Авторские права © 2020-2021 Shenzhen CDTech Electronics LTD. Все права защищены. Карта сайта. Разработано iwonder.cn
Взрывозащищенные ЖК-дисплеи для опасных зон проектируются с учетом контроля энергии воспламенения, температуры поверхности, статического заряда, целостности корпуса и способа установки. Безопасное решение — это не просто прочный монитор в металлическом корпусе. Оно должно соответствовать классификации опасной зоны объекта, утвержденной концепции защиты, сертифицированным компонентам и проходить полную проверку на системном уровне.
ЖК-дисплей безопасен в опасной зоне только в том случае, если его конструкция полностью исключает воспламенение окружающей газовой, парообразной или пылевой атмосферы. Это может включать в себя искробезопасность, взрывозащищенные или огнестойкие корпуса, повышенные меры безопасности, продувку, герметизацию или сертифицированную комбинацию методов.
Стандартная промышленная TFT-панель не обязательно подходит для нефтеперерабатывающего завода, подземной шахты, химического производства или топливозаправочной станции. Панель может надежно работать в условиях высоких температур, вибрации и влажности, но при этом представлять неприемлемый риск возгорания из-за своей силовой цепи, инвертора, разъемов, поврежденного кабеля или накопленного электростатического заряда.
Рассмотрение проекта следует начинать с определения местоположения объекта, представляющего историческую ценность, а не с размера дисплея. Инженеры должны подтвердить следующее:
Опасное вещество: газ, пар, жидкий пар или горючая пыль.
Классификация зоны: зона ATEX, зона IECEx или североамериканский класс/подразделение.
Группа газов или группа пыли.
Требуемый температурный класс или максимальная температура поверхности.
Независимо от того, является ли дисплей стационарным, портативным, ручным или сервисным оборудованием.
Предполагаемые условия эксплуатации и возникновения неисправностей.
Ключевое различие заключается в том, что «взрывозащищенный» описывает цель защиты, а не универсальную конструкцию изделия. Дисплей класса I, подразделение 2, предназначенный для зоны, где опасные газы присутствуют только в нештатных ситуациях, не обязательно подходит для зоны ATEX 1. Аналогично, сенсорный дисплей, предназначенный для газовой атмосферы, может быть непригоден для работы в условиях наличия проводящей пыли без отдельной оценки.
Искробезопасность ограничивает электрическую и тепловую энергию таким образом, что неисправность или нормальная работа не могут высвободить достаточно энергии для воспламенения опасной атмосферы. Она контролирует источник воспламенения, а не полагается только на прочный корпус для сдерживания взрыва.
При проектировании искробезопасного TFT-дисплея необходимо учитывать каждую цепь, подключенную к взрывоопасной зоне: питание дисплея, питание подсветки, контроллер сенсорного экрана, USB-порт, последовательный интерфейс, Ethernet-канал, клавиатура, проводка датчиков и внешние разъемы.
Основная концепция проста: ограничить напряжение, ток, мощность, емкость и индуктивность таким образом, чтобы накопленная энергия оставалась ниже порога воспламенения для указанной группы газов или пыли. Инженерная работа не так проста, поскольку каждый кабель, разъем, конденсатор, индуктор и путь повреждения могут повлиять на окончательный расчет энергии.
Концептуальная схема обеспечения искробезопасности может выглядеть следующим образом:
Источник питания для безопасной зоны textSafe Area │Сертифицированный барьер/изолятор IS │Твердотельный ограничитель тока │Ограничитель напряжения + координация предохранителей │Схема управления питанием TFT-дисплея ├── Контроллер дисплея ├── Драйвер подсветки ├── Сенсорный интерфейс └── Сертифицированные внешние входы/выходы
Твердотельный ограничитель тока — это не обычный «защитный резистор». Он должен вести себя предсказуемо при перегрузке, коротком замыкании, переходных процессах, обратном подключении и выходе из строя компонентов. Конструкция, которая кажется безопасной при нормальной работе на стенде, может стать небезопасной, если транзистор выйдет из строя из-за короткого замыкания, конденсатор накопит избыточную энергию или кабель создаст слишком большую индуктивность.
В практической разработке дисплеев схема подсветки часто заслуживает особого внимания. ЖК-системы с высокой яркостью могут потреблять значительную мощность, в то время как искробезопасность устанавливает строгие ограничения на энергопотребление. Это создает реальный компромисс между яркостью, размером экрана, архитектурой подсветки и стратегией сертификации для взрывоопасных зон.
Выбор оптимального метода защиты зависит от классификации помещения, требуемых характеристик дисплея, потребностей в техническом обслуживании и местных правил сертификации. Искробезопасность часто привлекательна для интерфейсов с низким энергопотреблением, в то время как взрывозащищенные, продуваемые или защищенные корпуса могут подойти для более крупных и ярких дисплейных систем.
Для сенсорного экрана, сертифицированного по стандарту ATEX, корпус, стекло, кабельный ввод, сенсорный датчик, контроллер и процесс склеивания должны быть оценены в соответствии с применимой концепцией защиты. Недостаточно приобрести корпус, соответствующий стандарту ATEX, и установить в него несертифицированный коммерческий планшет или монитор.
Для дисплеев класса 1, подразделения 2, условия установки могут допускать большую гибкость, чем для дисплеев подразделения 1 или зоны 1, но устройство все равно необходимо выбирать и устанавливать в соответствии с фактической классификацией зоны. Избыточная защита может увеличить стоимость и вес. Недостаточная защита может привести к серьезным нарушениям соответствия требованиям и безопасности.
Компания CDTech может предложить модули TFT LCD-дисплеев, сенсорные дисплеи и решения HDMI для интеграционных проектов, изготовленные по индивидуальному заказу. Однако окончательная сертификация для взрывоопасных зон должна распространяться на готовый продукт и его предполагаемое использование, а не просто на отдельный компонент дисплея.
Герметичный металлический корпус может снизить воздействие опасных атмосфер, но это не делает дисплей автоматически взрывозащищенным или искробезопасным. В утвержденной конструкции корпуса должны быть учтены такие факторы, как предотвращение возгорания, тепловые потери, статический разряд, ввод кабелей, давление, коррозия и доступ для обслуживания.
Одно из наиболее распространенных заблуждений в проектах по размещению дисплеев во взрывоопасных зонах заключается в том, что достаточно толстого алюминиевого или нержавеющего стального корпуса. В действительности, конструкция корпуса сама по себе сопряжена с инженерными рисками.
Полностью герметичный корпус удерживает тепло. Подсветка TFT-дисплеев, преобразователи питания, процессоры и сенсорная электроника — все это создает тепловую нагрузку. Если внутреннее тепло не может безопасно отводиться, температура внешней поверхности корпуса может превысить допустимый класс. Дисплей может продолжать нормально функционировать, представляя при этом неприемлемый риск возгорания.
При проверке оборудования сложные случаи обычно связаны не с очевидными неисправностями. Речь идёт о конструкциях, которые исправно работают 20 минут в кондиционированном цехе, а затем перегреваются через несколько часов рядом с технологическим нагревателем или под прямыми солнечными лучами.
При разработке надежной стратегии ограждения следует учитывать:
Толщина металла, выбор материала и коррозионная стойкость.
В соответствующих случаях имеются пути распространения пламени или сертифицированные соединения.
Прочность смотрового окна и коэффициент теплового расширения.
Сжатие прокладки и химическая совместимость.
Кабельные вводы и неиспользуемые штекеры.
Заземление и выравнивание потенциалов.
Внутренние тепловые пути и температура внешней поверхности.
Контроль конденсации внутри герметичных корпусов.
Безопасный доступ для технического обслуживания и замены.
Модули дисплея CDTech могут быть интегрированы за химически стойким защитным стеклом и специально разработанными механическими конструкциями, но разработчик корпуса должен сохранить оптическую прозрачность, одновременно соблюдая температурные ограничения и требования сертификации.
Да, сенсорный экран можно использовать во взрывоопасной атмосфере, если его сенсорная технология, защитные слои, электроника и корпус разработаны в соответствии с сертифицированным решением для взрывоопасных зон. Сам по себе сенсорный датчик не определяет соответствие требованиям.
Проекционно-емкостные сенсорные экраны популярны благодаря поддержке мультитач-взаимодействия, прочному переднему стеклу и современным пользовательским интерфейсам. Однако они порождают вопросы проектирования, касающиеся проводящих слоев, энергии контроллера, электростатического разряда, работы в перчатках, поведения во влаге и сцепления между защитным стеклом и дисплеем.
Тактильное сопротивление может быть полезно в случаях, когда операторы носят толстые перчатки или когда достаточно простого одноточечного интерфейса. Оно также может упростить некоторые требования к интерфейсу, хотя его механический срок службы, оптическая прозрачность и тактильные ощущения могут быть менее подходящими для каждого применения.
В химической и нефтегазовой отраслях конструкция передней панели экрана часто сложнее, чем сам ЖК-дисплей. Защитное стекло должно выдерживать воздействие чистящих средств, углеводородов, абразивной пыли, ультрафиолетового излучения и многократной работы в перчатках. Защитное стекло, прошедшее косметический осмотр, может впоследствии выйти из строя из-за повреждения краев, деградации покрытия или чрезмерного напряжения вокруг крепежных винтов.
Для индивидуальных проектов HMI для взрывоопасных зон компания CDTech должна на начальном этапе получить информацию о требуемом размере экрана, целевой яркости, методе сенсорного управления, рабочей температуре, воздействии химических веществ, ограничениях при монтаже и пути сертификации. Изменения толщины защитного стекла или структуры сенсорного экрана, внесенные позднее, могут повлиять как на читаемость, так и на безопасность.
Мнение экспертов CDTech: «В проектах по созданию дисплеев для взрывоопасных зон самая дорогостоящая ошибка — это рассматривать сертификацию как последний этап закупки. Архитектура продукта должна строиться с учетом классификации с самого начала. Мы видели проекты, которые теряли месяцы из-за того, что высокая яркость подсветки, USB-порт, кабельный ввод или температура корпуса были выбраны до того, как была определена концепция защиты. Лучший подход — это зафиксировать требования к взрывоопасной зоне, определить метод защиты, составить карту всех путей питания и сигналов, а затем выбрать TFT-дисплей, сенсорную структуру, корпус и интерфейс. Дисплей — это лишь одна часть безопасной системы».
Производственные возможности CDTech позволяют создавать ЖК-дисплеи с индивидуальными размерами, яркостью, интеграцией сенсорного экрана и механической адаптацией. Для работы в опасных зонах такая гибкость наиболее ценна, когда она регулируется документированной системной спецификацией и проверяется ответственным органом по сертификации или квалифицированным инженером по работе в опасных зонах.
Перегрев, статическое электричество и неисправности кабелей следует предотвращать за счет комплексной электрической и механической конструкции, а не путем добавления одного защитного компонента рядом с источником питания. Каждая из этих опасностей может стать источником возгорания, даже если изображение на дисплее выглядит нормальным.
Управление тепловыделением начинается с расчета полного энергетического бюджета. Разработчики должны измерить потребление электроэнергии дисплеем, подсветкой, контроллером, сенсорным экраном и вспомогательными портами ввода-вывода при максимальной яркости и наихудшей температуре окружающей среды. Цель состоит не просто в том, чтобы снизить энергопотребление электроники ниже номинальных параметров компонентов; она заключается в поддержании сертифицированных пределов температуры внешней поверхности как в нормальных, так и в аварийных условиях.
Для контроля статического электричества необходимо, чтобы токопроводящие части были надлежащим образом соединены и заземлены в соответствии с утвержденными требованиями к установке. Защитные линзы, пластиковые рамки, взаимодействие с оператором, пыль, низкая влажность и процессы очистки — все это может способствовать электростатическому заряду. Антистатические материалы и покрытия могут помочь, но они должны быть совместимы с требованиями к окружающей среде и оптическим характеристикам.
Защита кабеля должна учитывать механические повреждения, выбор кабельного ввода, экранирование, изоляцию от силовых проводников и доступ к разъемам. На практике дисплей может покинуть завод с правильной внутренней проводкой, но стать не соответствующим требованиям во время установки из-за неправильного кабельного ввода, несертифицированного полевого разъема или поврежденного заземляющего проводника.
Наиболее эффективная спецификация перечисляет каждое внешнее соединение по отдельности: питание, видео, Ethernet, USB, последовательный порт, сенсорный экран, антенна и сервисный порт. Любой ненужный интерфейс следует удалить или физически заблокировать. Меньшее количество внешних соединений обычно означает меньшее количество вопросов сертификации и технического обслуживания.
В проектах следует использовать сертифицированные комплектные дисплеи, если сам дисплей будет установлен в секретной зоне, и для объекта требуется определенный, отслеживаемый путь утверждения. Интеграция стандартного ЖК-модуля в корпус, изготовленный на заказ, может быть целесообразна только в том случае, если вся готовая сборка будет оценена и сертифицирована.
Сертифицированный готовый дисплей позволяет снизить инженерную неопределенность, поскольку его корпус, электроника, интерфейсы, маркировка и температурные характеристики были оценены как отдельный продукт. Зачастую это наиболее практичный вариант для стандартных операторских терминалов, станций мониторинга и проектов модернизации.
Разработка индивидуального проекта может быть целесообразна, если дисплей должен соответствовать узкому вырезу в корпусе станка, необычной направляющей для полки, специализированной панели управления или корпусу фирменного измерительного оборудования. В этом случае заказчик проекта должен заложить в бюджет расходы на проверку проекта, тестирование, документацию, сертификацию и управление изменениями.
При принятии решения следует учитывать полную стоимость жизненного цикла:
Первоначальная себестоимость продукции.
Расходы на сертификацию и тестирование.
Сроки внесения инженерных изменений.
Наличие запасных частей.
Требования к техническому обслуживанию на местах.
Монтажные работы.
Документация и готовность к аудиту.
Сертификаты ISO9001, ISO14001, ISO13485 и IATF16949 подтверждают эффективность системы управления качеством и производственных процессов компании CDTech. Их не следует путать с сертификатами ATEX, IECEx или Class 1 Division 2, предназначенными для готовых дисплеев, предназначенных для взрывоопасных зон.
Перед запросом коммерческого предложения покупатели должны указать опасную зону, уровень защиты, условия окружающей среды, характеристики дисплея, интерфейсы, ограничения корпуса и необходимую сертификацию. Одной лишь фразы «взрывозащищенный ЖК-дисплей» недостаточно для проектирования или сертификации безопасного продукта.
В четкий пакет документов с запросом следует включить:
Классификация территории и применимые местные стандарты.
Информация о группах газов, паров или пыли.
Требуемый температурный класс или максимальная температура поверхности.
Размер экрана, разрешение, яркость и расстояние просмотра.
Требования к тактильным ощущениям, тип перчаток и условия использования во влажном состоянии.
Напряжение питания, видеовход, интерфейсы связи и длина кабелей.
Диапазон рабочих и температур хранения.
Требуется защита от проникновения влаги и химических веществ.
Материал корпуса, способ монтажа и допустимая глубина установки.
Необходимые разрешения, маркировка, документация и результаты испытаний.
Например, для 10-дюймового сенсорного дисплея, используемого на нефтеперерабатывающем заводе, может потребоваться совершенно иной подход, чем для 15-дюймового информационного дисплея, установленного в диспетчерской шахты. Оба устройства можно отнести к экранам для взрывоопасных зон, но их энергопотребление, корпус, взаимодействие с пользователем и требования к сертификации могут существенно различаться.
Четко сформулированные технические требования помогают компании CDTech и системному интегратору, работающему во взрывоопасных зонах, избежать перепроектирования, вызванного изменениями яркости, портов, глубины корпуса или рабочей температуры на поздних этапах.
Всегда ли искробезопасный дисплей лучше взрывозащищенного корпуса?
Нет. Искробезопасность очень эффективна для цепей с низким энергопотреблением, в то время как для более крупных систем с высокой яркостью может потребоваться другой сертифицированный метод защиты. Правильный выбор зависит от классификации помещения, потребляемой мощности, стратегии технического обслуживания и всей установки.
Можно ли разместить обычный HDMI-дисплей внутри корпуса, соответствующего стандарту ATEX?
Вполне возможно, но только если вся сборка спроектирована, оценена и сертифицирована для предполагаемой опасной зоны. Установка бытового или промышленного монитора внутри металлического корпуса не гарантирует автоматического получения изделия, соответствующего стандарту ATEX.
Означает ли IP65 или IP67, что дисплей взрывозащищенный?
Нет. Степень защиты IP определяет проникновение твердых частиц и воды при определенных условиях. Взрывозащита определяет риск возгорания в опасных средах. Изделие может иметь высокую степень защиты от проникновения, не соответствуя требованиям для взрывоопасных зон.
Почему сложно регулировать яркость дисплея в искробезопасных конструкциях?
Высокая яркость требует большей мощности подсветки, что может увеличить потребление электрической и тепловой энергии. Поэтому для обеспечения внутренней безопасности может потребоваться тщательный выбор подсветки, снижение энергопотребления, улучшенная оптика или другая концепция защиты.
Кто должен утверждать установку информационных стендов в опасных зонах?
Заявку должны рассмотреть ответственный инженер объекта, специалист по взрывоопасным зонам, системный интегратор и соответствующий орган по сертификации или инспекции. При принятии окончательного решения необходимо учитывать местные правила, классификацию объекта и документацию на сертифицированное оборудование.
Проект следует строить, начиная с классификации опасных зон: определить риски, выбрать концепцию защиты, контролировать энергопотребление и тепловыделение, а затем настроить ЖК-интерфейс в соответствии с этими ограничениями. Такая последовательность действий обеспечивает как безопасность, так и соблюдение сроков проекта.
В химических заводах, шахтах, нефтегазозаправочных станциях и других условиях, связанных с высокой воспламеняемостью, ЖК-дисплей ни в коем случае нельзя рассматривать как отдельное потребительское устройство. Его архитектура питания, сенсорный интерфейс, корпус, кабельные вводы, заземление, температура поверхности и процесс обслуживания — все это имеет значение.
Компания CDTech может оказывать поддержку в разработке специализированных TFT LCD, сенсорных экранов и HDMI-дисплеев для промышленного применения. Наиболее безопасный подход — это привлечение поставщика дисплеев, проектировщика корпусов, эксперта по сертификации и инженера на объекте на ранних этапах — до утверждения механической конструкции, системы питания и компоновки интерфейсов.
Суровые условия эксплуатации и прочные дисплеи
Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности и Условиями использования.