Và vấn đề thực tế của việc gia tăng sử dụng điện ở nhiệt độ -thấp: Đó là vấn đề nan giải giữa việc chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác đối với vật liệu tinh thể lỏng.
Sự gia tăng theo cấp số nhân của độ nhớt của LC cũng như Điện áp Ngưỡng.
Chuyển động của tinh thể lỏng bị dừng lại mạnh hơn ở nhiệt độ thấp hơn; đây là số mũ. TN loại tinh thể lỏng thông thường có độ nhớt cao hơn tới 8 lần so với ở 25 độ (-40 độ: 50cP, 400cP): Quá trình này mất nhiều thời gian hơn để lật một phân tử, dài khoảng 64 lần. Mạch điều khiển muốn duy trì phản hồi ở tốc độ này nên chúng tôi sẽ tăng Điện áp từ ba vôn lên thành 12 vôn, khiến mức sử dụng năng lượng của chúng tôi lớn gấp mười sáu lần so với hiện tại. Bằng cách sử dụng dữ liệu đo thực tế từ một công cụ điều tra khoa học vùng cực, chúng ta có thể quan sát thấy rằng ở -40 độ Celcius, nếu người ta chỉ cần tăng điện áp dẫn động, người ta sẽ quan sát thấy mức tiêu thụ điện năng tăng lên con số 120mW.
Hiệu ứng phân cực do giảm độ linh động của ion.
Khi nhiệt độ thấp, ion mobi bị giảm trong tinh thể lỏng từ 10⁻¹²cm² V/s ở 25 độ và giảm xuống mức thấp nhất là 10⁻¹⁴cm² V/s khoảng -40 độ, khiến phần còn lại tích tụ. Ngược cực với các mạch điều khiển có xung phân cực xen kẽ (lưỡng cực). Mức sử dụng năng lượng tăng thêm 30%. Bộ điều nhiệt công nghiệp đã được thử nghiệm với nó và có hiện tượng mờ ở -20 độ với tỷ lệ 40% nhưng khi chuyển sang cải tiến Ổ đĩa lưỡng cực, người ta thấy nó tiêu thụ nhiều điện hơn 45 mW nhưng là một cải tiến rất tốt để tốt hơn ổ đĩa đơn cực.
Và làm nóng/làm mát. Phim phân cực sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiệt/làm mát. Vật liệu bịt kín có thể chịu nhiệt/làm mát.
Ở nhiệt độ thấp, tỷ lệ co ngót của bản phân cực là 0,3%/độ, dẫn đến hiệu suất phân cực giảm xuống 80% ở -40 độ khi hiệu suất phân cực là 95% ở 25 độ. Bù lượng ánh sáng bị mất bằng cách tăng độ sáng của đèn nền: 25%, do đó làm tăng mức tiêu thụ điện năng của đèn LED. Một phép đo cụ thể của một dự án{10}thiết bị ô tô nhất định cho thấy sau khi áp dụng bộ phân cực PVA dựa trên flo, mức tiêu thụ điện năng của đèn nền ở -30 độ đã giảm từ 120 mW xuống 90 mW, tức là 25%.
Vấn đề thích ứng nhiệt độ-mạch điều khiển thấp, từ việc lựa chọn các bộ phận đến tối ưu hóa hình dạng.
Giống như một vách đá, hiệu suất bơm sạc giảm xuống.
Ở nhiệt độ thấp, hiệu suất chuyển đổi của máy bơm sạc truyền thống giảm đáng kể: giảm từ 85 % @ RT xuống chỉ còn 40 % @ - 40 độ. Bơm sạc như từ 3. 3V lên 12V, cần tăng dòng điện đầu vào lên tới 50 mA, khi đạt đến -40 độ C, tổng công suất tiêu thụ của toàn hệ thống tăng gần 150%. Một số dự án cảm biến công nghiệp nhất định, cắt giảm mức tiêu thụ điện năng 60% ở mức -40 độ C nhờ sử dụng bộ chuyển đổi DC–DC bên ngoài đã cải thiện mức hiệu suất 88%.
Đối lập với sự cân bằng của chu kỳ nhiệm vụ và tốc độ khung hình
Để ngăn chặn sự đóng băng của các phân tử tinh thể lỏng, cần phải tăng tốc độ khung hình của ổ đĩa từ giá trị thông thường là 32 Hz lên đến 128 Hz, đồng thời chúng ta cần giảm chu kỳ làm việc của nó xuống 1/2 để mức tiêu thụ điện năng tổng thể của nó có thể được kiểm soát. Thử nghiệm thiết bị đầu cuối giám sát chuỗi lạnh chỉ ra rằng việc sử dụng chu kỳ nhiệm vụ + 1/2 tốc độ khung hình 128hz có thể có mức tiêu thụ điện cao nhất lên tới 380 mw. Tuy nhiên, điều này cho phép chúng tôi giảm độ trễ hiển thị từ 500 mili giây xuống chỉ còn 80 mili giây và đáp ứng các yêu cầu cảnh báo theo thời gian thực.
Chi phí điện năng cho công nghệ tăng tốc
Điện áp xung=1.5 * điện áp trạng thái ổn định được áp dụng trong quá trình chuyển đổi giữa các mã trên bất kỳ một phân đoạn nào và được duy trì trong suốt quá trình chuyển đổi (3 - 5 ms), điều này sẽ tăng tốc quá trình ghim phân tử nhưng cũng làm tăng công suất đỉnh được sử dụng. Theo số đo thực tế của một số đồng hồ đo điện, sau khi sử dụng công nghệ truyền động quá-, mã chuyển đổi một đoạn ở nhiệt độ -40 độ C đã tăng từ 80 mW lên 120 mW tuy nhiên thời gian cập nhật hiển thị hoàn chỉnh lại giảm từ 1,2 giây xuống 150 mili giây.
Giải pháp cấp hệ thống để tối ưu hóa năng lượng: Từ cải tiến vật liệu đến giải pháp thuật toán
Tiến bộ mới trong ứng dụng vật liệu tinh thể lỏng chống đông
Đối với hợp chất tinh thể lỏng perfluorinated Tg (chẳng hạn như cyclohexylbiphenyl fluoride) dưới -60 độ và độ nhớt của nó ở -40 độ chỉ là 250cP (1/4 tinh thể lỏng thông thường). Và sau khi chúng tôi sử dụng thiết bị này, nó khiến điện áp điều khiển cho một thiết bị khoa học vùng cực khác mà họ sử dụng giảm xuống, từ cần 12 vôn để có thể hoạt động đến mức có thể chạy trên 8 vôn thay vào đó khiến mức sử dụng điện giảm đi khoảng một nửa hoặc 56% so với trước đây. Thêm vào khoảng 5%-10% tinh thể lỏng chuỗi bên siloxane để giảm độ nhớt thêm 15%-20% và giảm thời gian lật phân tử xuống quá 60 mili giây.
Thiết kế điện cực được điều khiển bởi cấu trúc micro/nano
Thông qua việc tạo ra quang khắc các cấu trúc giống như vết sưng rất nhỏ-trên lớp dẫn điện trong suốt được gọi là ITO, cường độ điện trường cục bộ (E=U/d) được tăng cường, giảm điện áp cần thiết khoảng 30 phần trăm. Trong một số thử nghiệm HMI nhất định cho dự án được thực hiện trong công nghiệp, khi sử dụng điện cực micro và nano, người ta thấy rằng mức tiêu thụ điện ở mức -40 độ đã giảm từ 450mW xuống 320mW, tương ứng với mức giảm 29%.
CÔNG NGHỆ NHIỆT XUNG CẤP MILL GIÂY
Màng sưởi graphene chiếm 1/4 diện tích màn hình. Gắn nó vào phía sau màn hình LCD để làm nóng khu vực gần đó theo xung 10 mili giây với tỷ lệ nhiệm vụ là 10%, đưa chúng ta từ -40 độ đến -20 độ . Những con số thực tế của một dự án đồng hồ thông minh thực tế cho thấy ngay cả một hệ thống sưởi nhỏ cũng tiêu thụ ít hơn 45mW; tuy nhiên, nó lại giảm điện áp truyền động bằng cách tăng từ 12V xuống 8V - khiến tổng mức tiêu thụ điện năng giảm 60%!
Thuật toán làm mới theo hướng sự kiện
Thiết kế cơ chế làm mới theo yêu cầu-cho ký tự hiển thị "cập nhật tĩnh + đột ngột" trong thiết bị IoT: được làm mới 10 giây một lần khi thiết bị ở trạng thái tĩnh, cập nhật đột ngột sẽ chuyển thành làm mới nhanh 128Hz. Thuật toán thử nghiệm thiết bị đầu cuối hậu cần chuỗi lạnh giúp giảm mức tiêu thụ điện năng trung bình từ 150mW xuống 80mW và kéo dài tuổi thọ pin thêm 90%.
Trường hợp ứng dụng công nghiệp: Nghiên cứu khoa học vùng cực & chuỗi lạnh công nghiệp.
Cảm biến nghiên cứu khoa học vùng cực
Một trạm nghiên cứu khoa học ở Nam Cực đã sử dụng một loại thiết bị cảm biến nhiệt độ nhất định sử dụng loại hợp chất tinh thể lỏng axit perfluorocarboxylic này cùng với loại điện cực nano vi mô đặc biệt này được thiết lập để có thể cung cấp cập nhật hiển thị hoàn chỉnh cứ sau 150 mili giây trong một môi trường xung quanh nơi bầu không khí bên ngoài có thể giảm xuống tới -50 độ C mà không tiêu tốn quá 180 miliwatt năng lượng trong khi ở đó, cộng với việc chúng được tắt nguồn từ hai pin AA kéo dài nhiều nhất là gần hai năm trong điều kiện bình thường.
Thiết bị đầu cuối giám sát dây chuyền lạnh công nghiệp
Một công ty hậu cần chuỗi lạnh cụ thể đã sử dụng giải pháp lớp ấm graphene+đổi mới theo định hướng ngẫu nhiên, công ty này đã giảm mức tiêu thụ điện năng trung bình xuống dưới một nửa, giảm 120mW ở môi trường -25 độ xuống còn 65mW, đồng thời, nó đã kéo dài thời gian thay pin của chúng tôi khoảng 2 tháng thành khoảng thời gian 4-5 tháng.
Hệ thống thiết bị tàu vũ trụ
Một số loại thiết bị phát hiện không gian sâu sử dụng kỹ thuật ánh sáng ngược chấm lượng tử+làm mờ động, thông qua việc điều chỉnh độ sáng thay đổi tùy theo điều kiện ánh sáng xung quanh (-100 độ - 80% ở 1000lux, -25% ở 50lux), giảm mức sử dụng năng lượng ánh sáng ngược từ 45w đến 15w, dẫn đến tỷ lệ giảm tổng thể là 67%.
