Автоматическая регулировка яркости в промышленных дисплеях: как это работает и как экономит электроэнергию

Экран киоска, который выглядит нормально в полдень, после наступления темноты может казаться неприятно ярким. Оставление экрана на максимальной яркости также приводит к расходу энергии, когда дополнительный свет уже не помогает читателю.

Функция автоматической регулировки яркости позволяет настраивать подсветку промышленного ЖК-дисплея в соответствии с изменяющимся уровнем освещенности. Это особенно полезно для терминалов, устанавливаемых на открытом воздухе, и оборудования, работающего круглосуточно. В помещении со стабильным освещением может быть достаточно фиксированной или настраиваемой вручную настройки. Снижение яркости, когда оборудование не используется, является отдельной функцией: для этого требуется таймер бездействия или сигнал о состоянии оборудования.

Перед тем как утвердить монитор, убедитесь, до какой степени можно уменьшить яркость, как быстро он реагирует на изменение освещенности и что происходит после перезапуска или сбоя датчика.

Как работает функция автоматической регулировки яркости

Датчик освещенности измеряет уровень освещенности вблизи дисплея. Контроллер использует эти данные для выбора заданной яркости, а затем отдает команду драйверу подсветки на регулировку мощности.

Датчик измеряет lux; яркость экрана указывается в ниты, или кд/м². Универсального коэффициента пересчёта люкс в ниты не существует. Оптимальная яркость зависит от отражений на экране, угла установки и условий просмотра. Установите необходимый диапазон яркости с помощью Руководство по яркости промышленных дисплеев, а затем определите, как дисплей будет перемещаться в пределах этого диапазона.

Драйвер регулирует яркость за счет изменения времени включения светодиодов (ШИМ), уровня тока (аналоговое регулирование яркости) или комбинации обоих методов. Некоторые драйверы преобразуют входной сигнал ШИМ в аналоговый сигнал управления, поэтому одно только обозначение входа не позволяет определить, каким образом управляются светодиоды. См. Объяснение принципа регулировки яркости от Texas Instruments чтобы ознакомиться с техническими характеристиками электрооборудования.

Поддержка регулировки яркости не означает, что в устройстве предусмотрена функция автоматической регулировки яркости. Датчик, управляющая логика и совместимый драйвер должны работать согласованно. Необходимо определить, будет ли монитор обрабатывать эти данные локально или получать команды от контроллера оборудования.

Автоматическое затемнение по сравнению с другими режимами энергосбережения

Эти функции могут работать совместно, но реагируют на разные условия.

Функция	Триггер	Что необходимо подтвердить
Регулировка яркости в зависимости от уровня освещенности окружающей среды	Изменения в освещении окружающей среды	Настройки датчика, диапазона яркости и времени отклика
Режим снижения яркости в режиме ожидания	Отсутствие взаимодействия или заданное состояние простоя	Сигнал таймера или устройства; возвращение к нормальной яркости
Подсветка выключена	Команда или запланированное условие	Электронные устройства, которые остаются под напряжением; как изображение снова становится видимым
Режим ожидания монитора	Состояние видеосигнала или поддерживаемая команда	Фактическая мощность в режиме ожидания, источник пробуждения и время восстановления

Датчик освещенности не может определить, кто именно управляет устройством. Аналогичным образом, черное изображение на обычном ЖК-дисплее с глобальной подсветкой не всегда приводит к отключению подсветки или значительному снижению её мощности.

Если на дисплее должно отображаться предупреждение или активный процесс, определите, допускается ли в этом состоянии регулировка яркости в режиме простоя и переход в режим ожидания.

Основные настройки для надежного автоматического регулирования яркости

Обеспечьте датчику хороший обзор

Установите датчик так, чтобы он мог регистрировать освещение, соответствующее состоянию экрана. Датчик, скрытый за металлическими элементами корпуса, может сигнализировать о темноте, даже если дисплей находится под солнечным светом. Датчик, направленный на расположенную поблизости лампу, может передавать данные, не соответствующие состоянию поверхности экрана.

Отверстие датчика, коэффициент пропускания защитного стекла и любая печать на нём влияют на поступление света к датчику. Утечка света с дисплея также может исказить показания. Проводите калибровку с установленным в окончательном виде передним блоком; последующая замена стекла или окна датчика может потребовать повторной калибровки.

Установить диапазон рабочей яркости

Полезный диапазон яркости имеет два предела: достаточную яркость для предусмотренных условий дневного освещения и низкий уровень яркости, при котором свет остаётся комфортным и не мешает чтению ночью. Важный текст и элементы управления должны оставаться видимыми в обоих пределах.

Спрашивайте о минимальной стабильной яркости на готовой поверхности дисплея, а не только о процентном значении в меню настроек. “Яркость 10%” не является сопоставимым оптическим показателем для разных мониторов.

Информацию об аппаратных ограничениях подсветки и параметрах драйвера см. в Руководство по выбору промышленной подсветки для ЖК-дисплеев.

Избегайте ненужных изменений яркости

Человек, проходящий мимо киоска, не должен вызывать повторяющееся затухание и яркое свечение экрана. Этого можно избежать с помощью трёх элементов управления:

• Фильтрация или задержка: не обращайте внимания на кратковременные колебания показаний датчика.
• Гистерезис: использовать разные пороговые значения для увеличения и уменьшения яркости, чтобы показания, близкие к границе, не приводили к многократному переключению.
• Набор скорости: плавно переходите к новой яркости, а не делайте резкий скачок.

Более длительные задержки не всегда лучше. Когда оборудование попадает в более яркий свет, экран по-прежнему должен быстро становиться читаемым. Обеспечьте адекватную реакцию как на длительные изменения, так и на кратковременные помехи.

Определить поведение в ручном режиме, при запуске и при сбоях

Операторам может потребоваться ручная настройка в случае изменения освещенности в помещении или при заслонении датчика. Необходимо согласовать, как будет работать этот режим ручного управления, когда возобновится автоматическое управление и какие настройки сохранятся после цикла выключения и включения питания. Яркость при запуске также имеет значение во время инициализации датчика и контроллера.

Уточните, что произойдет, если датчик отсоединится или начнет передавать недостоверные данные. Закрытый датчик может по-прежнему выдавать достоверные показания в режиме «темноты», поэтому препятствие не всегда можно распознать как электрическую неисправность. Соответственно настройте минимальный уровень яркости и метод ручного восстановления. Не следует полагать, что каждый контроллер оснащён функцией обнаружения неисправностей или настраиваемым резервным режимом.

Если и хост, и монитор могут регулировать яркость, назначьте приоритет управления, чтобы избежать конфликта команд.

Насколько можно сэкономить электроэнергию благодаря автоматической регулировке яркости?

Экономия зависит от энергопотребления монитора на каждом уровне яркости и от того, как долго он работает при данном уровне. Экран, который большую часть дня находится под ярким солнечным светом, дает меньше возможностей для экономии, чем тот, который работает в течение длительных вечерних и ночных периодов.

Суточное потребление энергии = сумма мощности в каждом режиме работы × количество часов в данном режиме.

Для наглядности предположим, что монитор потребляет 30 Вт в дневном режиме и 12 Вт в ночном режиме:

Режим работы	Ежедневная энергия
Дневной режим на 24 часа	30 × 24 = 720 Вт·ч
Дневной режим — 12 часов, ночной режим — 12 часов	(30 × 12) + (12 × 12) = 504 Вт·ч

Такой гипотетический график позволяет сэкономить 216 Вт·ч в день, или 30% энергии монитора. Это примерные значения, а не результаты измерений продукта Eagle Touch или гарантированная экономия.

Проведите измерения на реальном мониторе после прогрева при согласованных настройках входного напряжения и яркости. Соблюдайте единообразные условия измерения: измерение входного постоянного тока и измерение входного переменного тока (включая адаптер) являются разными процедурами. В случае панельного ПК при сравнении настроек дисплея следует поддерживать постоянную вычислительную нагрузку.

Настройка яркости на уровень 50% не означает снижения общей мощности до 50%. Контроллер и другие схемы по-прежнему потребляют энергию. Снижение яркости подсветки может уменьшить выделение тепла внутри устройства, но не заменяет конструкция системы охлаждения и воздушного потока необходимая при полной рабочей яркости.

Как проверить функцию автоматического регулирования яркости перед запуском в производство

Проведите тестирование монитора, предназначенного для использования в производственной среде, в установленном положении с окончательным оформлением окна датчика и типичным содержимым экрана.

Тест	На что следует обратить внимание
Плавное изменение от светлого к тёмному, а затем обратно	Четко определяемые конечные точки и приемлемое время перехода в обоих направлениях
Краткое затенение датчика	Отсутствие отвлекающего падения яркости при прохождении руки или человека
Свет, колеблющийся вблизи порога переключения	Отсутствие повторяющихся циклов «ярко-темно»
Минимальная заданная яркость	Основной текст остается читабельным; нет неприятного мерцания или нестабильного изображения
Перезапуск и ручное управление	Подтверждение настроек запуска, сохранение настроек и возврат к автоматическому управлению
Закупорка датчика или имитация неисправности, одобренная поставщиком	Практичное поведение и доступный метод восстановления

Если камеры обращены к экрану, также проверьте наличие полос при использовании заданных настроек камеры. Если включена функция затемнения в режиме простоя или режим ожидания, проверьте время восстановления и уточните, приводит ли первое прикосновение только к пробуждению дисплея или также активирует элемент управления.

Зафиксируйте конфигурацию монитора, версию прошивки, настройки и результаты. Образец, прошедший испытания на испытательном стенде, может вести себя иначе, если его датчик будет расположен за готовой передней панелью шкафа.

Хотите добавить функцию автоматической регулировки яркости в киоск или промышленный терминал? Пришлите компании Eagle Touch фотографию или чертеж установки, опишите условия освещения в дневное и ночное время, а также укажите, как должна осуществляться регулировка яркости: с помощью монитора или вашей ведущей системы. Укажите желаемый диапазон яркости, если он вам известен. Эта информация поможет нам оценить расположение датчика и требования к контроллеру до того, как вы закажете образцы.