Máy tính xách tay của bạn đã bao giờ xảy ra vấn đề ngay trước một buổi thuyết trình quan trọng hoặc trong khi giới thiệu sản phẩm với khách hàng? Mặc dù rất hiếm khi xảy ra lỗi trên máy tính xách tay, nhưng nếu điều đó thực sự xảy ra với bạn, tôi chắc chắn rằng bạn vẫn nhớ chính xác thời điểm, vị trí và tâm lý tồi tệ mà nó gây ra cho bạn. Khi bạn sử dụng máy tính xách tay, bạn mong đợi nó phải đủ chắc chắn để chịu được các tác vụ hàng ngày. Vậy làm cách nào để các nhà sản xuất kiểm tra độ tin cậy của máy tính xách tay tốt hơn?
Độ tin cậy của máy tính xách tay ngày nay cao như PC và chúng được kiểm tra về khả năng chống chịu với các yếu tố môi trường khác nhau, chẳng hạn như độ ẩm, nhiệt độ khắc nghiệt và rung động. Chúng ta có thể xem quy trình này được minh họa trong video dưới đây.
Vậy làm cách nào để đảm bảo rằng các thiết bị điện tử nhạy cảm bên trong máy tính xách tay của bạn vẫn tồn tại trong quá trình sử dụng thường xuyên (trong môi trường rung động, nhiệt độ, độ ẩm cao)? Có lẽ một câu hỏi cơ bản hơn cần đặt ra là: Những rung động chính xác mà máy tính xách tay của bạn phải trải qua trong suốt thời gian tồn tại của nó là gì?
Chúng ta không phải lúc nào cũng thích máy tính xách tay của mình như vậy: chúng ta mang chúng đi khắp nơi, giữa nhà và văn phòng, trong hành lý xách tay trên máy bay; có thể chúng ta ném chúng trên ghế hành khách trong xe của mình, hoặc đôi khi vô tình làm rơi chúng xuống sàn.
Tất cả những rung động đó có thể làm hỏng các thiết bị điện tử bên trong. Nhưng ngay cả khi gõ, mở và đóng nắp hoặc chỉ đơn giản là vận chuyển chúng trong túi bảo vệ vẫn gây ra rung động có thể thấp hơn ở mức tuyệt đối, nhưng điều đó vẫn có thể gây hư hỏng nếu diễn ra trong thời gian dài. Đây là một mối quan tâm lớn đối với các nhà sản xuất PC.
Ngoài ra, không phải mọi người đều có cách sử dụng máy tính xách tay giống nhau: một sinh viên có thể chủ yếu sử dụng nó để ghi chú trong bài giảng hoặc chơi trò chơi điện tử, trong khi một người kinh doạn thường sử dụng nó trên đường di chuyển và thuyết trình, và có thể một người quản lý cũng sử dụng cùng loại máy tính xách tay chủ yếu để trả lời e-mail.
Tất cả các cách sử dụng của người dùng dẫn đến rung động cần được xem xét khi thiết kế để đảm bảo độ tin cậy của máy tính xách tay.
Sử dụng cách tiếp cận cổ điển… hay có cách nào khách tốt hơn?
Cách tiếp cận cổ điển là cách dễ dàng nhất đối với các nhà sản xuất và sử dụng các tiêu chuẩn rung động, chẳng hạn như ASTM (Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ), ISO (Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế) hoặc thường là tiêu chuẩn MIL (quân sự). Loại tiêu chuẩn này xác định kích thích rung động “trung bình”. Sử dụng phương pháp này, các nhà sản xuất chỉ cần lấy cấu hình máy lắc từ tiêu chuẩn, chạy thử nghiệm độ rung tương ứng và sau đó kiểm tra xem máy tính xách tay có còn hoạt động bình thường hay không.
Nhưng cách tiếp cận này không còn là tiêu chuẩn cho việc sử dụng thực tế của bất kỳ mẫu máy tính xách tay cụ thể nào. Hơn nữa, có rủi ro lớn về việc kiểm tra khi kích thích quá mức, có thể dẫn đến chi phí vật liệu cao hơn để làm cho máy tính xách tay đủ chắc chắn.
Có một phương pháp thực tế hơn bao gồm khả năng kiểm soát các hư hại tiềm ẩn của các rung động trong đời thực kết hợp với các mục tiêu khác nhau của người dùng: phương pháp “mission synthesis” (hoặc test tailoring).
Mission Synthesis
Simcenter testlab Mission Synthesis bao gồm các bước sau:
Định nghĩa và đo lường các rung động trong thực tế
Tính toán và kết hợp khả năng gây thiệt hại của chúng
Khởi tạo các thiết hại có thể xảy ra, nâng cao tốc độ thử nghiệm
Toàn bộ quá trình được tóm tắt trong video dưới đây:
Mô tả quá trình của Mission synthesis
Tưởng tượng những người dùng mục tiêu khác nhau cho mẫu máy tính xách tay tiếp theo: một sinh viên, một nhân viên kinh doanh và một người quản lý.
Sinh viên có thể lái xe đạp xung quanh, chủ yếu sử dụng máy tính xách tay để ghi chép trong trên giảng đường và sau đó để học vào buổi tối. Mỗi hoạt động trong số đó (đạp xe, theo dõi bài giảng và học tập) sẽ gây ra những rung động cụ thể cho máy tính xách tay. Sinh viên đó rất có thể đã mang máy tính xách tay của mình trong túi xách trên xe đạp. Khi đi đến giảng đường bằng xe đạp, có sự thể di chuyển qua đường đá cuội hoặc trên mặt đường nhẵn. Trong bài giảng, sinh viên chủ yếu sử dụng bàn phím để ghi chép, đóng nắp vào cuối khóa học và trở về bằng xe đạp.
Các sự kiện kế tiếp có thể được biểu diễn như sau:
Bước tiếp theo, chúng ta có thể xác định số lần mỗi sự kiện đó xảy ra. Đây là một chi tiết khác về ví dụ của sinh viên:
Mỗi lần anh ấy dắt xe đạp, chiếc máy tính xách tay bị rơi (1 lần) trong túi
đi xe đạp đến giảng đường mất 10 phút (600 giây) trên đường nhẵn và nửa phút (30 giây) trên đường xóc
Trong lớp học, sinh viên ghi chú trong 2 giờ và nhập chúng vào máy tính xách tay của mình trong tổng thời gian 20 phút
khi kết thúc bài giảng, anh ấy đóng nắp máy tính xách tay (1x)
anh ấy lái xe đến giảng đường tiếp theo, chỉ mất 2 phút đạp xe
sau bài giảng cuối cùng, học sinh đi xe trở về nhà
trong thời gian học buổi tối, anh ấy đánh máy thêm 20 phút trước khi đóng máy tính xách tay và kết thúc một ngày.
Đo dữ liệu rung máy tính xách tay trong thực tế
Sử dụng cảm biến gia tốc ba trục, được kết nối với máy tính xách tay và với Simcenter SCADAS XS, chúng tôi đã đo dữ liệu rung động trong điều kiện thực tế của máy tính xách tay cho tất cả các nhiệm vụ đó. Đối với các sự kiện tĩnh, chẳng hạn như đi xe trên đường trơn, chúng tôi lấy dữ liệu từ 10 đến 20 giây. Đối với các sự kiện thoáng qua, chẳng hạn như đánh rơi máy tính xách tay hoặc đóng nắp, chúng tôi đảm bảo ghi lại nó dưới dạng một sự kiện duy nhất, khoảng 4 giây dữ liệu.
Bước tiếp theo, chuỗi thời gian đo được cần được ngoại suy cho thời gian sử dụng cả ngày. Ví dụ, đạp xe trên đường trơn mất 10 phút (hoặc 600 giây), nhưng chúng tôi chỉ đo trong 20 giây. Chúng ta chỉ cần lặp lại sự kiện này 30 lần (vì 600: 20 = 30), vì dữ liệu không thay đổi nhiều theo thời gian. Giả sử sinh viên có tổng cộng 150 ngày giảng mỗi năm và thiết kế máy tính xách tay để tồn tại trong vòng 4 năm, điều này tạo ra tổng số 30 x 150 x 4 = 18.000 sự kiện (trong 20 giây/1 sự kiện) đạp xe trên đường trơn.
Theo cách tương tự, chúng ta có thể sử dụng bảng bên dưới để tính số lần lặp lại cho mỗi sự kiện:
Đối với hồ sơ sinh viên của chúng tôi, tổng số sự kiện cần tính đến là:
Tương tự, trong phần mềm Simcenter Testlab Mission Synthesis, chúng tôi tải từng phép đo (ngắn) và nhập số lần lặp lại cho từng phép đo đó.
Tính tổng hư hại của máy tính xách tay
Khi tất cả các nhiệm vụ và các yếu tố lặp lại của chúng được tải vào phần mềm, chúng tôi có thể tính toán xem điều này ảnh hưởng như thế nào đến độ tin cậy của máy tính xách tay.
Tồn tại các phương pháp khác nhau:
FDS (phổ thiệt hại do mỏi) sử dụng để đánh giá thiệt hại do mỏi lâu dài xảy ra.
MRS (phổ phản ứng tối đa) xem xét nhiều hơn thiệt hại do vượt quá giá trị ứng suất ngưỡng trong dữ liệu gia tốc.
kỹ thuật SRS (phổ phản ứng xung kích) được sử dụng cho các trường hợp sốc nghiêm trọng hơn.
Đối với ví dụ máy tính xách tay này, chúng tôi đã tính toán FDS và MRS. Khi tất cả các sự kiện xảy ra nối tiếp nhau, chúng tôi cần lấy tổng của các hàm FDS riêng lẻ (do tích lũy thiệt hại), bao gồm của MRS (để có được giá trị lớn nhất).
Trong hàm FDS, chúng ta thấy rằng:
Từ 0Hz đến 100Hz di chuyển trên đường đá cuội là gây hại nhất
từ 100Hz đến 450Hz làm rơi máy tính xách tay trong túi xe đạp góp phần nhiều hơn vào thiệt hại.
trên 450Hz, việc đóng nắp máy tính xách tay có ảnh hưởng lớn nhất đến tổng tuổi thọ
Làm thế nào để kết hợp hồ sơ của người dùng: sinh viên, nhân viên kinh doanh và người quản lý?
Hãy nhớ rằng sinh viên không phải là đối tượng duy nhất sử dụng máy tính xách tay này. Ngoài ra còn có một người kinh doanh và một người quản lý, mỗi người có nhiệm vụ khác nhau của họ.
Tương tự như đối với sinh viên, nhân viên kinh doanh đi ô tô của mình đến gặp hai hoặc ba khách hàng mỗi ngày, chủ yếu là thuyết trình PowerPoint cho khách hàng của mình. Mặt khác, người quản lý dành phần lớn thời gian trong văn phòng để trả lời e-mail.
Theo cách tương tự, chúng tôi tính toán FDS tổng hợp và của MRS cho nhân viên kinh doanh và cho người quản lý một cách riêng biệt, dựa trên dữ liệu các bảng ở trên và các yếu tố lặp lại. Vì máy tính xách tay sẽ được sử dụng bởi sinh viên hoặc nhân viên kinh doanh hoặc người quản lý, chúng tôi cần kết hợp 3 cấu hình bằng cách lấy dữ liệu tổng hợp của MRS và của FDS.
Điều này cung cấp cho chúng tôi một đường cong MRS và FDS duy nhất đưa ra dữ liệu mệt mỏi trong trường hợp xấu nhất cho cả ba người dùng kết hợp.
Xác định thông số cho shaker
Giả sử rằng chúng tôi thiết kế một mẫu máy tính xách tay cụ thể để sinh viên, nhân viên kinh doanh và người quản lý có thể sử dụng nó. Sử dụng phổ thiệt hại thực tế này của tất cả người dùng kết hợp, giờ đây chúng tôi có thể xác định một bài kiểm tra độ rung cho máy lắc thực tế hơn nhiều so với việc chỉ dựa vào một tiêu chuẩn. Tất nhiên, chúng ta không muốn máy tính xách tay rung lắc trong 4 năm, vì vậy bây giờ chúng ta cần xác định một bài kiểm tra nhanh.
Thử nghiệm như vậy sẽ chỉ mất vài giờ nhưng sẽ mang lại các tác động về thiệt hại cho máy tính xách tay tương đương với thời gian sử dụng 4 năm trong đời thực. Dựa trên tổng FDS, Simcenter Testlab Mission Synthesis tính toán hồ sơ PSD (mật độ phổ công suất) có thể được sử dụng trực tiếp trên máy lắc. Tính toán này có tính đến các đặc tính của vật liệu và thời gian mong muốn của thử nghiệm gia tốc.
So sánh các bài kiểm tra trong 1 giờ, 4 giờ và 48 giờ cho chúng ta thấy các dữ liệu PSD sau:
Thử nghiệm gia tốc càng ngắn thì biên độ càng cao để có được cùng một hư hỏng mỏi. Chúng ta có thể thấy điều này khi so sánh MRS của các cấu hình shaker khác nhau với MRS ngoài đời thực đã được tính toán.
Để tránh kiểm tra quá mức, khuyến nghị rằng MRS của máy lắc cao hơn (một chút) so với MRS ngoài đời thực. Để tránh kiểm tra quá mức, khuyến nghị rằng MRS kiểm tra máy lắc phải ở dưới SRS ngoài đời thực, dựa trên những cú sốc khắc nghiệt nhất trong các nhiệm vụ. Điều này đảm bảo rằng thử nghiệm mệt mỏi tăng tốc không gây ra hỏng hóc ngay lập tức cho các bộ phận điện tử.
Trong ví dụ của chúng tôi, chúng tôi thấy rằng bài kiểm tra 4 giờ là ổn. MRS shaker được tính toán nằm trong khoảng hoặc cao hơn một chút so với đường bao MRS ngoài đời thực, vì vậy chúng tôi chắc chắn không kiểm tra dưới mức.
Thử nghiệm rung bằng shaker
Bước cuối cùng của quy trình, chúng tôi gắn máy tính xách tay lên một máy lắc trục đơn. Chúng tôi tải PSD cho bài kiểm tra tăng tốc kéo dài 4 giờ như được tính toán trong phần mềm Simcenter Testlab Mission Synthesis và bắt đầu kiểm tra và kiểm soát độ rung bằng ứng dụng Simcenter Testlab Random Control.
Sau khi kiểm tra máy lắc, chúng tôi có thể tháo máy tính xách tay ra và xác minh xem nó có còn hoạt động bình thường hay không.
Kết luận
Như chúng tôi đã minh họa, toàn bộ quá trình tổng hợp nhiệm vụ cho phép chúng tôi:
làm một bài kiểm tra cấp tốc
dựa trên dữ liệu thực tế hơn, khách quan hơn
có tính đến ảnh hưởng đến sự mỏi
tránh kiểm tra quá mức và kiểm tra dưới mức
Nhìn chung, tổng hợp nhiệm vụ sẽ đảm bảo độ tin cậy của máy tính xách tay tốt nhất. Hy vọng rằng nhà sản xuất PC của bạn đã sử dụng phương pháp tổng hợp nhiệm này để bạn có thể tự tin rằng chiếc máy tính xách tay của mình sẽ không bao giờ khiến bạn thất vọng… một lần nữa.
Tài liệu tham khảo: https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/testing-laptop-reliability-with-mission-synthesis/
This post is also available in:
English
