentos que funcionam tanto de dia como de noite. Numa sala com iluminação estável, uma configuração fixa ou ajustada manualmente pode ser suficiente. A redução do brilho quando ninguém está a utilizar o equipamento é uma função distinta: requer um temporizador de inatividade ou um sinal do estado da máquina.

Antes de aprovar um monitor, verifique até que nível de escuridão pode ser regulado, com que rapidez responde às variações de luz e o que acontece após um reinício ou uma avaria do sensor.

Como funciona o escurecimento automático

Um sensor de luz ambiente mede a iluminação junto ao ecrã. Um controlador utiliza essa leitura para selecionar um nível de brilho pretendido e, em seguida, ordena ao controlador da retroiluminação que ajuste a sua intensidade.

O sensor mede lux; a luminância do ecrã é especificada em lêndeas, ou cd/m². Não existe uma conversão universal de lux para nits. O brilho adequado depende dos reflexos do ecrã, do ângulo de instalação e das condições de visualização. Defina o intervalo de brilho pretendido utilizando o guia de brilho para ecrãs industriais, e, em seguida, definir como o ecrã se move dentro desse intervalo.

O controlador ajusta a luminosidade alterando o tempo de acendimento dos LED (PWM), o nível de corrente (regulação analógica) ou uma combinação de ambos. Alguns controladores convertem uma entrada PWM em controlo analógico, pelo que a designação da entrada, por si só, não indica como os LED são controlados. Consulte o Explicação sobre a regulação de intensidade luminosa da Texas Instruments para os detalhes elétricos.

O facto de ser suportada a regulação da intensidade luminosa não significa que a regulação automática esteja incluída. O sensor, a lógica do controlador e o controlador compatível têm de funcionar em conjunto. É necessário definir se o monitor gere isto localmente ou se recebe comandos do controlador do equipamento.

Regulação automática da luminosidade vs. outros modos de poupança de energia

Estas funções podem funcionar em conjunto, mas respondem a condições diferentes.

Função	Gatilho	O que verificar
Regulação da intensidade da luz em função da luz ambiente	Alterações na luz ambiente	Definições do sensor, intervalo de luminosidade e resposta
Regulação da intensidade luminosa em modo de espera	Ausência de interação ou um estado de inatividade definido	Temporizador ou sinal da máquina; regresso ao brilho normal
Retroiluminação desligada	Um comando ou uma condição programada	Aparelhos eletrónicos que permanecem ligados; como a imagem volta a ficar visível
Modo de espera do monitor	Estado do sinal de vídeo ou um comando suportado	Consumo real em modo de espera, fonte de ativação e tempo de recuperação

Um sensor de luz ambiente não consegue determinar se alguém está a utilizar a máquina. Da mesma forma, uma imagem preta num ecrã LCD convencional com retroiluminação global não desliga necessariamente a retroiluminação nem reduz significativamente o seu consumo de energia.

Se o ecrã tiver de apresentar um alarme ou um processo ativo, defina se o escurecimento em modo inativo e o modo de espera são permitidos nesse estado.

Definições essenciais para um escurecimento automático fiável

Proporcione ao sensor um campo de visão útil

Coloque o sensor num local onde possa detetar a iluminação relevante para o ecrã. Um sensor escondido atrás da estrutura metálica do armário pode indicar que está escuro, mesmo quando o ecrã está exposto à luz solar. Um sensor virado para uma lâmpada próxima pode indicar condições que não correspondem à superfície do ecrã.

A abertura do sensor, a transmissão do vidro de proteção e qualquer impressão sobre o mesmo afetam a luz que chega ao sensor. A luz que se infiltra a partir do ecrã também pode distorcer a leitura. Efetue a calibração com o conjunto frontal final; uma alteração posterior no vidro ou na janela do sensor poderá exigir uma nova calibração.

Definir um intervalo de brilho utilizável

Uma gama de luminosidade útil tem dois limites: uma intensidade suficiente para as condições de luz natural pretendidas e uma configuração baixa que continue a ser confortável e legível à noite. O texto e os controlos essenciais devem permanecer visíveis em ambos os extremos.

Pergunte qual é a luminância mínima estável na superfície final do ecrã, e não apenas uma percentagem indicada no menu de configurações. A “luminância do 10%” não é uma especificação ótica comparável entre monitores diferentes.

Para conhecer os limites do hardware da retroiluminação e as opções do controlador, consulte o Guia de seleção de retroiluminação para ecrãs LCD industriais.

Evitar alterações desnecessárias no brilho

Uma pessoa que passe pelo quiosque não deve fazer com que o ecrã fique a clarear e a escurecer repetidamente. Existem três controlos que ajudam a evitar isso:

• Filtragem ou atraso: ignore as variações momentâneas na leitura do sensor.
• Histerese: utilizar limiares diferentes para o aumento e a diminuição da luminosidade, de modo a que os valores próximos de um limiar não provoquem mudanças repetidas.
• Aceleração: passar gradualmente para o novo nível de luminosidade, em vez de fazer uma mudança brusca.

Atrasos mais longos nem sempre são melhores. Quando o equipamento é exposto a uma luz mais intensa, o ecrã continua a ter de ficar legível rapidamente. Certifique-se de que a resposta é adequada tanto a alterações prolongadas como a perturbações de curta duração.

Definir o comportamento em modo manual, no arranque e em caso de avaria

Pode ser necessário que os operadores efetuem um ajuste manual quando a iluminação local se alterar ou quando o sensor estiver obstruído. É importante definir como funciona essa intervenção manual, quando é que o controlo automático é retomado e quais as definições que se mantêm após um ciclo de reinicialização. O brilho inicial também é importante durante a inicialização do sensor e do controlador.

Pergunte o que acontece se o sensor se desligar ou transmitir dados inválidos. Um sensor abrangido pela garantia pode ainda assim produzir uma leitura de escuridão válida, pelo que uma obstrução nem sempre é detetável como uma avaria elétrica. Defina o brilho mínimo e o método de recuperação manual em conformidade. Não presuma que todos os controladores incluem deteção de avarias ou um sistema de recurso configurável.

Se tanto o anfitrião como o monitor puderem ajustar o brilho, atribua uma prioridade de controlo para evitar comandos conflitantes.

Quanta energia é possível poupar com o escurecimento automático?

A poupança depende do consumo de energia do monitor em cada nível de brilho e do tempo durante o qual este permanece nesse nível. Um ecrã que passa a maior parte do dia exposto à luz solar intensa tem menos oportunidades de poupar energia do que um que funciona durante longos períodos ao fim da tarde e à noite.

Consumo diário de energia = a soma da potência em cada estado de funcionamento × o número de horas nesse estado.

A título de exemplo, suponhamos que um monitor consome 30 W na configuração diurna e 12 W na configuração noturna:

Padrão de funcionamento	Energia diária
Configuração diurna para 24 horas	30 × 24 = 720 Wh
Regulação diurna durante 12 horas, regulação noturna durante 12 horas	(30 × 12) + (12 × 12) = 504 Wh

Esse horário hipotético permite poupar 216 Wh por dia, ou 30% de energia do monitor. Trata-se de valores exemplificativos, não de medições do produto Eagle Touch nem de uma poupança garantida.

Meça o monitor propriamente dito após o aquecimento, com a tensão de entrada e as definições de brilho acordadas. Mantenha o âmbito da medição consistente: a alimentação de corrente contínua (CC) e a alimentação de corrente alternada (CA), incluindo um adaptador, constituem medições diferentes. No caso de um PC de ecrã, mantenha a carga de trabalho informática constante ao comparar as definições de visualização.

Uma configuração de brilho de 50% não implica uma potência total inferior de 50%. O controlador e outros circuitos continuam a consumir energia. Uma menor intensidade da retroiluminação pode reduzir o calor interno, mas não substitui o concepção do sistema de refrigeração e do fluxo de ar necessário para o brilho máximo de funcionamento.

Como testar o escurecimento automático antes da produção

Teste o monitor destinado à produção na sua posição de instalação, com a janela do sensor definitiva e conteúdo representativo no ecrã.

Teste	O que observar
Mudança gradual do claro para o escuro e, em seguida, de volta ao claro	Valores finais legíveis e um tempo de transição aceitável em ambas as direções
Breve explicação sobre o sombreamento do sensor	Não se verifica qualquer diminuição do brilho que possa causar distração quando uma mão ou uma pessoa passa
Luz a oscilar perto de um limiar de comutação	Sem ciclos repetidos de brilho–escuridão
Brilho mínimo pretendido	O texto essencial continua legível; não se verifica qualquer cintilação indesejável nem saída instável
Reinicialização e comando manual	Configuração de arranque acordada, preferências guardadas e regresso ao controlo automático
Obstrução do sensor ou simulação de avaria aprovada pelo fornecedor	Comportamento prático e um método de recuperação acessível

Se houver câmaras a captar a imagem do ecrã, verifique também se existem faixas nas definições pretendidas para a câmara. Se a função de escurecimento em modo de inatividade ou o modo de espera estiverem ativados, verifique o tempo de recuperação e se o primeiro toque apenas acorda o ecrã ou se também ativa um comando.

Registe a configuração do monitor, o firmware, as definições e os resultados. Uma amostra aprovada em bancada pode apresentar um comportamento diferente assim que o seu sensor ficar atrás da frente do armário acabado.

Pretende adicionar um sistema de regulação automática da luminosidade a um quiosque ou a um terminal industrial? Envie à Eagle Touch uma fotografia ou um desenho da instalação, descreva as condições de iluminação diurnas e noturnas e indique-nos se o brilho deve ser controlado pelo monitor ou pelo seu sistema anfitrião. Inclua o intervalo de brilho pretendido, caso o conheça. Estes detalhes ajudam-nos a analisar a posição do sensor e os requisitos do controlador antes de encomendar amostras.