והבעיה האמיתית של העלייה בשימוש בחשמל בטמפרטורה נמוכה -: זו ההתלבטות הזו בין מעבר ממדינה למדינה עבור דברים של גבישים נוזליים.
הגידול האקספוננציאלי של צמיגות ה-LC כמו גם מתח הסף.
תנועת הגבישים הנוזליים נעצרת ביתר שאת בטמפרטורות נמוכות יותר; זה אקספוננציאלי. סוג TN של גבישים נוזליים רגילים יש צמיגות הגבוהה עד פי 8 מאשר ב-25 מעלות (-40 מעלות: 50cP, 400cP): זה לוקח הרבה יותר זמן להתהפכות של מולקולה, בערך פי 64. מעגל נהיגה רוצה לשמור על התגובות בקצב הזה, אז נגרום למתח שלנו לעבור משלושה וולט עד ל-12 וולט, מה שהופך את צריכת האנרגיה שלנו לגדולה פי שישה עשר מהמצב הנוכחי. על ידי שימוש בנתוני מדידה אמיתיים ממכשיר חקירה מדעי קוטבי אנו יכולים לראות שב-40 מעלות צלזיוס אם פשוט מגבירים את מתחי ההנעה שלהם, ניתן לראות עלייה בהוצאות החשמל בנתון של 120mW.
אפקט קיטוב הנובע מירידה בניידות היונים.
כאשר טמפרטורות נמוכות, יון מובי מופחת בגבישים הנוזליים מ-10⁻¹²cm² V/s ב-25 מעלות ומטה לנמוכים כמו 10⁻¹⁴cm² V/s בסביבות -40 מעלות, מה שגורם להצטברות השאר. קוטביות נגדית עם מעגלי הנעה בעלי פולסי קוטביות מתחלפים (דו-קוטביים). צריכת החשמל גדלה ב-30%. נבדקו איתו תרמוסטטים תעשייתיים והיה טשטוש ב-20 מעלות בקצב של 40% אבל כשהחליפו ל-Bipolar Drive לשיפור, נמצא שהוא צורך 45 mW יותר כוח אבל היה שיפור טוב מאוד לקראת היותו טוב יותר מהכונן החד קוטבי.
ולחמם/להתקרר. סרטים מקטבים יושפעו מחום/התקררות. חומרי איטום נתונים לחום/קירור.
בטמפ' נמוכה, יחס הכיווץ של המקטב הוא 0.3%/מעלה, מה שמוביל לירידת יעילות הקיטוב ל-80% ב--40 מעלות כשהיא 95% ב-25 מעלות. פיצוי אובדן האור עם עלייה בבהירות התאורה האחורית: 25%, ובכך להגדיל את צריכת החשמל של נוריות. מדידה מסוימת של פרויקט מכשיר{10}} מסוים במכונית חושפת לאחר היישום של מקטב PVA מבוסס פלואור, צריכת תאורה אחורית-ב-30 מעלות, מופחתת מ-120 mW ל-90 mW, שהיה ב-25%.
בעיית התאמה לטמפרטורה-נמוכה במעגל ההנעה, מבחירת חלקים ועד אופטימיזציה של צורה.
כמו צוק, יעילות משאבת המטען ירדה.
בטמפרטורות נמוכות יעילות ההמרה של משאבות טעינה מסורתיות יורדת משמעותית: מ-85% @ RT למטה ל-40% בלבד @ - 40 מעלות. משאבת טעינה כמו מ-3. 3V ל-12V, היא תזדקק לעליית זרם הכניסה עד ל-50 mA, כאשר -מגיעים ל-40 מעלות צלזיוס, צריכת החשמל הכוללת של המערכת כולה עולה בכמעט 150%. פרויקט חיישן תעשייתי מסוים, הוריד את צריכת החשמל ב-60% ב-40 מעלות צלזיוס עקב שימוש חיצוני בממיר DC-DC ששיפר את רמת היעילות ב-88%.
איזון מתנגד של מחזור עבודה וקצב פריימים
על מנת למנוע את הקפאת מולקולות הגביש הנוזלי, יש להגדיל את קצב הפריימים של הכונן מערכו האופייני של 32 הרץ ל-128 הרץ, ובמקביל עלינו להוריד את מחזור העבודה שלו ל-1/2 על מנת שצריכת החשמל הכוללת שלו תישאר בשליטה. בדיקות מסוף ניטור שרשרת קרה הצביעו על כך ששימוש בקצב פריימים של 128 הרץ + 1/2 מחזור עבודה יכול לקבל שיא צריכת הספק של עד 380 מגוואט, אולם הדבר מאפשר לנו להוריד את עיכוב התצוגה שלנו מ-500 אלפיות השנייה ל-80 אלפיות השנייה בלבד ולעמוד בדרישות ההתראה בזמן אמת{11}.
עלות כוח על טכנולוגיית אוברדרייב
מתח דופק=1.5 * מתח מצב יציב המופעל במהלך מעבר בין קודים על כל מקטע אחד ונשמר לאורך המתג (3 - 5 אלפיות השנייה), זה יאיץ את תהליך הפליפין של המולקולה אך גם יגרום לעלייה בהספק שיא בשימוש. לפי המדידות האמיתיות של מד הספק כלשהו, לאחר שימוש בטכניקת כונן מעל-, ב-40 מעלות צלזיוס החלפת קוד מקטע בודד עלה מ-80 mW ל-120 mW, אולם תקופת העדכון המלאה של התצוגה ירדה מ-1.2 שניות ל-150 מילישניות.
פתרון ברמת המערכת לאופטימיזציה של הספק: מחידוש חומרי ועד אלגורטים
התקדמות חדשה ביישומים של חומרי גביש נוזליים נגד קפיאה
עבור תרכובת גבישים נוזליים פרפלוריים Tg (כגון cyclohexylbiphenyl מופלר) היא מתחת ל-60 מעלות, והצמיגות שלה ב-40 מעלות היא רק 250cP (רבע מהגבישים הנוזליים הרגילים). ואחרי שהשתמשנו בחומר הזה, זה גרם למתח ההנעה של ציוד אחר של מדעי הקוטב הזה שהם משתמשים בו לרדת עד הסוף, כל הדרך מהצורך ב-12 וולט כדי להצליח לגרום לזה לעבוד ועד לאהוב את היכולת לרוץ על 8 וולט במקום, מה שגורם לצריכת החשמל להפסיק בערך חצי או 56 אחוז פחות מבעבר. הוסף בין 5%-10% גבישים נוזליים של שרשרת צד סילוקסן כדי להוריד את הצמיגות בעוד 15%-20% ולהוריד את זמני ההיפוך המולקולריים מעבר ל-60 אלפיות השנייה.
עיצוב אלקטרודה מונע על ידי מבני מיקרו/ננו
באמצעות יצירה פוטו-ליטוגרפית של מבנים זעירים מאוד-כמו בליטות על גבי השכבה המוליכה השקופה המכונה ITO, עוצמות השדה החשמלי המקומי (E=U/d) מתחזקות, ומפחיתות את המתח הדרוש בכ-30 אחוזים. בבדיקות HMI מסוימות עבור הפרויקט שבוצעו בתעשייה, כאשר נעשה שימוש באלקטרודה מיקרו וננו, ניתן לראות כי ב-40 מעלות צריכת החשמל בנהיגה ירדה מ-450mW ל-320mW המהווה ירידה של 29%
טכנולוגיית חימום דופק ברמה אלפית שניות
סרט חימום הגרפן תופס 1/4 משטח המסך. חבר אותו לחלק האחורי של פאנל LCD כדי לחמם את המקום הסמוך בפולסים של 10ms עם יחס חובה של 10% שמוביל אותנו מ--40 מעלות עד ל-20 מעלות. המספרים האמיתיים של פרויקט מונים חכמים מעידים על כך שגם חימום קטן צורך פחות מ-45mW; ובכל זאת, הוא מוריד את מתח ההנעה על ידי מעבר מ-12V ל-8V - מה שגורם לצריכת החשמל הכוללת לרדת ב-60%!
אלגוריתם רענון מונחה אירועים
עצב מנגנון רענון לפי דרישה עבור תו התצוגה "סטטי + עדכון פתאומי" במכשיר IoT: רענון כל 10 שניות כשהוא סטטי, עדכון פתאומי יהפוך לרענון מהיר של 128Hz. אלגוריתם בדיקת מסוף לוגיסטיקה של שרשרת קרה מפחית את צריכת החשמל הממוצעת מ-150mW ל-80mW ומאריך את חיי הסוללה ב-90%.
מקרה יישומי תעשייה: מחקר מדעי קוטב ושרשרת קירור תעשייתית.
חיישן מחקר מדעי הקוטב
תחנת מחקר מדעית באנטארקטיקה אימצה סוג מסוים של מכשיר חישת טמפרטורה המשתמש בתרכובת גבישית נוזלית מסוג חומצה פרפלואורו-קרבוקסילית יחד עם סוג מסוים של מיקרו ננו-אלקטרודה שהוגדרה על מנת להיות מסוגל לספק עדכון תצוגה מלא אחת ל-150 אלפיות השנייה בתוך סביבה שבה האטמוספרה החיצונית עלולה לצנוח עד ל-50 צלזיוס בלבד. אנרגיה בשווי מיליוואט גם כן, בנוסף הם מנותקים משתי סוללות AA שנמשכות כמעט שנתיים לכל היותר בתנאים רגילים.
רשתות קירור תעשייתיות ניטור מסופים
חברת לוגיסטיקת שרשרת קרה מסוימת השתמשה בפתרון חידוש-מונחה אירוע + שכבה חמה של גרפן, היא הפכה את ההוצאה הממוצעת להספק שלה לפחות מחצי, וירדה ב-120mW לאווירה של -25 מעלות עד ל-65mW וגם היא הרחיבה את זמן ההחלפה של הסוללות שלנו בסביבות חודשיים לתקופה של 4-5 חודשים.
מערכות מכשירי חללית
מכשיר כלשהו של גלאי חלל עמוק משתמש בתאורה אחורית קוונטית + טכניקות עמעום דינמי, באמצעות התאמת הבהירות המשתנה בהתאם לתנאי התאורה הסביבתיים (-100 מעלות - 80% ב-1000 לוקס, -25% ב-50 לוקס), הפחתת צריכת החשמל בתאורה אחורית ב-45w ל-15%, תוצאה כוללת של 6%.
