انتقل إلى المحتوى

عتاد إنترنت الأشياء عند 50 درجة: لماذا مدى الحرارة في الكتالوج ليس هو المدى الذي ينطبق فعلا

بقلم سعيد باعطية · تاريخ النشر:

الجواب المختصر

مدى الحرارة المطبوع في كتالوج جهاز التتبع يستثني بطاريته عادة. فشركة Teltonika تسمي ذلك السطر "درجة حرارة التشغيل بدون البطارية"، وتصنف الجهاز FMC920 عند ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة بدون الخلية، لكن عند ‎-20‎ إلى ‎+40‎ فقط مع تركيبها، فالجهاز المعلن أنه يتحمل ‎+85‎ سقفه الفعلي أدنى من حرارة صيف الخليج.

أهم النقاط

  • تسمي Teltonika السطر المعلن "درجة حرارة التشغيل بدون البطارية"، فرقم ‎+85‎ مستثن للبطارية بالتعريف.
  • تطبع صفحة FMC920 التصنيفين في جدول واحد: ‎-40‎ إلى ‎+85‎ بدون البطارية، و‎-20‎ إلى ‎+40‎ معها.
  • الشحن والتفريغ حدان منفصلان على الخلية نفسها، يتوقف الشحن عند ‎+45‎ بينما يستمر التفريغ إلى ‎+60‎.
  • تصنيف IP يقيس الغبار والسوائل فقط؛ ولا تغطي IEC الحرارة في رمز IP إطلاقا.
  • لون الحاوية أكبر عامل قابل للتحكم في الشمس المباشرة: الأسود يمتص ‎0.97‎ من الإشعاع الشمسي الساقط والأبيض ‎0.14‎.

01التصنيف المطبوع والتصنيف المنطبق

تقتبس كل كتالوجات أجهزة التتبع وقوائم الموزعين تقريبا مدى حرارة تشغيل واحدا، وهذا الرقم لعائلتي FMC وFMB من Teltonika هو ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة. لكن ويكي الشركة المصنعة نفسها لا تعرضه كرقم واحد. فالسطر مسمى حرفيا "درجة حرارة التشغيل بدون البطارية" في القالب المصدري لعائلة FMC6xx، وهذا يجعل الرقم المعلن مستثنيا للبطارية بالتعريف لا بالتأويل. وصفحة FMC920 هي الحالة الأوضح لأنها تطبع القيمتين جنبا إلى جنب في الجدول نفسه: ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة بدون البطارية، و‎-20‎ إلى ‎+40‎ درجة مع تركيبها. وهذا خفض بمقدار ‎45‎ درجة في الحد الأعلى، سببه بالكامل تركيب مكون يشحن الجهاز به. ولمشتر في الرياض أو الدمام ليست هذه حاشية، لأن السقف الفعلي كما يشحن الجهاز يقع أدنى من الحرارة المحيطة التي سيلقاها كل عصر صيفي.

02الشحن والتفريغ حدان مختلفان

تحمل الخلية الداخلية جدولها الخاص، ويحتوي على حدين حراريين متمايزين لا حدا واحدا. فعلى FMC920 وFMC003، تصنف بطارية الليثيوم أيون سعة ‎170‎ ملي أمبير ساعة للشحن بين ‎0‎ و‎+45‎ درجة وللتفريغ بين ‎-20‎ و‎+60‎ درجة. والفجوة بينهما ‎15‎ درجة، ولها نتيجة يسهل تفويتها عند قراءة ورقة المواصفات كرقم نجاح أو فشل واحد: توجد نطاق حراري يستمر فيه الجهاز في العمل والإرسال على طاقة البطارية بينما لم يعد مسموحا له بتجديد تلك البطارية. والوحدة في ذلك النطاق لا تفشل بصوت عال. بل تواصل العمل، وتنزل رصيدها المخزون تدريجيا، ثم تصمت لاحقا، وعندها يبدو الانقطاع كمشكلة شبكة أو برنامج ثابت لا كمشكلة حرارية. ويستخدم FMC650 كيميائية مختلفة، حزمة نيكل هيدريد فلزي سعة ‎550‎ ملي أمبير ساعة، ويسرد جدول ويكيه نافذة شحن فقط، وهي مرة أخرى ‎0‎ إلى ‎45‎ درجة.

03لماذا حد الخلية كيميائي لا اختيار مصنع

من المعقول الاشتباه في هامش تحفظي من المصنع، لكن السقف نفسه يظهر في أدبيات الليثيوم أيون العامة. فتنص Battery University على أن الليثيوم أيون يمكن شحنه سريعا من ‎5‎ إلى ‎45‎ درجة، بأفضل نتائج بين ‎10‎ و‎30‎ درجة، وتلاحظ أن كثيرا من الشواحن يمنع الشحن فوق ‎50‎ درجة كليا. ويعرف المصدر نفسه البطارية المقيمة فوق ‎30‎ درجة بأنها في حرارة مرتفعة، وهي عتبة تتجاوزها حرارة الخليج معظم العام، ما يعني أن الأجهزة المنشورة هناك تعمل دائما داخل نظام التدهور المتسارع لا أنها تزوره أحيانا. والنتيجة قابلة للقياس في السعة المحتفظ بها. فالخلية المشحونة بالكامل والمحفوظة عند ‎25‎ درجة تحتفظ بنحو ‎80‎ بالمئة من سعتها بعد سنة؛ وعند ‎40‎ درجة يهبط ذلك إلى نحو ‎65‎ بالمئة؛ وعند ‎60‎ درجة يبلغ نحو ‎60‎ بالمئة بعد ثلاثة أشهر فقط. ولذلك يستهلك تخزين قطع الغيار في مستودع غير مكيف عمرها التخزيني قبل تركيب الجهاز إطلاقا.

04حد التخزين الذي يقصر بمرور الوقت

يضيف جدول بطارية FMC920 تفصيلا تسقطه معظم مقارنات المواصفات كليا: فحرارة التخزين المسموحة ليست نطاقا واحدا بل تعتمد على مدة التخزين. فالويكي يسرد ‎-20‎ إلى ‎+45‎ درجة لشهر واحد من التخزين، و‎-20‎ إلى ‎+35‎ درجة لستة أشهر. ويهبط السقف ‎10‎ درجات مع امتداد المدة، وهذا يقلب الطريقة المعتادة التي يقرأ بها فريق الشراء مواصفة حرارية، كمظروف ثابت يقع المكون داخله أو لا. وهنا يضيق المظروف كلما طال انتظار القطعة. ولأسطول يحتفظ بأجهزة تتبع احتياطية ضد الأعطال، يحول ذلك ظروف المستودع إلى متغير حقيقي: فصندوق وحدات محفوظ عبر صيف خليجي في مستودع غير مبرد يقع خارج مواصفة الستة أشهر، وأرقام السعة في القسم السابق تصف ما يكلفه ذلك. وطلب قطع الغيار بدفعات أصغر وأكثر تكرارا جواب أرخص من تبريد مستودع.

05لماذا يفشل جهازان بالتصنيف نفسه بطريقتين مختلفتين

لأن الحد الملزم يقع على الخلية لا على الحاوية، فكيميائية البطارية تحدد نمط العطل، والأسطول يملك عادة أكثر من واحدة. فيحمل FMC920 وFMC003 كلاهما خلية ليثيوم أيون سعة ‎170‎ ملي أمبير ساعة بحدي الشحن والتفريغ الموصوفين أعلاه. أما FMC650، الموضوع كجهاز التتبع المهني في المجموعة، فيحمل بدلا من ذلك حزمة نيكل هيدريد فلزي سعة ‎550‎ ملي أمبير ساعة عند ‎8.4‎ إلى ‎10.0‎ فولت، وينشر جدول ويكيه رقما حراريا واحدا فقط لها: حرارة شحن من ‎0‎ إلى ‎45‎ درجة. ولا يظهر أي سطر تفريغ أو تخزين لتلك الحزمة إطلاقا، وهذا فرق توثيق لا ضمان فيزيائي، فغياب حد تفريغ منشور ليس دليلا على حد أوسع. وأي مقارنة شراء تقرأ سطر الجهاز فقط ستستنتج أن هذه الأجهزة الثلاثة متطابقة حراريا. واقرأ سطور الخلية فهي ثلاثة مكونات مختلفة بثلاثة مظاريف منشورة مختلفة.

06تصميم هامش التبريد لا الحالة المتوسطة

عندما تحتاج حاوية تبريدا نشطا فعلا، يصبح السؤال ما الظروف التي تحجم لها، وتجيب الورقة البيضاء من nVent على ذلك صراحة لا تاركة إياه للتقدير. فافتراضاتها المعلنة لأسوأ حالة هي ثلاث جهات مضاءة، ولا رياح، وحرارة سماء تساوي المحيط، وفوق تلك الافتراضات توصي باختيار نظام بسعة إضافية ‎25‎ بالمئة. وكل من تلك الافتراضات الثلاثة يصف تركيبا خليجيا حقيقيا لا تجريدا متشائما: فالحاوية المثبتة على عمود أو سطح تتلقى الشمس فعلا على أكثر من وجه خلال اليوم، وهواء الصحراء الساكن يزيل فعلا حد الحمل الذي كان الحساب سيمنحه، والسماء الصافية عند حرارة المحيط تزيل المصرف الإشعاعي. والتحجيم على يوم متوسط والأمل في أن يستوعب الهامش الفرق يقلب المنهج، لأن الهامش موجود لتغطية تفاوت المكونات والتعتيق، لا لتغطية حالة تصميم اختيرت بتفاؤل مفرط.

07تصنيف IP لا يقول شيئا عن الحرارة

تحتاج التطبيقات الخليجية إحكاما ضد الغبار، وIP67 هو الجواب المعتاد. ويجدر الدقة في ما يشهد به ذلك التصنيف. فتنص IEC، الجهة المالكة لرمز IP، على أن الرقم الأول يقيس الحماية من الأجسام الصلبة على مقياس من ‎0‎ إلى ‎6‎، والثاني يقيس الحماية من السوائل على مقياس من ‎0‎ إلى ‎9‎. ولا تظهر الحرارة في أي من الرقمين. ولذلك لا يحمل جهاز IP67 أي ضمان لتحمل الحرارة من ذلك التصنيف إطلاقا، وقد تتنازع الخاصيتان: فالإحكام الذي يمنع دخول الغبار يمنع أيضا التبريد بالحمل، فالحاوية التي تلبي متطلب الغبار على أفضل وجه هي التي تحبس الحرارة على أفضل وجه. والخطأ هو معاملة IP والحرارة كدرجة "متانة" واحدة مركبة، لأنهما مواصفتان مستقلتان تطبعان بجوار بعضهما بالمصادفة.

08الحمل الشمسي ولون الصندوق

للحاوية في الشمس المباشرة، يضيف الإشعاع الساقط حرارة فوق حرارة الهواء. وتعطي الورقة البيضاء للحاويات من nVent الثابت الشمسي فوق الغلاف الجوي ب‎1366‎ واط لكل متر مربع، والقيمة القصوى النمطية على سطح أفقي ب‎1044‎ واط لكل متر مربع، ملاحظة أن قيما أعلى ممكنة في مناخات مرتفعة صافية جافة، وهي فئة المناخ نفسها لداخل السعودية. ومقدار ما يصبح حرارة من ذلك يعتمد بشدة على التشطيب. وتجدول الورقة نفسها معاملات الامتصاص الشمسي: فالأسود يمتص ‎0.97‎ من الإشعاع الشمسي الساقط، والرمادي الغامق ‎0.95‎، والرمادي المتوسط ‎0.75‎، والرمادي الفاتح ‎0.50‎، والكريمي ‎0.25‎، والأبيض ‎0.14‎. والفرق بين الأسود والأبيض قريب من سبعة أضعاف، وهذا يجعل التشطيب أكبر عامل مفرد قابل للتحكم لصندوق محكم في الشمس. وافتراضات الورقة المعلنة لأسوأ حالة عند تقييم حاوية هي ثلاث جهات مضاءة، ولا رياح، وحرارة سماء تساوي المحيط، وتوصي باختيار تبريد بسعة إضافية ‎25‎ بالمئة.

09الحرارة تتلف البيانات لا الجهاز فقط

تقرأ المواصفة الحرارية عادة كسؤال بقاء، لكن سلوكين موثقين يظهران أنها سؤال جودة بيانات أيضا. فتنص Teltonika بوضوح في الخصائص الكهربائية ل FMC920 على أن هامش خطأ الدخل التمثيلي قد يزيد إذا تفاوتت الحرارة، فالتركيب المشبع بالحرارة يتلف دقة أي شيء يقاس على قناة تمثيلية، ومنها مرسل مستوى وقود تمثيلي، قبل حدوث أي عطل في الجهاز. وبشكل منفصل، توثق Teltonika سلوك حماية حرارية نشطا على راوتر RUT956: فالاستخدام المطول في مكان سيء التهوية يرفع الحرارة المحيطة ويؤدي إلى إيقاف تشغيل تلقائي للجهاز أو قطع اتصال شبكة الجوال، ويتطلب الاستعادة تبريد الوحدة في مكان جيد التهوية قبل تشغيلها مرة أخرى. وذلك الراوتر مصنف أيضا إلى ‎+75‎ درجة لا ‎+85‎، وهو سقف أدنى من أجهزة التتبع، فالموقع الذي يخلط فئتي الأجهزة معا لا يملك حدا حراريا واحدا.

10ما يغيره حساس مغذى خارجيا

يشير النمط في الأقسام السابقة إلى استنتاج بنيوي واحد: البطارية لا الإلكترونيات هي الجزء الأضعف حراريا. فالجهاز الذي لا يحمل خلية قابلة لإعادة الشحن داخليا لا يخضع للسقف الفعلي ‎+40‎ درجة ولا لحد الشحن ‎+45‎ درجة، لأن أيا منهما لا ينطبق على مكون لا يملكه. وحساس مستوى الوقود السعوي Eurosens Dominator توضيح مفيد: فهو مصنف عبر النطاق الكامل ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة بحماية IP67 ومغذى خارجيا عند ‎9‎ إلى ‎32‎ فولت، فليس لديه نافذة شحن يخرقها. ولهذا يعني "‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة" الاسمي نفسه أمرين مختلفين حقا على منتجين، ولهذا فمقارنة كتالوجين على ذلك السطر المفرد ليست مقارنة إطلاقا. وللتركيب الثابت ذي الطاقة الموثوقة، فتحديد النسخة الخالية من البطارية أو المغذاة خارجيا يزيل القيد لا يديره.

11كيف تحدد العتاد لموقع خليجي

التتالي العملي ينبع من الأقسام أعلاه لا من توصية مصنع. اقرأ سطر الحرارة وافحص هل يذكر البطارية؛ فإن لم يذكرها، افترض أن الرقم يستثنيها وابحث عن جدول الخلية نفسه. وتعامل مع الليثيوم أيون الداخلي كمكون حده ‎40‎ درجة بصرف النظر عن تصنيف الجهاز. وحيث تتوفر الطاقة، فضل نسخة مغذاة خارجيا وأزل الخلية من الحساب الحراري كليا. ولأي شيء مثبت في الخارج، حدد حاوية فاتحة اللون وظللها، لأن التشطيب يساوي فرقا يقارب سبعة أضعاف في الإشعاع الشمسي الممتص ولا يكلف شيئا وقت الطلب. ولا تقرأ تصنيف IP كدليل حراري. واطلب قطع الغيار بدفعات أصغر وأكثر تكرارا بدل الاحتفاظ بمخزون عبر صيف، لأن سقف تخزين الستة أشهر أدنى بعشر درجات من سقف الشهر الواحد.

12ما لا تدعيه ENTEK.AI هنا

رقم واحد ينتمي إلى هذه المناقشة غائب بقصد. فقيمة مقدار سخونة حاوية محكمة في الشمس المباشرة فوق الهواء المحيط تقتبس واسعا ب‎20‎ إلى ‎30‎ درجة فوق المحيط، وتظهر على صفحات موزعين كثيرة. ولم نستطع قراءتها في أي مصدر أولي. فالورقة البيضاء من nVent تعرض ارتفاع حرارة الحاوية كمنحنيات بيانية غير معنونة وحداتها ملتبسة في النص المستخرج، والصفحات التي تكرر الرقم ثانوية ولم تكن قابلة للقراءة مباشرة. ومعاملات الامتصاص وقيم الإشعاع أعلاه نص مصدر أولي مقتبس، فتستخدم ولا يستخدم ارتفاع الحرارة المشتق. ولا ننشر أيضا رقما لمعدلات عطل الأجهزة عبر تطبيقاتنا الخليجية، لأننا لم نجر ذلك كدراسة مؤرخة معلنة المنهج، ولأن تقديرا يعرض كقياس أقل قيمة من قول ذلك.

التصنيف الاسمي نفسه، ثلاثة سقوف فعلية مختلفة
الجهازالتصنيف الاسمي للجهازحد البطارية الملزم فعلاالسقف الفعلي كما يشحن
Teltonika FMC920 (بالبطارية)‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجةشحن ليثيوم أيون ‎0‎ إلى ‎+45‎‎+40‎ درجة، منصوص في الجدول نفسه
Teltonika FMC003 (بالبطارية)‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجةشحن ليثيوم أيون ‎0‎ إلى ‎+45‎نافذة الشحن تغلق عند ‎+45‎
Teltonika FMC650 (احتياطي نيكل هيدريد)‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجةشحن نيكل هيدريد ‎0‎ إلى ‎45‎نافذة الشحن تغلق عند ‎+45‎
راوتر Teltonika RUT956‎-40‎ إلى ‎+75‎ درجةلا خلية داخلية‎+75‎ درجة، مع إيقاف حراري موثق
Eurosens Dominator (طاقة خارجية)‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجةلا شيء، لا خلية داخلية‎+85‎ درجة، النطاق المصنف الكامل

سقف الحرارة الفعلي للجهاز كما يشحن

Teltonika FMC920 (مع البطارية)40 °C
Teltonika FMC003 (مع البطارية)45 °C
Teltonika FMC650 (بطارية Ni-MH احتياطية)45 °C
راوتر Teltonika RUT95675 °C
Eurosens Dominator (تغذية خارجية)85 °C

جدول المقارنة في هذا المقال، من وثائق Teltonika وMechatronics

معامل امتصاص أشعة الشمس حسب لون صندوق الجهاز

أسود0.97
رمادي داكن0.95
رمادي متوسط0.75
رمادي فاتح0.5
كريمي0.25
أبيض0.14

ورقة nVent HOFFMAN البيضاء WP-00005B، جدول الامتصاص الشمسي

الأرقام ومصادرها

أسئلة شائعة

هل يعني تصنيف ‎+85‎ درجة أن الجهاز يعمل عند ‎85‎ درجة في السعودية؟

ليس كما يشحن ببطارية. فشركة Teltonika تسمي ذلك السطر "درجة حرارة التشغيل بدون البطارية"، وتنص صفحة FMC920 على ‎-20‎ إلى ‎+40‎ درجة مع تركيب البطارية في الجدول نفسه. فالبطارية لا الإلكترونيات هي التي تحدد السقف الفعلي.

لماذا يظل الجهاز يعمل ثم يموت بعد أسابيع؟

لأن للشحن والتفريغ حدين منفصلين. فالخلية قد تفرغ حتى ‎+60‎ درجة لكنها تشحن حتى ‎+45‎ فقط، فتعمل الوحدة في نطاق ال‎15‎ درجة ذاك على رصيد مخزون لا تستطيع تجديده. وتبلغ بشكل طبيعي حتى ينتهي الرصيد، فيبدو العطل كمشكلة شبكة.

هل يحمي تصنيف IP67 الجهاز من الحرارة؟

لا. فتعرف IEC الرقم الأول في IP كحماية من الأجسام الصلبة والثاني كحماية من السوائل. والحرارة ليست جزءا من رمز IP إطلاقا. وقد يزيد الإحكام الحرارة سوءا بمنعه التبريد بالحمل، فيجب قراءة تصنيفي IP والحرارة كمواصفتين مستقلتين.

ما أرخص تغيير يقلل الحرارة على حاوية خارجية؟

التشطيب. فتجدول nVent معامل امتصاص شمسي ‎0.97‎ للأسود مقابل ‎0.14‎ للأبيض، قريبا من سبعة أضعاف الفرق في الإشعاع الممتص، وتحديد لون فاتح لا يكلف شيئا وقت الطلب. وتظليلها أيضا يزيل مكون الشمس المباشرة كليا.

كيف ينبغي تخزين أجهزة التتبع الاحتياطية في مستودع خليجي؟

لاحظ أن سقف التخزين يعتمد على المدة: فتسرد Teltonika ‎-20‎ إلى ‎+45‎ درجة لشهر واحد لكن ‎-20‎ إلى ‎+35‎ درجة لستة أشهر. وطلب دفعات أصغر أكثر تكرارا يبقي المخزون داخل نافذة المدة الأقصر ويتجنب فقد السعة الذي يسببه صيف في مستودع غير مبرد.

المصادر

مقالات ذات صلة