«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

MForum.ru

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

22.08.2012, MForum.ru

Первый мобильный телефон, защищенный от воздействия влаги, был выпущен немецкой компанией Siemens в 1998 году. Конечно, примененная в Siemens S10 Active защита была довольно условной – благодаря резиновым заглушкам аппарат был защищен лишь от воздействия брызг. Но модель быстро стала популярной, а бюргеры усиленно доказывали друг другу «живучесть» S10 Active, топя его в пиве. Но именно успех этого аппарата породил целый сегмент телефонов ориентированных на экстремальные условия эксплуатации.


Полезные ссылки:

В 2006-2007 годах сегмент мобильных «внедрожников» начал стремительно сокращаться, однако в последнее время наметилась тенденция к его возрождению – защищенных аппаратов на рынке все больше, а сами технологии защиты стали более совершенными. Одним словом, история «внедорожных» телефонов заходит на новый виток своего развития.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

Motorola Defy, один из первых Android-смартфонов с защитой от влаги.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

Sony Ericsson Xperia active

Sony Ericsson Xperia active, смартфон для пользователей ведущих активный образ жизни. Текущая цена устройства составляет порядка 9 тысяч рублей и с точки зрения функционала очень он ей вполне соответствует. В активе Xperia active присутствуют 1 ГГц процессор, 512 Мб ОЗУ, 5 Мп камера с возможностью записи HD-видео, 1 Гб встроенной памяти и полный набор беспроводных интерфейсов – Wi-Fi, GPS, 3G. Основное ограничение модели – небольшой дисплей, диагональ которого составляет всего 3 дюйма (разрешение стандартное – 320x480 точек). Хотя подчеркнуто-спортивный дизайн подойдет далеко не всем.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

Обновление этой модели – Sony Xperia go – получило не только защиту по классу IP-67, но и более строгий дизайн, также 3,5 дюймовый дисплей разрешением 320x480 точек. Российская цена Sony Xperia go – около 14 тысяч рублей. Кстати, именно сочетание привычности внешнего вида, неплохого функционала и защиты от влаги является отличием современного витка развития мобильных «внедорожников». Впрочем, классические прорезиненные «монстры» все еще присутствуют на рынке, сохраняя сочетание среднего функционала и высокой цены.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

Например, к таким аппаратам относится Sonim XP3300 FORCE. Диагональ дисплея – 2 дюйма, разрешение – QVGA. Также в активе аппарата 2 Мп камера, слот microSD, Bluetooth и GPS. Цена – 25 тысяч рублей. Радует только длительное время автономной работы – аккумулятора емкостью 1750 мАч этому аппарату может хватить на 800 часов в режиме ожидания и на сутки в режиме разговора. Разве какой-либо Android-смартфон может похвастаться такими результатами? Впрочем, рассуждение о телефонах мы оставим для «Гида покупателя», а в рамках этой статьи сосредоточимся на стандартах и технологиях защиты мобильных устройств от воздействия влаги.


IP-xx

Если телефон имеет какую-либо защиту от внешних условий, то в его описании обычно указывается, какому стандарту он соответствует. Чаще всего речь идет сертификации по стандарту IP-xx (степень защиты оболочки), где ХХ – сочетание цифр, свидетельствующих о степени защиты мобильного устройства. Расшифровать IP-ХХ очень просто. Первая цифра показывает степень защиты обеспечиваемой оболочкой от твердых предметов (фактически речь идет о защите от пыли), а вторая – степень влагостойкости устройства.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

По части защиты от твердых предметов обеспечиваемой оболочкой все устройства делятся на 7 классов:

  • 0 – нет защиты;
  • 1 - Большие поверхности тела, нет защиты от сознательного контакта (защита от посторонних элементом диаметром больше 50 мм);
  • 2 – Защита от попадания внутрь предметов диаметром больше 12,5 мм (пальцы и подобные объекты);
  • 3 - Защита от попадания внутрь предметов диаметром больше 2,5 мм (инструменты, кабели и т. п.);
  • 4 - Защита от попадания внутрь предметов диаметром больше 1 мм (большинство проводов, болты и т. п.);
  • 5 – Пылезащищено (некоторое количество пыли может проникать внутрь, однако это не нарушает работу устройства);
  • 6 – Пыленепроницаемо (пыль не может попасть в устройство).

Фактически любой мобильный телефон соответствует 4 классу (т.к. в нем нет отверстий диаметром более 1 мм), а подавляющее большинство современных защищенных моделей пыленепроницаемо, что соответствует классу защиты IP-6х.

В части защиты от влаги выделяют 9 классов:

  • 0 – нет защиты;
  • 1 – защита от вертикальных капель (вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства);
  • 2 – защита от вертикальных капель, падающих под углом до 15° (вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства, даже если его отклонить от рабочего положения на угол до 15°);
  • 3 – защита от падающих брызг (например, защита от дождя, направление воды вертикальное или под углом до 60° к вертикали.);
  • 4 – защита от брызг, падающих в любом направлении;
  • 5 – защита от струй (допускается попадание водяных струй с любого направления);
  • 6 – защита от морских волн (защита от морских волн или сильных водяных струй, попавшая внутрь корпуса вода не должна нарушать работу устройства);
  • 7 – устройство допускает кратковременное погружение (до 30 минут) на глубину не более 1 метра;
  • 8 – Полная водонепроницаемость, устройство может работать в погружённом режиме, на глубине более 1 метра в течение более получаса.

Большинство «защищенных» мобильных телефонов прошлого (2004-2008 г.) соответствовали классу защиты IP54, что означало:

  • Проникновение пыли полностью не исключено, однако проникающая пыль не оказывает вредного воздействия на работоспособность телефона;
  • Телефон допускает сплошное обрызгивание – вода, падающая в виде брызг на корпус телефона с любого направления, не должна оказывать вредного воздействия.

Современные «защищенные» мобильные устройства обычно соответствуют классу IP-67, что свидетельствует о полной защите от пыли и допустимости кратковременного погружения мобильного устройства в воду. Особо прочные устройства, сертифицированные по классу IP-68, допускают длительное использование в «подводном» состоянии.


MIL-STD-810

Кроме того, в характеристиках «защищенных» мобильных устройств часто упоминается о стандарте MIL-STD-810. Это американский военный стандарт, регламентирующий степень защиты различного оборудования от внешних воздействий. Последняя версия стандарта – MIL-STD-810G – была утверждена в 2008 году. Однако многие защищенные мобильные устройства сертифицированы по предыдущей версии – MIL-STD-810F, утвержденной в 2000 году.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

Технически стандарты MIL-STD-810 представляют собой матрицу тестов (методов, каждый из которых может включать несколько процедур), которые должно пройти то или иное устройство. В частности проверяется стабильность работы устройства при воздействии низких и высоких температур, тепловых ударов, солнечной радиации, вибраций, ускорений, механических ударов и т.д. Например, в рамках сертификации по стандарту MIL-STD-810F устойчивость к ударным нагрузкам проверяется по методу 516.5, а к вибрациям – по методу 514.5.

Для оборудования поставляемого в армию стран НАТО сертификация по стандарту MIL-STD-810 обязательна, однако для потребительской электроники, сертифицируемой по этому стандарту добровольно, производители могут проверить устройство лишь по нескольким методам, важным для этого устройства. Поэтому, видя в описании устройства «соответствует стандарту MIL-STD-810» не лишним будет уточнить, по каким именно методам производились испытания.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

В части защиты от неблагоприятных условий внешней среды изделие может подвергаться тестированию на устойчивость к:

  • Влажности (метод 507.4) – в течение 48 часов проводится 10 циклов, в каждом из которых относительная влажность меняется от 0 до 95%, а температура – от 23 до 60 градусов Цельсия. Признак успешности испытания – отсутствие следов влаги внутри корпуса устройства.
  • Солнечному излучению (метод 505.4) – 7 циклов по 24 часа, суммарная интенсивность облучения 1120 Вт/м2, спектр от ультрафиолета до инфракрасного. Тест характеризует устойчивость корпуса устройства (выцветание краски, деформация)
  • Дождю (метод 506.4, процедуры I и III) – имитация ветра с дождем. При проверке по процедуре I диаметр капель от 0,5 до 4,5 мм, интенсивность подачи жидкости 10 литров в час, скорость «ветра» - 18 м/с, углы относительно плоскости устройства – до 45 градусов. Для процедуры III – диаметр капель – от 20 до 24,5 мм, а скорость ветра – 9 м/с. Признак успешности испытания – отсутствие следов влаги внутри устройства.
  • Песку и пыли (метод 510.4). Диаметр частиц «пыли» менее 149 мкм, скорость «ветра» - 8,9 м/с. В случае проверки на устойчивость к песку – диаметр частиц – 105 мкм, скорость ветра – 18 м/с. Критерий успешности теста – отсутствие следов песка и пыли внутри устройства.
  • Солевому туману (метод 509.4). Концентрация соли в воздухе – 5%, каждый цикл включает 12 часов в солевой камере и 12 часов в сухом помещении. В рамках испытаний изделие проходит 2 цикла. Критерий успешности – отсутствие внешних дефектов и влаги внутри устройства.

Все перечисленные тесты, кроме устойчивости к солнечному излучению, производятся во включенном состоянии.

При сертификации на устойчивость к ускорениям и ударным нагрузкам используется метод 516.5, который включает в себя несколько процедур, описывающих испытание устройства во включенном и выключенном состоянии. Тест включенных устройств на устойчивость к механическому удару проводится с максимальным ускорением 20g, а выключенных – с ускорением 40g. Также проверяется устойчивость к «встряске», максимальное ускорение в этом тесте составляет 75g. Кроме того, по методу 514.5 может проверяться устойчивость к вибрации в диапазоне от 20 до 1000 Гц и имитации вибрации движущегося транспортного средства. Критерием успешности прохождения всех тестов является сохранение работоспособности устройства.


Технологии

Классический вариант защиты мобильного устройства от воздействия «суровых» условий эксплуатации – использование пылевлагонепроницаемого корпуса, защищающего электронную начинку от внешних воздействий. На заре эры защищенных устройств типичными атрибутами «внедорожных» телефонов было обилие резиновых элементов. В частности из цельного куска влагонепроницаемого материала изготавливалась накладка клавиатуры.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

С популяризацией сенсорных дисплеев и сенсорных кнопок «защищенные» устройства стало делать немного проще – ведь у многих современных телефонов передняя панель представляет собой цельный кусок стекла или пластика. Поэтому защитить от влаги требуется лишь динамики, микрофон и интерфейсные разъемы для подключения гарнитуры и зарядного устройства/кабеля для компьютера. Ну и, конечно, сделать герметичными соединения корпусных элементов. Защита дисплея от механических повреждений обычно осуществляется с помощью Gorilla Glass.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

Для защиты динамиков и микрофонов служат специальные мембраны, отличительной особенностью которых является то, что они пропускают воздух (а соответственно и звук), но обладают высокой водонепроницаемостью. Источником технологий подобных мембран стали производители одежды, выпускавшие из подобных тканей форму для работников экстренных служб и одежду любителей активного отдыха (изначально эти материалы разрабатывались в рамках космической программы).

Одним из первых подобных материалов был Gore-tex, представляющий собой многослойную систему. Центральный элемент Gore-tex – мембрана, изготавливаемая из фторопласта и представляющая собой пленку с большим количеством микроскопических отверстий (несколько миллиардов пор на квадратный сантиметр). В настоящее время срок действия патента на Gore-tex истек, что позволило появиться на рынке и другим материалам, основным на аналогичных принципах. Кстати, схожие мембраны используются и при изготовлении чехлов, защищающих от влаги аппараты изначально лишенные подобной защиты.

«Популярно о железе»: стандарты и технологии защиты от влаги

Структура материала Gore-tex используемого в легкой промышленности

Для защиты интерфейсных разъемов чаще всего используются резиновые заглушки, плотно закрывающие разъем и исключающие попадание в него влаги. Аналогичным образом осуществляется и герметизация задней крышки.

Однако в последние пару лет довольно активно развиваются технологии, обеспечивающие непосредственную защиту от влаги элементов устройств. Общий смысл подобной защиты сводится к нанесению на внутренние и/или внешние элементы телефона специального нано-покрытия, благодаря которому влага не причиняет электронной части устройства какого-либо вреда.

Одной из таких технологий стало разработанное компанией «Gadget Evolutions» покрытие Liquipel, с помощью которого можно защитить любое мобильное устройство. Причем, обойдется подобная защита в довольно умеренную сумму – для жителей США обработка одного устройства будет стоить $60. Нанесение Liquipel производится в герметичной камере, где распыляется состав, находящийся в газообразном состоянии. В процессе оседания покрытия под воздействием определенного излучения (по словам разработчика, аналогичный процесс происходит на поверхности солнца) по всей площади аппарата создается защитная пленка, которая связывается с поверхностью устройства на молекулярном уровне. Причем, по утверждению производителя, эта пленка незаметна глазу и при использовании устройства не стирается.



Демо-ролики Liquipel с CES 2012

Еще одна подобная технология, также продемонстрированная на CES 2012 – HzO, но в отличие от Liquipel, слой HzO наносится непосредственно на электронные компоненты устройства, а корпус остается проницаемым для жидкости. После попадания в жидкость аппарата, защищенного посредством HzO, достаточно просто стряхнуть попавшую внутрь устройства влагу и вытереть корпус сухой салфеткой. По словам разработчика технологии, компании HzO из штата Юта (США), Apple уже проявила интерес к их разработке, поэтому появление в iPhone 5 защиты от влаги вполне вероятно. Кстати, на японском рынке большинство мобильных устройств получили защиту от влаги уже достаточно давно.


Схожие разработки имеются в арсенале и других компаний. Например, американский производитель слуховых аппаратов ReSound для защиты своих устройств использует технологию iSolate™ nanotech, по основным принципам схожую с Liquipel.

Подобные технологии разработаны и в нашей стране. В частности, ООО «Инновационные Технологии» выпускает продукцию под маркой NANOPROTECH нацеленную на защиту металла, токопроводящих элементов и электронных деталей от вреда в результате контакта с влагой. Причем, для NANOPROTECH защита мобильных устройств – это лишь одно из возможных применений и далеко не самое приоритетное – смазки NANOPROTECH могут использоваться для защиты от влаги силовых цепей, автомобильной электроники, деталей вело и мототехники и т.д. Обработка защищаемого устройства производится в разобранном состоянии.



Резюме

Как мы смогли убедиться, техническая возможность выпускать мобильные устройства с высокой степенью защиты от влаги уже существует. Причем, благодаря нанопокрытиям сделать влагостойким можно практически любой девайс, а если применение подобных покрытий станет массовым, то на себестоимости high end смартфонов и планшетов наличие защиты от влаги практически не отразится. Дело за рынком, где кто-то должен подать пример, сделав наличие подобной защиты обязательным атрибутом «крутого мобильника». И вполне возможно, что этим первопроходцем в очередной раз станет компания Apple, уже не раз задававшая тренды развития мобильной индустрии. Хотя у других компаний, например Sony (у которой, безусловно, есть все нужные технологии), шансы получить «желтую майку лидера» все еще есть.

© Антон Печеровый, MForum.ru


Публикации по теме:

07.12.2015.  О смартфонах и не только #35: Перемены в Samsung и мобильном рынке, умный монокль и смартфон с настольной Windows

04.12.2015.  Популярно о железе: Быстрая зарядка, что предлагают производители?

10.11.2015.  Популярно о железе: Технологии, которые продлят автономность смартфона

15.05.2015.  Популярно о железе: что обозначают параметры фотокамеры?

03.02.2015.  Популярно о «железе»: мобильные процессоры Qualcomm. Зима 2015

02.12.2014.  Популярно о «железе»: аккумуляторы для мобильных устройств. Стоит ли ждать революции в 2016 году?

18.03.2014.  Личный опыт: Какой должна быть хорошая электронная книга?

25.09.2013.  Личный опыт: Мини-обзор TeXet TM-9720 и гид покупателя по Android-планшетам с дисплеем 9,7-10,1 дюйма

06.08.2013.  Личный опыт: дешевая электронная книга с e-ink экраном, Wi-Fi и Android – оправданная покупка или деньги на ветер?

28.05.2013.  Гид покупателя: выбираем недорогой планшетный компьютер с Android и 7-дюймовым дисплеем. Весна 2013.

22.05.2013.  Гид покупателя: выбираем недорогой, но функциональный Android-смартфон. Весна 2013

01.04.2013.  Гид покупателя: самые дешевые смартфоны с Android. Весна 2013

01.03.2013.  Популярно о железе: технологические новинки MWC 2013

08.11.2012.  Гид покупателя: выбираем Android-смартфон до 10 тысяч рублей

01.11.2012.  Популярно о железе: китайские мобильные процессоры

18.09.2012.  Гид покупателя: выбираем телефон для тяжелых условий эксплуатации

12.09.2012.  Обзор Explay Informer 702: доступный планшет с IPS-дисплеем

24.08.2012.  Обзор Sony Xperia go. Отличный смартфон в качестве "второго" аппарата

23.08.2012.  Гид покупателя: выбираем смартфон с Windows Phone

10.08.2012.  Гид покупателя: выбираем недорогой, компактный, но функциональный Android-смартфон



Поиск по сайту:



Новости

11.11. Утечка раскрыла ёмкость батарей и общие черты iPhone 18 и 18e

11.11. OnePlus 17 может войти в число широкоэкранных флагманов 2027 года

11.11. В сети появились макеты iPhone Air 2 и iPhone 18

10.11. Oppo Pad Air6 с 12.1" экраном 120 Гц и Dimensity 7360 Super представлен официально

10.11. Bixby в One UI 9.5 получит автоматические задачи

10.11. Vivo работает над серийным АКБ ёмкостью 11 970 мАч

09.11. Серия Huawei Nova 17 получит 200-МП камеру и новые дисплеи

09.11. Realme 17 Pro – утечка указывает на батарею емкостью 10 000 мАч и Dimensity 7300

09.11. Утечка о Xiaomi 18 подтверждает 100-ваттную зарядку

06.11. Motorola представила Moto Watch 2 Fit и Moto Buds 2 Ultra

06.11. Motorola Signature 27 с АКБ 7000 мАч и 200-МП перископом представлен официально

05.11. Honor готовит смартфон с батареей 14 000–15 000 мАч

05.11. Утечка показывает дизайн в стиле Pixel 11 Pro Fold

05.11. Утечка о Samsung Galaxy A38 раскрыла батарею 6000 мАч

04.11. Утечка раскрыла характеристики и сроки выхода iPhone 18, 18e и Air 2

04.11. Утечка о Redmi Turbo 6 Max указывает на 7-дюймовый 2K-экран частотой 185 Гц

04.11. Vivo Y32 5G – АКБ 8000 мАч, Snapdragon 4 Gen 2 и защита IP69

04.11. OnePlus Turbo 6Vs представлен в Китае – тот же Turbo 6V в новом цвете

03.11. Redmi M100 Pro с Dimensity 7300-Ultra и тройной камерой представлен в Китае

03.11. Rogbid Model R5 – смарт-часы на полноценном Android с SIM-картой за $129.99