Полезные ссылки:

• «Защищенные» телефоны: история и современность. Часть I. Первая пятилетка – 1998 – 2002 г.
  
• «Защищенные» телефоны: история и современность. Часть II. Наше время – 2004 – 2008 г.
  

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.