Сквозь огонь, воду и медные трубы: как защищают гаджеты от внешних воздействий

Практически два десятка лет назад на рынке появился телефон Siemens M65. Это был не первый представитель M-серии, но именно он позиционировался на массовом рынке как защищенный телефон с особой конструкцией корпуса (металлический каркас) и заглушками, которые защищали все разъемы и даже камеру от пыли и влаги (но не от большого количества воды). Правда, экран в то время был закрыт не устойчивым к царапинам стеклом, а пластиком, так что повредить его не составляло большого труда (проверено автором), да и примерно за год этот пластик терял товарный вид. Это был не первый защищенный телефон бренда — за пару лет до того появилась модель ME45 со степенью защиты IP54, но именно M65 получил большую известность.

У читателя мог возникнуть справедливый вопрос: а почему упомянуты именно эти телефоны, а не первые защищенные Siemens S10 Active (1998 год) и Ericsson R250 Pro (1999 год)? Те тоже были защищенными, но степени защиты не имели, в отличие от упомянутых выше. В конструкции S10 Active использовались дополнительные резиновые вставки, но никакой другой защиты от пыли/воды реализовано не было. А вот R250 Pro — совершенно иной аппарат, но и разрабатывался он для профессионального использования, а именно — для шахтеров Ботсваны. Этот телефон стал первым, в котором были установлены мембраны Gore-Tex, аналоги которых есть и в некоторых современных смартфонах.

Сейчас рынок защищенных гаджетов огромен — это не только смартфоны, планшеты и часы, но даже ноутбуки — довольно редкие и дорогие представители класса защищенных устройств, которые в основном обладают относительно скромной защитой от жидкости, но легко переносят условия серьезной загрязненности. Это промышленные или военные решения — очень дорогие.

Чем вредят вода, пыль, удары и температуры

Внешние негативные воздействия на любые электронные устройства — это всегда плохо. С водой всё просто: она попадает на контакты, замыкает их и, если соответствующей защиты нет, выводит из строя как минимум разъем и стоящий за ним контроллер, а как максимум — всю плату смартфона.

С пылью ситуация похожая, но всё зависит от типа пыли: возможно, она ничего не замкнет (по крайней мере, не сразу), но вставить USB-кабель будет сложно, а если и получится, возникает риск погнуть контакты и вызвать их замыкание.

Физические воздействия (удары, падения) могут влиять не только на корпус и стекло, но и на внутренние компоненты. Даже если корпус примет удар на себя (не проломится непосредственно до платы и электронных компонентов на ней), то припаянные элементы могут отломиться в местах пайки или появятся микротрещины в плате, что приведет к повреждению дорожек на ней, питание и данные перестанут «бегать» по ним, и смартфон прекратит нормально работать (или вообще прекратит работать).

Воздействие низких и высоких температур тоже может повредить смартфон: при нагреве после заморозки в некоторых компонентах может образоваться конденсат, что выведет их из строя. А воздействие высоких температур может негативно сказаться на любых составляющих устройства, включая дисплей — он может получить необратимые повреждения как на морозе, так и при высоких температурах. Аккумуляторы в смартфонах тоже начинают плохо себя чувствовать: при отрицательных температурах они не только могут потерять емкость в один момент, но и не восстановить ее в будущем, а при высоких температурах — воспламениться, если нет соответствующей защиты от перегрева.

Как устроена защита

От ударов и вибрации

Защита от ударов, повреждений при падении и просто сильной вибрации — пожалуй, самая актуальная. Если вы ежедневно пользуетесь общественным транспортом, то как минимум раз в день видите у кого-то смартфон с разбитым экраном. Способ защиты тут — особое стекло. С 2008 года у многих на слуху словосочетание Gorilla Glass. Это алюмосиликатное (состоит из алюминия, кремния и кислорода) стекло от американской компании Corning, дебютировало в самом первом iPhone. Вторая версия появилась лишь спустя четыре года и уже не только в смартфонах Apple. За прошедшие 15 лет вышло 10 вариантов этого стекла, каждый из которых становится прочнее предыдущего. Но стоит оговориться: прочнее в неких лабораторных условиях. Например, Gorilla Glass Victus может выдержать падение с высоты до 2 метров. Только вот идеально ровные поверхности в повседневной жизни практически не встречаются, а если торчит из земли, асфальта или плитки небольшой камешек или если смартфон упадет под каким-нибудь «не таким» углом, стекло не выдержит — и модуль дисплея под замену. Поэтому, несмотря на всяческие громкие заявления о прочности защитных стекол, ронять смартфон не стоит.

Другой вид защиты от удара — чехлы-бамперы и мощные противоударные чехлы, в которые телефон не просто вставляется, а которые собираются вокруг смартфона при помощи отвертки. Такие чехлы существуют в совершенно разных исполнениях — из разного материала, разной конструкции, с разными степенями защиты, включая варианты с заглушками портов:

Насколько стоит доверять таким чехлам? Настолько мало, насколько вы способны, — на всякий случай, так как проверить их противоударные качества можно будет только на практике. Иными словами, метать смартфон в стену в таком чехле по-прежнему не рекомендуется.

Если же говорить об изначально защищенных от падений смартфонах, то существует два варианта. Первый — китайские бренды разной степени известности (Oukitel, iiiF 150, Ulefone, Unistrong, Senseit, AGM). Вот, к примеру, модели Ulefone из каталога «М.Видео»:

Второй — достаточно дорогие решения от именитых производителей, которые на слуху у профессионалов некоторых отраслей (к примеру, под брендом Caterpillar выпускается не только строительная техника и спецодежда, но и защищенные девайсы). Особенностью таких смартфонов является особая конструкция корпуса — прочный пластик или металл, прорезиненные углы и некоторые другие элементы, которые позволяют защитить смартфон при падении, погасив всю энергию корпусом.

От влаги и пыли

Если в 2014 году Samsung мог позволить себе выпустить модель S5 с заглушкой USB-порта, которая была призвана обеспечить водозащиту, то сегодня премиальные гаджеты-флагманы от Samsung, Xiaomi, Apple и некоторых других производителей должны быть стильными, а значит — никаких заглушек или резиновых накладок. Флагманы с пыле- и влагозащитой выглядят совершенно обычно — все USB-порты и другие разъемы полностью открыты, кроме разве что лотков для SIM-карт и карты памяти, так как это подвижные элементы конструкции, — там продолжают использовать уплотнители.

Не защищенные дополнительными элементами разъемы при попадании влаги моментально отключаются, не повреждая смартфон. За это отвечает специальный контроллер, ведущий мониторинг утечки тока между контактами порта, или эту функцию может поддерживать сам USB-контроллер, в зависимости от решения производителя устройства. В таких случаях на экране выводится предупреждение о необходимости просушить разъемы перед их использованием — конечно, когда смартфон включен, — так как если не смартфон, то кабель или зарядное устройство можно повредить, подключив их к влажному разъему.

Для защиты динамиков и микрофонов устанавливаются мембраны, которые, правда, снижают качества звука до тех пор, пока не высохнут. Для защиты внутренних компонентов устройств также используется компаунд — заливочный материал для герметизации электронного оборудования.

Но практика использования заглушек никуда не делась: много где можно купить такие аксессуары для своих гаджетов. Они вставляются в порт, что защищает его от попадания пыли.

От высоких и низких температур

Найти в свободной продаже действительно защищенные от сильного нагрева или охлаждения смартфоны практически невозможно. Такую защиту имеют устройства связи для экстремальных условий. В этих устройствах используются компоненты и припой, устойчивые к суровым температурам; то же можно сказать и об элементах корпуса. Зачастую экрана в таких устройствах нет или это специальный монохромный дисплей, выводящий минимум информации.

Впрочем, некоторые ведущие бренды защищают аккумуляторы своих устройств от мороза и жары, устанавливая датчик температуры: при достижении определенной температуры он отключают устройство (на морозе), прекращает процесс зарядки или снижает производительность (при жаре). Так, у Apple есть даже раздел на сайте поддержки, где об этом сказано.

Можно ли решить эту проблему иначе? Можно так, как это делается в некоторых автомобильных видеорегистраторах — их оснащают суперконденсаторами вместо классических аккумуляторов. Такой тип питающего элемента устойчив к лютым морозам и самым жарким дням — не взрывается, не вздувается и не воспламеняется. Вот пример таких видеорегистраторов из нашего каталога:

Но емкость суперконденсатора столь мала даже в таких устройствах, что ни о какой автономности речи быть не может. В видеорегистраторах суперконденсаторы используются, чтобы девайс смог корректно завершить работу и сохранить последний фрагмент записи на носитель при отключении бортового питания. На сегодняшний день использование суперконденсаторов в носимых устройствах невозможно.

Как определить степень защищенности: стандарты, степени, нюансы

Если отличить стойкие к ударам устройства (как те часы, что изображены на фото, предваряющем этот материал) достаточно легко, то с другими типами защиты всё может быть не так просто. Некоторые недорогие устройства со всем известной азиатской торговой площадки могут лишь выглядеть защищенными, а на самом деле пользоваться ими придется максимально осторожно — купив такой девайс, никаких гарантий, касающихся степеней защиты, вы никогда не получите. Даже если в карточке товара есть некие сертификаты, то проверить их не будет возможности, причем речь не только об их содержании, но и о самом факте существования таких сертификатов.

С брендовыми гаджетами, если это не подделка и не восстановленные экземпляры, всё намного проще, но есть нюанс: немалое количество текста мелким шрифтом где-нибудь внизу странички. Пояснение может быть как максимально скудным, так и более развернутым — всё зависит от подхода производителя.

Что означают упомянутые в тексте Xiaomi буковки и циферки IP68? Звучит просто: они описывают степень (или уровень) защиты и условия тестирования.

Условия испытаний четко и понятно на русском языке расписаны в ГОСТ 14 254–2015 (разработанном на основе международного стандарта IEC 60 529 версии 2013 года), где указано, что обозначение степени защиты состоит из:

• букв кода IP (от International Protection — «защита от проникновения», согласно ГОСТу, или Ingress Protection — «защита от проникновения», согласно иным источникам);
• первой характеристической цифры (от 0 до 6 либо буква X; обозначает защиту от проникновения внутрь прибора посторонних предметов, включая пыль);
• второй характеристической цифры (от 0 до 9 либо буква X; степень защиты от проникновения воды);
• дополнительной буквы при необходимости (А, В, С, D);
• вспомогательной буквы при необходимости (Н, М, S, W).

Например, устройство, соответствующее классу защиты IP65, должно быть пыленепроницаемым и должно выдерживать струи воды. Цифра 6 означает, что никакая пыль не может проникнуть в оболочку устройства.

А что подразумевается под пылью и какие должны быть условия тестирования? Об этом и написано в ГОСТе — он описывает использование специальной камеры с насосом циркуляции, определенного типа пыли, времени и методов тестирования (в зависимости от вида пыли), а также расположение тех или иных компонентов во время тестирования. Если интересно, почитайте на досуге, это стоит потраченного времени.

Со второй цифрой ситуация несколько проще, но испытания тоже серьезные. Скажем, цифра 5 подразумевает испытания с использованием брандспойта с соплом диаметром 6,3 мм на расстоянии 2,5−3,0 м от устройства при расходе воды 12,5 л в минуту в течение не менее 3 минут. А если вторая цифра 7 или 8, то подразумевается уже погружение на разную глубину на разное время. Полную методику испытаний с иллюстрациями можно посмотреть в ГОСТе.

Стандарт IEC 60 529 — не единственный применяемый для испытаний техники на устойчивость к внешним воздействиям. Так, часы, особенно дайверские, нередко имеют обозначение водонепроницаемости согласно стандартам ISO 2281 и ISO 6425: «3 atm», «5ATM» и т. п. На сайте и в описаниях других устройств могут присутствовать заявления, что устройство соответствует спецификации Министерства обороны США MIL-STD-810G (последняя буква означает версию — так, MIL-STD-810G более актуальная, чем MIL-STD-810F). Но в эту спецификацию включено 29 критериев, в число которых входят не только воздействие влаги (повышенная влажность и дождь), но и устойчивость к взрывной волне и баллистическому удару, например.

Если производитель реализовал самые простые защиты от воды, пыли и падений и указал соответствие спецификации, он не соврал — ведь соответствует же! — но найти, какие именно испытания были проведены, может быть очень трудно, если вообще возможно. Впрочем, уважающие себя производители указывают эту информацию.

Ознакомиться со спецификацией MIL-STD-810G тоже можно без проблем, но только в том случае, если вы владеете английским, так как самая их полная версия доступна только в оригинале — переводы на русский есть, но для всего набора испытаний получить подробную картину не выйдет.

Важно иметь в виду: Министерству обороны США не интересны тесты коммерческих устройств, поэтому оно не выдает сертификатов об успешном прохождении испытаний теми или иными устройствами массового рынка. И именно поэтому указание списка успешно пройденных тестов из набора MIL-STD-810G остается на совести производителя. То же можно сказать и об устройствах, защищенных по IP, выходящих на массовый рынок: IP — это лишь классификация способа защиты.

Если же защищенные по IP устройства будут поставляться в государственный сектор, то от компании-производителя этого устройства обязательно будут запрошены протоколы всех проведенных испытаний; также на приемочных испытаниях партии может быть проведена выборочная дополнительная проверка устройств по одному или нескольким критериям защиты.

В России производители устройств по своему усмотрению могут проводить и дополнительные испытания в сторонних лабораториях по разным критериям: взрывобезопасность ТР ТС 012/2011, ударная прочность по ГОСТ, вибрационная прочность по ГОСТ, падение по ГОСТ или по другой своей методике, защита корпуса от коррозии, защита от солевого тумана, защита от солнца и проверка климатических параметров по ГОСТ.

При этом надо иметь в виду: даже защита IP68 не всегда может спасти ваш смартфон — как говорится, есть нюансы. Устройство может с честью выдержать испытания струями воды, но это будет пресная вода. Агрессивная среда (например, морская вода) может повредить изоляционные материалы. Полчаса в ней по стандарту гаджет выдержит, но как он поведет себя дальше, при повторном купании даже в обычной пресной воде, — непонятно. Некоторые производители используют материалы, способные выстоять и в соленой воде, — чаще всего это пишут сразу на сайте гаджета. Яркий пример — часы T-Rex 2 от Amazfit и Watch Ultimate от HUAWEI: они предназначены для тренировок в морской воде, включая достаточно глубокие погружения — до 100 метров.

Помимо «встроенной» защиты от внешних воздействий существуют и дополнительные аксессуары — в основном это чехлы для устройств. С некоторыми устройствами они могут идти в комплекте (например, с экшн-камерами), а для некоторых их потребуется приобретать отдельно. Рекомендуем проверить их герметичность перед началом использования.

Как понять, что защита не сработала

Здесь речь идет не о тех случаях, когда последствия удара или утопления очевидны, а о тех, когда вы имеете дело с девайсами, которые выглядят совершенно здоровыми. Вторичный рынок всевозможных гаджетов огромен — часто именно благодаря ему многие могут себе позволить познакомиться с прошлогодними флагманами. Но здесь надо быть предельно аккуратным: нередко в продаже появляются поврежденные устройства или такие, которые пережили разнообразные манипуляции со вмешательством в их «внутренние дела».

Даже замена аккумулятора может привести к полной потере защиты от пыли и жидкости, так как не все покупают не только сам аккумулятор, но и специальный комплект для восстановления герметичности устройства. Или же замена происходит с оригинальными деталями, но нарушен процесс нагрева корпуса устройства для снятия панели, за которой скрывается аккумулятор. Это только один (но далеко не единственный) пример воздействия, которое может привести к тому, что устройство перестанет быть защищенным. Поэтому проверять на водостойкость купленные на вторичном рынке гаджеты не стоит.

Впрочем, всё непросто и с абсолютно новыми устройствами — надо очень внимательно читать условия гарантии. Всё дело в том, что многие гаджеты, особенно дорогие, имеют внутри специальные маркеры, которые при попадании на них жидкости меняют цвет. Даже если устройство не выходит из строя, так как электронная составляющая, например, залита компаундом, изменившие цвет маркеры оповестят сотрудника сервисного центра о том, что смартфон побывал в неблагоприятных условиях, и это может лишить вас гарантийного обслуживания. Некоторые производители позволяют покупать расширенную гарантию, где даже такой случай не будет являться поводом для отказа, но такую возможность предоставляют лишь некоторые производители и за немалые деньги.

Так для чего же нужны защищенные устройства, если с ними всё не так просто

Если говорить о дорогих смартфонах-флагманах, которые являются имиджевыми продуктами, то наличие какой-либо степени защиты позволяет сохранить данные, хранящиеся на смартфоне, при неблагоприятном (для девайса) стечении обстоятельств — скажем, во время внезапного дождя или при падении в воду. Защищенные бюджетные модели могут составить компанию в длительных походах любительского уровня. А дорогие защищенные гаджеты подойдут и для профессиональных экспедиций. Но это уже ценовая категория соответствующая, как и набор функций.

С носимыми гаджетами, такими как умные часы и фитнес-браслеты и наушники, ситуация немного иная — чаще всего им не помеха ни дождь, ни пот, ни душ. То есть они отлично переносят практически любые виды спорта. Но надо учитывать, что чем выше степень защиты, тем меньше ремонтопригодность: восстановить заводские возможности сопротивления грязи и жидкости после разбора защищенного смартфона практически невозможно.