Nel difficile settore dei chioschi automatici per esterni, la scelta del touch screen per esterni giusto è fondamentale per il vostro successo. Riconosciamo gli ostacoli unici che dovete affrontare: garantire la durata e la funzionalità in presenza di variazioni di temperatura estreme non è un'impresa da poco. Noi di Interelectronix abbiamo dedicato anni a padroneggiare queste complessità e a fornire soluzioni in grado di superare la prova del tempo. Se state prendendo in considerazione touch screen di dimensioni superiori a 15,6 pollici (396,24 mm) per i vostri chioschi, è essenziale capire come l'espansione termica possa influire sul vostro investimento. Scopriamo perché optare per uno schermo più piccolo potrebbe essere la scelta più intelligente.

L'espansione termica e i suoi effetti sui touch screen di grandi dimensioni

Capire l'espansione termica negli ambienti esterni

I chioschi all'aperto sono esposti a sbalzi di temperatura che vanno da 30°C a +80°C (da -22°F a +176°F), una fluttuazione di 110 Kelvin (110°C o 198°F). I materiali si espandono quando vengono riscaldati e si contraggono quando vengono raffreddati, un fenomeno noto come espansione termica. Questo fenomeno può portare a sollecitazioni meccaniche, disallineamento dei componenti e, in ultima analisi, a un guasto del dispositivo.

Materiali diversi si espandono a velocità diverse

La velocità di espansione dei materiali è quantificata dal loro coefficiente di espansione termica lineare (α). Un coefficiente più alto indica che un materiale si espande maggiormente per un determinato aumento di temperatura.

Tabella dei coefficienti di espansione termica

MaterialeCoefficiente di espansione termica (α) per KelvinNote
Vetro9 x 10-6Comunemente utilizzato nei pannelli touch screen
PET (pellicola di poliestere)70x 10-6Utilizzato in alcune sovrapposizioni di touch screen
Inchiostro d'argento18 x 10-6Utilizzato per le tracce conduttive su PET
Alluminio (telaio)23 x 10-6Materiale comune per il telaio dei chioschi
Acciaio (telaio)12 x 10-6Materiale alternativo per il telaio

Calcolo dell'espansione termica

L'espansione termica lineare (ΔL) si calcola utilizzando:

ΔL = α x L0 x ΔT

Dove:

  • α = coefficiente di espansione lineare
  • L0 = Lunghezza originale
  • ΔT = variazione di temperatura (110 K)

Calcoli dell'espansione termica

Di seguito è riportata una tabella che riassume l'espansione termica per ciascun materiale e dimensione del retino su una variazione di temperatura di 110 K (110°C o 198°F).

MaterialeDimensioni dello schermoL0 (mm)Espansione ΔL (mm)Espansione ΔL (pollici)
Vetro15,6 pollici3450.341550.01345
Vetro23,8 pollici5270.521730.02054
PET15,6 pollici3452.65650.10464
PET23,8 pollici5274.05890.15985
Inchiostro d'argento15,6 pollici3450.682650.02688
Inchiostro argento23,8 pollici5271.049940.04133
Telaio in alluminio15,6 pollici3450.872850.03436
Telaio in alluminio23,8 pollici5271.333310.05250
Telaio in acciaio15,6 pollici3450.45540.01793
Telaio in acciaio23,8 pollici5270.695640.02738

Espansione differenziale tra i materiali

Le differenze di espansione tra i materiali possono provocare sollecitazioni meccaniche e guasti.

Differenza di espansione tra PET e inchiostro argentato

Dimensioni dello schermoEspansione del PET (mm)Espansione dell'inchiostro argentato (mm)Differenza (mm)Differenza (pollici)
15,6 pollici2.65650.682651.973850.07776
23,8 pollici4.05891.049943.008960.11852

Implicazioni dell'espansione differenziale

Espansione differenziale

I diversi tassi di espansione tra materiali come il PET e l'inchiostro d'argento possono causare notevoli sollecitazioni meccaniche all'interno del gruppo touch screen. Quando il substrato in PET si espande di più rispetto alle tracce di inchiostro d'argento, si esercita una tensione sui percorsi conduttivi. Questa discrepanza nei tassi di espansione crea forze di tensione e compressione che possono deteriorare l'integrità strutturale del touch screen nel tempo, soprattutto in caso di cicli di temperatura ripetuti.

Incrinatura dell'inchiostro d'argento

Nei touch screen in PET, l'inchiostro argentato utilizzato per le tracce conduttive è suscettibile di incrinarsi a causa dell'espansione differenziale tra l'inchiostro e il substrato in PET. La significativa differenza di espansione (fino a 1,97 mm per uno schermo da 15,6 pollici) può causare la rottura dell'inchiostro argentato. Le tracce conduttive incrinate interrompono i percorsi elettrici necessari per la funzionalità tattile, causando una risposta intermittente o il completo fallimento del touch screen.

Integrità della guarnizione

Le differenze di espansione termica possono compromettere le guarnizioni che proteggono i componenti interni del chiosco dai fattori ambientali. Poiché i materiali si espandono e si contraggono a velocità diverse, le guarnizioni possono allungarsi, deformarsi o rompersi. Questa rottura permette a umidità, polvere e altri agenti contaminanti di infiltrarsi nel chiosco, danneggiando potenzialmente i componenti elettronici sensibili e riducendo la durata complessiva dell'apparecchiatura. Il mantenimento dell'integrità delle guarnizioni è fondamentale per un funzionamento affidabile all'aperto.

Schermi più grandi amplificano il problema

Maggiore espansione

Con l'aumento delle dimensioni fisiche del touch screen, aumenta anche la quantità assoluta di espansione e contrazione. Uno schermo più grande subirà variazioni di dimensioni più significative a parità di fluttuazione di temperatura rispetto a uno schermo più piccolo. Questa maggiore espansione amplifica le sollecitazioni meccaniche nei punti di montaggio e lungo le interfacce dei materiali, aumentando il rischio di crepe, deformazioni e altri cedimenti strutturali che possono compromettere la funzionalità del chiosco.

Disadattamento dei materiali

Con schermi più grandi, la disparità dei coefficienti di espansione termica tra i diversi materiali diventa più pronunciata con l'aumentare delle distanze. Quanto più grandi sono le dimensioni, tanto più evidenti sono gli effetti dei materiali che si espandono e si contraggono a velocità diverse. Questo disallineamento può portare a un disallineamento dei componenti, alla formazione di spazi vuoti tra le parti e a una maggiore sollecitazione di adesivi e dispositivi di fissaggio, tutti fattori che compromettono l'integrità strutturale e le prestazioni del chiosco.

Vantaggi degli schermi più piccoli

Scegliendo schermi touch screen da 15,6 pollici (396,24 mm) o più piccoli:

Riduzione dello stress termico

Gli schermi più piccoli subiscono una minore espansione termica grazie alle loro dimensioni ridotte, il che significa che la variazione assoluta delle dimensioni con le fluttuazioni di temperatura è ridotta al minimo. Ciò comporta una minore sollecitazione meccanica dei materiali e dei componenti del chiosco. Limitando la quantità di espansione e contrazione, gli schermi più piccoli aiutano a prevenire lo sviluppo di fratture da stress, deformazioni o altri problemi strutturali che possono derivare dai cicli termici.

Durata migliorata

La riduzione delle sollecitazioni meccaniche e la migliore compatibilità dei materiali negli schermi più piccoli contribuiscono ad aumentare la durata. Con una minore espansione differenziale, il rischio di rottura dei componenti a causa di incrinature o disallineamenti è minore. Ciò significa che è più probabile che il touch screen mantenga la sua integrità e funzionalità nel tempo, anche se sottoposto a condizioni esterne difficili. Una maggiore durabilità si traduce in una maggiore durata e in una minore necessità di manutenzione.

Efficienza dei costi

Gli schermi più piccoli spesso richiedono meno investimenti in materiali specializzati o soluzioni ingegneristiche complesse per mitigare i problemi di espansione termica. La semplicità del design consente di utilizzare materiali e metodi di assemblaggio standard, riducendo i costi di produzione. Inoltre, la minore probabilità di guasti meccanici si traduce in minori spese per riparazioni, sostituzioni o tempi di inattività. In generale, la scelta di uno schermo di dimensioni ridotte può comportare un notevole risparmio sui costi sia iniziali che nel corso della vita operativa del chiosco.

Perché Interelectronix

La scelta delle dimensioni del touch screen è molto più di una preferenza di design: è una decisione che influisce sull'affidabilità e sulla longevità dei chioschi per esterni. Noi di Interelectronix conosciamo bene le sfide poste dall'espansione termica e abbiamo l'esperienza per guidarvi verso le soluzioni migliori. Lavoriamo insieme per creare chioschi che non solo soddisfino le vostre esigenze, ma che siano anche resistenti alle intemperie. Contattateci oggi stesso e facciamo il passo successivo per dare vita alla vostra visione.

Christian Kühn

Christian Kühn

Aggiornato a: 08. October 2024
Tempo di lettura: 10 minuti