Обзор - Стандарты защиты смартфонов и планшетов
Надежность, качество и уровень защищенности телекоммуникационного оборудования регламентируется различными стандартами. В настоящее время используются несколько общепризнанных стандартов.
Индустриальные стандарты
Прежде всего, это наиболее известный у нас стандарт EN 60529 в котором степень защиты IP (Ingress Protection Rating) указывается с помощью краткого символа, состоящего из двух букв «IP» и двух цифр класса защиты (например, IP58): первая определяет класс защиты от воздействия твердых веществ; вторая определяет класс защиты от жидкостей. То есть показатель IP определяет способность устройства противостоять проникновению твердых (см. табл. 1) и жидких (см. табл. 2) тел.
Если IP -рейтинг не указан, то устройство не устойчиво к проникновению пыли и влаги. Для того чтобы радиостанция могла позиционироваться как промышленная, её IP -рейтинг должен быть не менее 54.
Что касается персональных компьютеров, то для того, чтобы например ноутбук мог позиционироваться как промышленный, его IP-рейтинг должен быть не менее 65. Немаловажно, чтобы каждая комплектация устройства при этом была сертифицирована на IP. Многие недобросовестные поставщики сертифицируют одну, самую дорогую конфигурацию, а стандарт присваивают всем.
Таблица 1. Классы контактной защиты и защиты от воздействия инородных тел (первая цифра)
| Уровень | Защита от посторонних предметов, имеющих диаметр | Описание |
| 0 | — | Нет защиты |
| 1 | >=50 мм | защита от больших инородных тел, нет защиты от сознательного контакта |
| 2 | >=12,5 мм | от средних инородных тел защита от сознательного контакта |
| 3 | >=2,5 мм | защита от малых инородных тел (Инструменты, кабели и т. п.) |
| 4 | >=1 мм | Большинство проводов, болты и т. п. |
| 5 | Пылезащищённое | Некоторое количество пыли может проникать внутрь, однако это не нарушает работу устройства. Полная защита от контакта |
| 6 | Пыленепроницаемое | Пыль не может попасть в устройство. Полная защита от контакта |
Таблица 2. Классы защиты от попадания воды (вторая цифра):
| Уровень | Защита от попадания воды | Описание | ||
| 0 | — | нет защиты | ||
| 1 | Вертикальные капли | Вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства | ||
| 2 | Вертикальные капли под углом до 15° | Вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства, если его отклонить от рабочего положения на угол до 15° | ||
| 3 | Падающие брызги | Защита от дождя. Вода льётся вертикально или под углом до 60° к вертикали. | ||
| 4 | Брызги | Защита от брызг, падающих в любом направлении. | ||
| 5 | Струи | Защита от водяных струй с любого направления | ||
| 6 | Морские волны | Защита от морских волн или сильных водяных струй. Попавшая внутрь корпуса вода не должна нарушать работу устройства. | ||
| 7 | Кратковременное погружение на глубину до 1м | При кратковременном погружении вода не попадает в количествах, нарушающих работу устройства. Постоянная работа в погружённом режиме не предполагается. | ||
| 8 | Длительное погружение на глубину более 1м | Полная водонепроницаемость. Устройство может работать в погружённом режиме | ||
Следует отметить, что, например, класс защиты 6 соответственно включает в себя все классы от 1 до 5. Однако классы защиты 7 и 8 являются самостоятельными единицами, независимыми друг от друга. В связи с этим для более точного определения класса защиты в этом случае допустима двойная маркировка, например IP55/IP58. Кроме того, существуют обозначения класса защиты с дополнительной буквой К. Это значит, что к стандартному классу защиты от воды добавляется специальная защита от воды под давлением (например — IP64K — защита от брызг под давлением и полная защита от пыли). В некоторых отраслях промышленности, например пищевой, вводится особый класс защиты от воды. Т. е. 9K — это защита от струи пара под давлением и. данное оборудование может быть подвержено обработке водяными парами.
Существует также целый перечень других индустриальных стандартов, которые определяют требования для оборудования и систем защиты, используемых в различных условиях на транспорте, энергетике, отраслевых предприятиях (см. табл. 3).
Таблица 3. Основные индустриальные стандарты
| Стандарт | Отрасль | Определяет |
| IEC 61850-3/IEEE 1613 | Энергетика | Определяет требования по обеспечению безошибочной работы в условиях электромангнитных помех для сетевых устройств и систем, используемых на энергоподстанциях |
| EN50155 | Железнодорожный транспорт | Железнодорожные приложения и электронное оборудование, используемое на подвижном составе |
| EN50121-4 | Железнодорожный транспорт | Железнодорожные приложения, электромагнитная совместимость, защита от излучений в системах сигнализации и телекоммуникациях |
| EN50121-3-2 | Железнодорожный транспорт | Железнодорожные приложения, электромагнитная совместимость, подвижный состав и устройства |
| NEMA TS2 | Автомобильный транспорт | Устанавливает экологические требования к системам управления дорожным движением и электронике в центрах управления |
| Class 1 Div. 2/ATEX Zone 2 | Опасные среды | Определяет требования для оборудования и системам защиты, используемых в потенциально взрывоопасных средах |
| DNV/GL/ABS/LR/NK | Морские | Определяет способность устройств противостоять высокой / низкой температуре, влажности, вибрациям, EMC и другим факторам воздействия, а также его пригодность для различный, четко определенных классов морского применения |
| UL508 | UL сертификаты безопасности | Определяет требования безопасности для индустриального оборудования контроля |
| UL60950-1 | UL сертификаты безопасности | Определяет требования безопасности, призванные снизить риски пожара, поражения электрическим током или получение травм для установленного оборудования |
Не столь популярный промышленный стандарт NEMA (National Electrical Manufacturer Association), показывает, в какой среде может работать устройство. В таблице 4 приведены данные о соответствии стандартов NEMA и IP.
Таблица 4. Соответствие стандартов NEMA и IP
| NEMA | IP |
| 1 | IP -10 |
| 2 | IP -11 |
| 3 | IP -54 |
| 3 R | IP -14 |
| 3S | IP -54 |
| 4 или 4X | IP -56 |
| 5 | IP -53 |
| 6 или 6P | IP -67 |
| 12 или 1 2 K | IP -52 |
| 13 | IP -54 |
На войне как на войне
MIL-STD 810 (Military Standard) – наиболее известный у нас американский военный стандарт, регламентирующий уровень защиты оборудования от различных внешних воздействий (вибрация, влага, удары, температура и т. п.). Обычно применяется к абонентскому радиосвязному оборудованию. Изданный американским Министерством обороны еще в 60-х годах XX века стандарт MIL-STD 810 претерпел ряд изменений.
Необходимо помнить, что MIL-STD-810 — тестирование лабораторное. Поэтому важным является корректная оценка результатов тестирования для реальных полевых условий, правильное экстраполирование результатов испытаний. Стандарт не устанавливает конструкций и спецификаций тестирования, предлагая только перечень стрессовых сред, с которыми оборудование может столкнуться во время службы. Таким образом, стандарт MIL-STD-810 не гарантирует, что прошедшие лабораторные тесты приборы, пройдут и полевые испытания.
Его предпоследняя версия MIL-STD 810F была выпущена в 2000 г. Стандарт включает ряд пунктов, которые, как правило, перечисляются при ссылке на стандарт (например, соответствие стандарту MIL-STD C/D/E/). MIL-STD810F имеет ряд руководящих принципов и испытательных методов для определения устойчивости к воздействию естественных неблагоприятных окружающих явлений на оборудование (вибрация, удары, перепады температур, загрязнение и т. д.), используемое в военных или коммерческих целях.
Таблица 5. Методы воздействия по стандарту MIL-STD 810F
| Номер метода | Проверяемое воздействие |
| 500.4 | Низкое давление (для оценки поведения оборудования в воздушных полетах) |
| 501.4 | Высокая температура (эксплуатация и хранение) |
| 502.4 | Низкая температура (эксплуатация и хранение) |
| 503.4 | Температурный шок (как прибор выдерживает резкие температурные изменения) |
| 504 | Загрязнение жидкостями |
| 505.4 | Солнечная радиация |
| 506.4 | Дождь |
| 507.4 | Влажность |
| 508.5 | Плесень |
| 509.4 | Соляной туман |
| 510.4 | Песок и пыль |
| 511.4 | Взрывоопасная атмосфера |
| 512.4 | Утечки |
| 513.5 | Ускорения |
| 514.5 | Вибрация |
| 515.5 | Акустический шум |
| 516.5 | Транспортный шок (поведение устройства при работе на транспортных средствах) |
| 518 | Кислотная атмосфера |
| 519.5 | Оружейная вибрация |
| 520.2 | Комбинированная температура, влажность, вибрация |
| 521.2 | Обледенение |
| 522 | Баллистический шок |
| 523.2 | Комбинированный: виброакустика / температура |
В октябре 2008 года появилась новая версия стандарта MIL STD 810 — MIL-STD 810G, которая включает много исправлений и изменений стандарта MIL- STD 810F, а также новые методы испытаний. До выхода MIL-STD-810G последующие издания содержали те же по существу фразы, не вдаваясь в подробности. MIL-STD-810G стал самым серьёзным и подробным изменением стандарта, сфокусировавшись при этом на тестах противоударности и стойкости к вибрациям. В MIL-STD-810G огромную роль играет приближение этих тестов к реальным условиям. В MIL-STD-810G реализован метод «527 вызова» для теста вибрацией, заменяя 3 теста по одним осям, производящим многоосевую тряску, которая более полно соответствует реальной тряске.
Список тестов приведен в таблице 6.
Таблица 6. Методы воздействия по стандарту MIL-STD 810G
| Номер метода | Проверяемое воздействие |
| 500.5 | Низкое давление (Высота) |
| 501.5 | Высокая температура |
| 502.5 | Низкая температура |
| 503.5 | Температурный удар |
| 504.1 | Загрязнение жидкостями |
| 505.5 | Солнечная радиация |
| 506.5 | Дождь |
| 507.5 | Влажность |
| 508.6 | Плесень |
| 509.5 | Соляной туман |
| 510.5 | Песок и пыль |
| 511.5 | Взрывная волна |
| 512.5 | Герметичность |
| 513.6 | Устойчивость к механическому ускорениию |
| 514.6 | Вибрация |
| 515.6 | Шум |
| 516.6 | Механический удар и падение |
| 517.1 | Пиротехнический удар |
| 518.1 | Кислотное воздействие |
| 519.6 | Стрелковое оружие |
| 520.3 | Температура, влажность, вибрация и высота |
| 521.3 | Замораживание и обледенение |
| 522.1 | Баллистический удар |
| 523.3 | Виброакустика/Tемпература |
| 524 | Замораживание — оттаивание |
| 525 | Time Waveform Replication |
| 526 | Железнодорожные воздействия |
| 527 | Вибрации по разным осям |
| 528 | Механические вибрации судового оборудования |
Производство оборудования с учетом стандарта тестирования MIL-STD-810F/G обязательно для всей военной техники США и стран НАТО.
Испытание «огнем»
Ниже представлено описание стандарта и испытаний, которые определяют уровень качества изделия и способность работы его в неблагоприятных окружающих средах в MIL-STD-810G (в MIL-STD-810F многие процедуры практически совпадают).
Стандарт включает широкий комплекс тестирования надёжности оборудования. Среди них:
Высокие/низкие температуры (испытания № 501.5 и 502.5)
В ходе испытаний проверяется способность оборудования работать при низких и высоких температурах. При этом тесты на хранение и корректную работу проходят отдельно.
Требования. Рабочая температура: от -20°C до +60°C. Температура хранения: от -51°С до +75°С.
Тепловой удар (№ 503.5)
Испытания на температурный шок определяют, способно ли оборудование выдерживать резкие перепады температуры внешней среды без физического повреждения компонентов и снижения работоспособности.
Тесты на тепловой удар проверяют безопасность использования устройства и его производительность после внезапного изменения температуры.
Требование. Три цикла изменения температуры за одну минуту с −51°С до +70°С.
Дождь (№ 506.5)
Испытания работающего устройства на устойчивость к дождю, в том числе с порывами ветра.
Требование. Дождь с порывами ветра 10 м³/час четыре цикла и крупные капли.
Падение, механический удар (№ 516.6)
Тест на удар после свободного падения показывают способность устройств выдерживать нечастые одиночные падения или сильную вибрацию, возникающие при переноске, транспортировке и работе с устройством.
Требование. Испытания состоят из 26 падений с высоты 1,2 метра на фанерную поверхность, с использованием до пяти устройств.
Вибрация (№ 514.6)
Тест показывает способность оборудования работать при постоянных вибрациях, которые могут возникать вне и внутри транспортного средства.
Требование. Вне транспорта при постоянной вибраций в 0.04г²/Гц, 20 Гц-1000 Гц- 6 дБ / актив. 1000 Гц — 2000 Гц,. При имитации внедорожного транспортного средства допускается временная потеря функции при условии последующего восстановления без внешнего вмешательства.
Песок и пыль — пыльная буря (№ 510.5)
Во время испытания устройство не должно допустить попадание внутрь песка и пыли.
Требование. Размер частицы <149 мм, 10 ± 7 г/м³, скорость ветра 8.9 метров в секунду.
Давление (№ 500.5)
В тесте принимают участие как работающее, так и выключенное устройство. Недопустима даже временная неустойчивость в работе или потеря данных.
Требование.
В рабочем состоянии: высота — 4500 м. (давление 57,2 кПа) с изменением высоты 0,61 метра в минуту
В нерабочем состоянии: высота 12 200 м. (давление 18,8 кПа) с изменением высоты 0,61 метра в минуту
Кроме того стандарт включает в себя тесты на загрязнение жидкостями (504.1), соляной туман (509.5), пиротехнический (517.1) и баллистический (522.1) удары, кислотное воздействие (518.1), вибрации по разным осям (527) и проч.
Конструктивные особенности защищенных устройств
Температурное воздействие. Уровень прочности изделия определяется способностью противостоять резким перепадам температур в рабочем режиме (особенно когда устройство используется снаружи или установлено в транспортном средстве).
Низкая температура способна полностью разрядить аккумуляторы. Поэтому одно из требований стандартов – восстановление работоспособности устройства после испытанием низкой температурой. Низкая температура также отрицательно сказывается на работе ЖК-дисплея. Перегрев устройств также небезопасен – может произойти самовозгорание аккумуляторных батарей.
Стойкость к жидкостям. В защищенных устройствах обычно используют прорезиненный кожух крепления ЖК-матрицы, водонепроницаемую клавиатуру и герметичные заглушки, предохраняющие порты. Эти меры также препятствуют проникновению внутрь корпуса пыли и грязи. В качестве координатного устройства в ноутбуках используется тачпад. Некоторые емкостные сенсорные панели очень чувствительны к воздействиям – вода воспринимаются ими как палец, и тач пад не будет работать до полного удаления жидкости. Резистивные сенсорные панели требуют более сильного нажатия пальцами, но они продолжают работать даже при воздействии воды. Звуковая карта и встроенные динамики также должны быть защищены от проникновения жидкости.
Механическое воздействие (вибрации, удары). Уровень прочности изделия во многом определяется устойчивостью к вибрации, которая определяет способность устройства противостоять постоянным эффектам вибрации (особенно если изделие установлено и используется в транспортном средстве). Постоянная вибрация затрагивает работу процессора, и способна привести к отказу системы. При тестировании изделия на постоянную вибрацию необходимо максимально приблизить к реальности уровень тестирования и подвергнуть вибрации изделие, как если бы оно было установлено во внедорожнике.
Для таких тестирований в защищенных моделях предусматривают различные конструктивные ухищрения. При этом корпус, служит не только защитой, но и теплоотводом для процессорного модуля, предохраняя его от перегрева и, соответственно, не требуя дополнительного принудительного охлаждения. Это в свою очередь приводит к повышению срока автономной работы, поскольку в устройстве отсутствует вентилятор охлаждения, потребляющий значительное количество энергии. Матрица устройства отображения информации имеет специальную противоударную конструкцию и помещена в прорезиненный кожух.
Комментарии