Носимая электроника

brandName1 убил россиянку ударом тока! brandName2 на секунду упал на живот: сына известной блогерши убило током в ванне! Россиянка уронилавваннутелефони погибла. Четырнадцатилетнюю москвичку убило током в ванной. В Красноярске школьница погибла от упавшего в ванну смартфона. Жертв все больше: почему не стоит брать телефон в ванну?

Это лишь несколько заголовков на новостных сайтах. Журналисты любят жареные факты, но как бы то ни было, случаи гибели людей от смартфона на зарядке отмечаются. В этой статье я попробую провести небольшое расследование возможных причин подобных несчастных случаев.

Может ли убить 5 В?

Определенно можно сказать, что это крайне маловероятно. При таком напряжении, да еще и при постоянном токе для достижения опасного для жизни тока нужно, чтобы сопротивление в цепи снизилось ниже 100 Ом, при том, что ток должен течь по "опасному" пути через грудную клетку. То есть, придется как минимум оторвать от адаптера разъем и прикрутить провода к плотным металлическим браслетам, надетым на руки жертвы, лежащей в ванне с соленой водой. Или еще лучше -- к двум гвоздям, забитым в грудную клетку. Такие случаи бывали: при неисправностях медицинских приборов, в гальванических цехах. В остальных случаях ток пойдет, минуя жизненно-важные органы и скорее всего вообще будет необнаружим за пределами корпуса телефона.

Нет, причину смерти определенно надо искать в другом месте.

Блок питания без гальванической развязки?

В обсуждениях подобных случаев часто проскакивает идея, что "из экономии китайцы не делают гальваническую развязку".

Да, существует такой класс вторичных источников питания. В первую очередь это схема с гасящим конденсатором, в прошлом достаточно популярная для питания маломощных потребителей из-за своей дешевизны. Опасность этой схемы в том, что несмотря на безопасное выходное напряжение, между выходными клеммами и землей присутствует опасное напряжение. Если повезет, ток, протекающий через тело, ограничивается гасящим конденсатором, но величина этого тока близка к максимальному выходному току блока питания и в большинстве случаев опасна для жизни. В худшем -- ток вообще пойдет мимо этого конденсатора.

К счастью, для телефонных зарядных устройств такая схема малопригодна, так как потребляет ток, почти равный выходному. Этот ток -- реактивный, но с таким реактивным током можно мириться, пока он не превышает 100-200 мА, но не когда он 1-2 ампера. Ну а другая причина -- солидные габариты конденсатора. Можно, конечно, совместить конденсаторный блок питания с понижающим импульсным преобразователем, но сложность такого устройства не будет сильно уступать стандартному импульсному блоку питания.

Все встречавшиеся мне телефонные "зарядки", включая примитивные зарядки кнопочных "Нокий" без стабилизации и еще более примитивные их китайские подделки, были обратноходовыми ИБП. Гальваническая развязка в таких блоках питания обеспечивается импульсным трансформатором. Обратная связь для стабилизации напряжения организуется либо через оптрон, либо через дополнительную обмотку трансформатора , либо по импульсам на первичной обмотке, либо вообще отсутствует, как в вышеупомянутых примитивных китайских поделках (впрочем, оригинальная зарядка от Nokia тоже не имела стабилизации). Экзотические решения типа контроллера ADP1071 или INN3264C со встроенной развязкой встречаются все чаще в связи с Quick Charge. Во всех случаях как таковая гальваническая развязка присутствует и нарушается она только Y-конденсатором, соединявшим "высокую" и "низкую" стороны по высокой частоте. Без этого конденсатора наводка на низковольтную сторону через межобмоточную емкость импульсного трансформатора слишком велика. Например, у смартфона с сенсорным экраном от нее сходит с ума сенсор. Но он и создает условия для легкого "пощипывания" при прикосновении к низковольтной стороне. А может ли ток через него убить, если одновременно схватиться за трубу или лежать в ванне?

Емкость этого конденсатора обычно не более 2200 пФ (часто -- еще ниже, в районе 1000 пФ). Реактивное сопротивление на частоте 50 Гц, соответствующая емкости 2,2 нФ -- 1,45 МОм, и соответственно, ток в цепи "сеть-конденсатор-жертва в ванне-земля" не превысит 150 мкА, что абсолютно безопасно. На самом деле, ток будет несколько больше из-за присутствия в цепи диодов, а значит и высших гармоник, но принципиально ничего не меняется: и это не причина летальных исходов. Также прикосновение в момент пикового напряжения при одновременном заземлении тела приводит к разряду конденсатора через тело, но энергия этого разряда -- 0,1 мДж. Достаточно, чтобы слегка "куснуло", но совершенно недостаточно для убийства (для этого нужна энергия хотя бы в тысячу раз больше, 0,1 Дж).

Итак, исправный адаптер, включенный в сеть, ни при каких условиях убить не может. Значит, дело в неисправностях.

А теперь заглянем внутрь китайской зарядки

На этом фото -- плата, извлеченная из классической китайской зарядки под российским брендом за 250 рублей, купленной когда-то в ларьке в подземном переходе. На первый взгляд, ничего особенного. Обратноход на микросхеме "все в одном" со встроенным ключом в восьминогом корпусе. Оптрон для обратной связи -- на своем месте. Не самый плохой экземпляр -- по крайней мере, перед разборкой она без вопросов прослужила года три, и заявленные два ампера она держит. Но... что это? Где на плате помехоподавляющий конденсатор? Он должен быть: проблем с помехами на сенсоре не наблюдалось. Да вот он, SMD-конденсатор на обратной стороне (C2).

А должен быть вот таким.

В качестве Y-конденсаторов принято использовать специализированные конденсаторы, сделанные с упором на максимальную электробезопасность, с очень солидным запасом по напряжению. Они рассчитаны на работу при 250 В переменного тока, но способны надежно выдерживать несколько киловольт. Пробой такого конденсатора случается, пожалуй, только при прямом попадании атомной бомбы молнии. Характерным визуальным признаком таких конденсаторов является то, что они окуклены толстым слоем изолирующей пластмассы, их маркировка имеет явное указание на применение (Y2) и включает массу значков всевозможных стандартов и сертификатов безопасности.

Поскольку такие конденсаторы не самые дешевые (не в последнюю очередь из-за стоимости прохождения этих бесчисленных сертификаций и одобрений), велик соблазн заменить их на что попроще. И в дешевых блоках питания частенько стоит какая-нибудь безымянная керамика на 630 В или киловольт. Этого мало, так как в сети иногда проскакивают импульсы, наводимые молниями, короткими замыканиями на высоковольтных ЛЭП и другими аварийными ситуациями. Несколько таких импульсов вполне способны "подпробить" такой конденсатор, особенно при его невысоком качестве, и самое страшное, что это никак не повлияет на работоспособность блока питания. При заземлении низковольтной части (например, через жертву, лежащую в ванне и пока ничего не подозревающую) через конденсатор потечет уже не только емкостный ток, но и ток утечки. Сначала незначительный, доли миллиампера, но вызывающий локальный нагрев диэлектрической керамики. С ростом температуры он тоже растет, и еще сильнее греет. Развивается тепловой пробой и цепь окончательно замыкается со всеми печальным последствиями.

Как оказалось, такой конденсатор -- это еще не худший вариант. Ставить в такое место SMD-компонент вообще безрассудство. Такие миниатюрные многослойные конденсаторы гораздо менее устойчивы к импульсным перегрузкам, гораздо сильнее подвержены тепловому пробою, могут треснуть при тепловой деформации платы, с большой вероятностью давая полное КЗ. И в целом многослойные конденсаторы менее надежны из-за эффектов электромиграции. Маленькое расстояние между выводами и предположительно не смытый флюс под корпусом тоже не способствуют надежности и безопасности такого решения.

Y-конденсатор -- не единственная проблема этого БП. Здесь нет практически никакого конструктивного разделения низковольтной части и высоковольтной. Нет даже прорезей в плате, предотвращающих пробой по стеклотекстолиту из-за его перегрева или налипания пыли на поверхность, и даже просто увеличенного зазора между их печатными проводниками, не говоря уж о каких-либо барьерах, которые могли бы предотвратить перебрасывание дуги между ними. Здесь также нет ни варистора на входе, ни предохранителя, так что он опасен не только в плане поражения током, но и тем, что выйдя из строя, он загорится. Помехоподавляющих элементов здесь тоже и близко нет, хотя это уже не про безопасность, а про, скажем так, культуру поведения в обществе.

Это то, что можно увидеть глазом. Никто, однако, не может гарантировать, что, например, импульсный трансформатор сделан с качественной межобмоточной изоляцией. Требования к ней ничуть не меньше требования к изоляции Y-конденсатора и оптрона, а последствия пробоя столь же опасны.

Надо сказать, это не худший вариант. "Классика жанра" выглядит как-нибудь так:

А зарядка "здорового человека" выглядит изнутри вот так (это, кстати, подделка под Samsung, но качественная):

Хорошо видна прорезь на плате, надежно разделяющая высоковольтную и низковольтную части в самом опасном месте, и вставленная в нее пластиковая перегородка. С другой стороны платы эта перегородка тоже есть. И есть хороший зазор на плате, в котором нет ничего, кроме оптрона и трансформатора.

Что делать?

Если вы -- владелец смартфона, то в первую очередь внимательнее относитесь к тому, что пихаете в свой телефон. Зарядные устройства, подобные описанным выше, могут убить не только человека. Часто у них на выходе творится черте-чего: напряжение "гуляет" и "плавает", уровень пульсаций -- запредельный. В случае выхода из строя они запросто утянут за собой и ваш гаджет. Ну и даже с самым лучшим и оригинальным зарядным устройством держитесь подальше от воды. Вода и 220 вольт -- вещи малосовместимые.

Если же вы разработчик блока питания, то ваша задача -- сделать хорошо. Если же от вас хотят сделать дешево, то урезать бюджет за счет безопасности -- самое последнее дело.

А "хорошо" в данном случае означает надежную изоляцию низковольтной части от высоковольтной. Основа этой изоляции -- расстояние. Если предполагается, что низковольтная часть доступна для прикосновения к ее токоведущим частям, расчетное напряжение изоляции должно быть 2,5-4 кВ. Достаточным минимум можно считать 6-8 мм, причем в этом зазоре не должно быть ничего, кроме элементов гальванической развязки. Желательно предусмотреть в этой зоне окно в маске, которое может быть закрыто "валиком" изоляционного компаунда, удлиняющим путь утечки по поверхности. Пробой по поверхности предотвращается прорезями на наиболее нагруженных участках платы. Особенно велик риск такого пробоя, если барьерная зона подвергается излишнему нагреву от сильно греющихся компонентов: их необходимо переместить подальше.

Зазор должен выдерживаться и между компонентами. При плотном монтаже нужно организовать дополнительную изоляцию: установить глухую перегородку из изоляционного материала между "высокой" и "низкой" сторонами, закрыть выводы и корпусы компонентов, находящихся под высоким напряжением, термоусадкой, принять меры против взаимного смещения крупногабаритных элементов при толчках и ударах, дополнительно закрепив их компаундом. Хорошим вариантом, хоть и приводящим к неремонтопригодности, является и полная заливка блока теплопроводным компаундом.

Особое внимание нужно уделить выбору элементов, "перекрывающих" барьер гальванической изоляции. Ни о какой "самодеятельности" и применении компонентов не предназначенных для работы под сетевым напряжением и не имеющих соответствующей сертификации, не может идти речи, даже если это ваш любительский проект. Вообще же при разработке блоков питания для мобильных устройств, которые в процессе зарядки могут держать в руках, в идеале стоило бы ориентироваться на стандарт безопасности медицинского оборудования IEC60601-1 , рассматривая мобильный гаджет, как рабочую часть класса BF с доступной металлической частью. В соответствии с этим стандартом напряжение, на которое должна быть рассчитана изоляция, составляет ~ 4000 Вэфф, при этом ток утечки на пациента не должен превышать 100 мкА при штатной работе и 500 мкА при аварии. Впрочем, я реалист и прекрасно понимаю... Именно поэтому даже пользуясь качественным зарядным устройством, следует дополнительно избегать опасной ситуации.

Заключение

Предпосылки к несчастным случаям со смартфонами и водой создаются не самим фактом наличия напряжения. Для того, чтобы случилась трагедия, нужно стечение обстоятельств: конструктивные недостатки зарядного устройства, его неисправность и заземление тела жертвы посредством воды. Устранение хотя бы одного из этих факторов значительно снижает риск несчастного случая. Нет необходимости относиться к телефону, подключенному к сети, как к высоковольтному проводу под напряжением, но следует учитывать вероятность поломки сетевого адаптера и соблюдать определенную осторожность в тот момент, когда этот телефон оказывается у вас в руках, а в первую очередь -- избегать использования зарядок непонятного происхождения из ближайшего ларька. Их опасность заключается не только в возможности получить электрический удар, но и в возможности возгорания.

Привет, Хабр! Я Алексей Коняев. Последние пару лет участвую в развитии платформы Цифровой рабочий в роли ведущего java-разработчика.

Представьте, что вы приехали на экскурсию на завод. Там огромная территория, и вы вместе с гидом передвигаетесь на машине. Он рассказывает: Посмотрите направо, здесь новое здание литейного цеха, а вот слева старое здание, которое скоро должны снести... Как вдруг через минуту это старое здание взрывают! Гид, конечно, в шоке, да и вы тоже, но, к счастью, всё обошлось. Спрашивается, какого черта машина с экскурсантами оказалась в месте проведения взрывных работ?! И наш Цифровой рабочий на этот вопрос тоже не ответит, но он поможет вовремя предупредить всех заинтересованных лиц о том, что в геозоне, где сейчас проводятся опасные работы, появились посторонние в машине местного гида.

Если в двух словах, то система позволяет предупреждать опасные ситуации на производстве благодаря носимым устройствам Outdoor/Indoor-навигации и видеоаналитике. Цифровой рабочий может определять местоположение, физическое состояние или опасное поведение людей, строить различную аналитику, в том числе realtime, и выполнять разбор полётов, т.е. воспроизводить историю событий, чтобы можно было выяснить, что привело к нежелательной ситуации.

Дальше расскажу про архитектуру нашей системы, как мы используем Kafka, Esper и Clickhouse и на какие грабли уже наступили.

Вообще делать свой продукт это очень интересно, особенно когда ощущаешь пользу от его применения на промышленных объектах. Там бывает очень опасно работать, но люди привыкли рисковать и, как говорят наши заказчики, иногда теряют чувство самосохранения.

Пример из жизни Цифрового рабочего на пилоте в нефтянке. Работник залез на стремянку, чтобы затянуть вентиль газовой трубы. Резьба вдруг сорвалась, он не удержался и, упав с высоты 5 метров, от удара потерял сознание. А вентиль при этом открылся, и газ начал поступать в помещение. Но датчики падения и удара, которые встроены в носимое устройство (у него был модуль на каске) передали сигналы на сервер. Там эти два сигнала были обработаны на платформе, и алгоритм выявления внештатных ситуаций сформировал событие-тревогу. Оно было передано оператору, а также другим сотрудникам, которые в тот момент были недалеко от пострадавшего и смогли быстро прийти на помощь.

Архитектура

Когда мы только начинали проектировать Цифровой рабочий, решили пойти по пути Событийно-ориентированной архитектуры. Рассуждали так: всё начинается с носимых устройств, или, как мы их называем, меток. Они, по сути, просто умеют передавать с определённой частотой какую-то телеметрию или, другими словами, информацию об изменении своего внутреннего состояния. И вот это изменение состояния метки и есть входное для системы событие.

Далее, нам нужно уметь обрабатывать поток этих входных событий, причём это должен быть не просто последовательный конвейер, а параллельная обработка разными модулями, которые в процессе работы будут порождать новые события, обрабатываемые другими модулями, и т.д. В итоге какие-то события будут передаваться в UI, чтобы отрисовывать перемещение объектов на карте.

В качестве шины или слоя передачи событий выбрали Apache Kafka. На тот момент Kafka уже зарекомендовала себя как зрелый и надежный продукт (мы начинали с версии 2.0.0). Кроме того, выбирали только среди Open-source решений, чтобы удовлетворить требованиям импортозамещения. А с функциональной точки зрения в Kafkа нам понравилась возможность независимо подключать различных консьюмеров к одному и тому же топику, возможность прочитать события из топика ещё раз за период в прошлом, механизм стриминговой обработки Kafka Streams, ну и, конечно, масштабируемость благодаря партиционированию топиков.

Архитектура системы включает следующие компоненты:

• Есть различные носимые устройства (метки) и системы позиционирования, которые уже существуют на рынке и которые умеют работать с теми или иными девайсами.

• Для каждой такой системы позиционирования, с которой мы решили интегрироваться, у нас есть свой модуль Адаптер, который публикует в Kafka события с телеметрией от меток.

• Далее эти события обрабатываются Транслятором, который выполняет первичную обработку (связывание метки с сотрудником, вычисление геозоны, в которой находится сейчас метка и др.).

• Модуль Complex Event Processing-а (CEP-процессор) обрабатывает события, которые порождает Транслятор; здесь мы занимаемся выявлением внештатных ситуаций, анализируя различные типы событий, в том числе от разных меток.

• В UI поступают события как от Транслятора (для отрисовки перемещения сотрудников), так и от CEP-процессора (отображение алертов).

• Для хранения справочных данных, как то список меток, сотрудников, геозон и пр., используем реляционную БД PostgreSQL.

• А для хранения данных, по которым строится аналитика ClickHouse.

• Но в ClickHouse напрямую никто не ходит для этого используется модуль Reports, который выполняет обработку запросов к аналитическим данным (запросы на обновление данных виджетов на аналитической панели в UI, запросы на формирование различных отчётов и др.).

• И ещё есть файловое хранилище S3, где мы храним файлы 3D-моделей и файлы сформированных отчётов.

Ну а теперь давайте расскажу поподробнее про все модули системы, как они устроены внутри.

Интегрируемся со всеми: адаптеры

Основная задача Адаптера взаимодействие с системой позиционирования через её API для того, чтобы получать информацию о координатах метки и значения встроенных в метку датчиков. Например, заряд аккумулятора, статус нажатия тревожной кнопки, статус датчика падения и неподвижности, температура, влажность, уровень CO2 и др.

Системы позиционирования это не наша разработка, а уже существующие на рынке системы, которые, как правило, умеют взаимодействовать с одним каким-то конкретным девайсом. Мы же, подключая через адаптеры такие системы, получаем возможность использовать в Цифровом рабочем большой ассортимент разных меток.

Хотя для некоторых меток мы всё-таки запилили систему позиционирования сами, когда не удавалось найти существующего решения или хотелось поэкспериментировать. А один из экспериментов привел к тому, кто мы разработали свою метку с креплением на каску:

Ещё одна важная особенность адаптеров это сложность с их масштабированием. Когда меток много, то важно успевать обрабатывать информацию от всех, и решение в лоб поставить несколько адаптеров. Но сделать это не всегда просто, т.к. мы можем упереться в ограничения API системы позиционирования, например, когда адаптер с определённой периодичностью дергает рест-апи и получает статус сразу всех меток.

Поэтому основное требование к адаптеру быть максимально производительным, т.е. получил данные в чужом формате, преобразовал к нашему внутреннему и отправил событие в Kafka. Эти события, которые порождает адаптер, мы называем Сырые.

Сырые события бывают такие:

• TagMovement перемещение метки, содержит координаты;

• TagInfo телеметрия со значениями датчиков метки;

• TagAlert события нажатия тревожной кнопки, события падения и удара.

Разделяй и властвуй: топики Kafka

Отдельно хочу остановиться на топиках.

Для каждого типа события в Цифровом рабочем используется свой отдельный топик. Такой подход позволяет:

1. Индивидуально настраивать retention для каждого топика. Так, например, для сырых событий ретеншн всего 1 сутки, потому что эти события практически сразу будут обработаны, и хранить их долго не нужно (но 1 сутки всё-таки храним на случай сбоя).

2. Использовать надстройку над Kafka, которую мы сделали, чтобы модули, которым нужно читать или писать из Kafka, могли просто подписываться на события заданного типа, или просто публиковать события, не задумываясь о топике, который определяется автоматически.

3. Реализовать автоматическую сборку топологии Kafka Streams процессоров если вкратце, то работает она так:

   3.1. в прикладном модуле нужно объявить процессоры, указав тип входного события и тип выходного;

   3.2. также можно указать, будет ли данный процессор использовать состояние;

   3.3. все процессоры это Spring Bean-ы;

   3.4. при запуске приложения сборщик топологии находит все процессоры и собирает их в граф, стыкуя процессоры так, чтобы тип выхода одного подходил под тип входа другого.

Примерно так выглядит топология процессоров Транслятора, о котором речь пойдет ниже:

Шеф-повар: транслятор

Транслятор это модуль, который готовит сырые события, поступающие от адаптеров. При этом то, какой конкретно адаптер был источником события, на этом этапе обработки уже не важно. Все сырые события одинаковые.

Это, кстати, позволило реализовать адаптер-заглушку, который мы используем для отладки и тестирования. С его помощью можно управлять перемещением сотрудников клавишами на клавиатуре, так как бегать каждый раз по офису с реальной меткой не очень прикольно, хотя с точки зрения физкультуры и полезно.

Внутри Транслятора несколько процессоров на Kafka Streams (см. processor-api), причём многие из них используют состояние.

Kafka Streams предоставляет API для работы с состоянием как с Key-Value таблицей. Тут важно понимать, что для каждого ключа входного события процессора существует свое состояние. Ключ у каждого типа события свой. Например, для события перемещения метки это будет серийный номер метки. Это позволяет выполнять обработку очередного события от какой-то конкретной метки с учетом истории обработки событий от этой же метки.

Транслятор решает следующие задачи:

• Вычисление географических координат. Дело в том, что координаты, которые приходят в сырых событиях, могут содержать не широту и долготу, а, например, смещение по оси X и Y в метрах относительно внутренней системы координат, системы позиционирования. И помня о том, что Адаптеры должны работать максимально быстро, приведением координат к абсолютным или географическим занимается Транслятор.

• Связывание метки и сотрудника. Здесь процессор Транслятора обращается к реляционной БД за справочной информацией, чтобы определить, какой именно сотрудник сейчас носит эту метку.

• Определение остановки сотрудника. Здесь мы смотрим, если новые координаты метки не сильно отличаются от предыдущих в течение некоторого таймаута, то значит, сотрудник остановился.

• Обнаружение потери сигнала от метки. Тут используем такую штуку, как Punctuator это механизм Kafka Streams, который позволяет с заданной периодичностью просматривать состояния процессора по всем ключам. И логика простая: если нашли состояние, в котором время последних полученных координат позже, чем максимально разрешенное, то значит, сигнала от метки не было давно, и следует считать сигнал потерянным.

• Ещё есть процессоры, которые работают с геозонами. Суть в том, что вся территория и здания размечаются на геозоны. Например, Корпус Альфа, который, в свою очередь, разделяется на геозоны этажей, а каждый этаж на коридоры и кабинеты. И есть процессор, который определяет, что координаты метки попали внутрь той или иной геозоны, а другой процессор выполняет подсчёт количества сотрудников внутри геозон.

События, которые создаются в результате работы Транслятора, мы называем бизнес-события, потому что:

• эти события уже представляют интерес для пользователей системы события перемещения сотрудников передаются в UI для отрисовки их на карте; также в UI отображается телеметрия метки, которая уже ассоциирована с определённым сотрудником;

• почти все бизнес-события сохраняются в аналитическую БД;

• многие бизнес-события используются для выявления внештатных ситуаций;

• и ещё эти события мы храним в Kafka долго (1 месяц) для того, чтобы иметь возможность воспроизвести их и посмотреть, что происходило в определённый интервал времени в прошлом.

Спасительный кэш при потоковой обработке

Когда мы начали проводить нагрузочное тестирование, то оказалось, что транслятор сильно тормозит, и связано это было с тем, что многие его процессоры при обработке каждого события ходили в БД за справочной информацией. Естественным решением проблемы было кэширование доступа к БД. Но кэш нужен был не совсем уж простой, т.к. информация в справочниках хоть и меняется редко, но всё равно это может произойти в процессе работы. Например, сотрудник потерял метку, и ему выдали другую.

И, кроме того, некоторые процессоры в результате работы могут обновлять какие-то данные в БД. Поэтому нужен был кэш, который будет:

• обновляться с некоторой периодичностью;

• периодически сливать изменения в БД.

Также нужно было иметь в виду, что Трансляторы мы точно будет запускать в несколько экземпляров, чтобы масштабировать на нагрузку. И при этом всем нодам Транслятора должен быть доступен одинаковый кэш. Т.е. запаздывание при чтении справочников из БД не страшны, но если в ходе обработки сообщений какой-то процессор меняет значение в кэше, то это новое значение должно быть сразу же доступно всем нодам Транслятора.

Мы сделали выбор в пользу Hazelcast-а, потому что:

• Его достаточно легко использовать это просто библиотека, которую вы подключаете в проект.

• Кэши Hazelcast-а автоматически синхронизируются на всех нодах. Но тут нужно быть осторожным если не ограничить область видимости кэша через задание имени группы (в конфиге экземпляра Hazelcast-а), то он может незаметно для вас реплицироваться в каком-нибудь ещё модуле, где вы тоже решили использовать Hazelcast. Т.е. в нашем случае, все кэши, которые нужны Трансляторам и только им, объединены в группу translator.

После добавления кэширования производительность Транслятора выросла на несколько порядков! Цифры получились такие: одна нода, которой выделены ресурсы, эквивалентные инстансу t4g.micro в облаке Amazon EC2 (2CPU + 2Gb), обрабатывала без задержки до 500 входящих сырых событий в секунду. 500 кажется не много, но метки разных производителей передают данные с разной частотой от 3 событий в минуту до 5 событий в секунду. И высокопроизводительные метки, которые дают большую точность, могут использоваться не на всей территории объекта. Таким образом, в худшем случае одна нода Транслятора выдерживает нагрузку от 100 меток, а в лучшем от 10 тысяч.

Высоко сижу далеко гляжу: отображение объектов на карте

UI состоит из двух частей серверная часть и клиент.

Серверная часть подписывается на определённые бизнес-события, в первую очередь события перемещения сотрудников. Эти события через WebSocket передаются на клиента, но предварительно выполняется:

• фильтрация каждому клиенту отправляются только те события, которые относятся к текущей выбранной оператором геозоне, т.е. если оператор выбрал, например, 7 этаж, то клиент будет получать события только по этому этажу;

• редукция событий события накапливаются в буфере и отправляются на клиента 1 раз в секунду.

Это нужно для того, чтобы снизить нагрузку на клиента.

Клиентская часть это web-приложение на React-е. Основную рабочую область UI занимает карта с 3D-моделями зданий, которые можно посмотреть в разрезе провалиться на любой этаж и увидеть, что там происходит. Для отрисовки 3D-моделей мы используем библиотеку CesiumJS.

Complex Event Processing

Термин Complex Event Processing (CEP) придумал профессор Стенфордского университета David Luckham. Вкратце определение звучит так: Complex Event Processing это обработка потока различных событий в реальном времени с целью выявления паттернов значимых событий. Ещё часто CEP сравнивают с ESP (Event Stream Processing). И здесь David Luckham выделяет следующие отличия между ними:

ESP это обработка упорядоченного потока события одного типа, которая выполняется, как правило, с целью фильтрации, трансформации событий и/или выполнения над потоком событий каких-либо математических операций, в том числе, агрегация и группировка.

CEP это обработка нескольких потоков различных событий, причём не обязательно упорядоченных (т.е. допускается нарушение порядка поступления событий в сравнении с порядком их возникновения), которая выполняется внутри некоторого окна (временного, например) с учетом причинно-следственной связи между различными событиями.

Например, обработка событий от термометра с целью управления кондиционером (температура стала ниже порога включили обогрев, и наоборот) это ESP. А вот обработка событий от термометра и одновременно от датчика освещённости в течение суток позволяет сделать вывод, что на улице зима.

Но в тоже время, в одной из своих статей David Luckham с коллегой, видя, что современные инструменты Event Stream Processing-а всё больше и больше приобретают возможности CEP-инструментов, делают вывод, что со временем разница между ними будет стерта (см. The Future of Event Stream Analytics and CEP).

CEP-процессор

Давайте перейдем от теории к практике!

Как вы уже поняли, в Цифровом рабочем именно модуль CEP-процессор выполняет сложную обработку событий, которыми в контексте нашей системы являются внештатные ситуации, такие как:

• Вход сотрудника в геозону, имеющую в данный момент статус опасная.

• Пульс выше или ниже нормы.

• Срабатывание двух из трех датчиков: падение/удар/неподвижность (заставлять реагировать оператора на единичный сигнал падения неправильно, т.к. метка просто могла упасть, но, если в течение небольшого промежутка времени пришло сразу несколько таких сигналов, то регистрируется внештатная ситуация).

В качестве CEP-движка мы используем Open-source библеотеку Esper, которую с 2006 года разрабатывает компания EsperTech.

Esper мы выбрали по следующим соображениям:

• Описание паттернов сложных событий (или правил) выполняется на языке Event Processing Language (EPL), который является расширением стандарта SQL-92; соответственно, правила описываются в декларативном виде, а нам очень хотелось, чтобы эти правила могли понимать не только программисты, но и, например, аналитики (хотя, если правило действительно сложное, то без подготовки его будет трудно понять).

• Esper мощный инструмент, и достаточно сложные паттерны можно описать в несколько строк на EPL.

• Есть интеграция с Kafka, которая позволяет описывать правила, оперируя событиями, потребляемыми из Kafka, а результат работы правила также оформлять в виде события и публиковать в Kafka.

Пример реализации правила на Esper-е

Давайте рассмотрим небольшую задачу и её решение на Esper-е. В КРОКе есть свой ЦОД и газотурбинные генераторы, которые используются как резервный источник питания. Эти штуки нужно периодически запускать, но оставлять их включёнными без присмотра надолго нельзя. Предположим, что сотрудник, который их обслуживает, не всегда соблюдает регламент и может отлучиться на более продолжительное время, чем это разрешено.

Задача: если оборудование включено, и в помещении, где оно расположено, нет ни одного сотрудника больше 10 минут, то необходимо сформировать событие-тревогу.

Для отладки решения будем использовать Esper Notebook, в котором можно описать правило на EPL-е и сценарий с входными данными.

Чтобы Esper Notebook понял, что текст это правило, в самом начале нужно написать ключевое слово %esperepl.

Далее, нужно определить схемы или таблицы, строки которых будут представлять входные события, в потоке которых мы будем искать интересующий нас паттерн:

@Description('Кол-во людей в геозоне')create schema PersonsInZone(zoneId string, number int);@Description('Статус устройства (вкл / выкл)')create schema DeviceStatus(deviceId string, zoneId string, turnedOn bool);

Нас интересует, что происходит, когда оборудование включено, поэтому определим контекст, который откроется при включении оборудования, и закроется при его выключении. При этом, для каждой единицы оборудования будет свой собственный контекст:

create context TurnerOnDeviceContext    partition by deviceId from DeviceStatus    initiated by DeviceStatus(turnedOn = true)    terminated by DeviceStatus(turnedOn = false);

Контекст это своего рода окно, в рамках которого мы будет наблюдать входящие события.

// для выражения можно задать имя, чтобы видеть его в логах@Name('Unattended device')// указывая контекст, мы говорим, чтобы данное выражение// выполнялось только для событий из контекстаcontext TurnerOnDeviceContextselect    ds.zoneId,    ds.deviceIdfrom    // в качестве источника событий задаем шаблон,    // который словами можно сформулировать так:    // Устройство включили  потом Все ушли  потом (Прошло 10 минут И Никто не вернулся)    pattern [        ds = DeviceStatus(turnedOn = true)        -> every (            PersonsInZone(zoneId = ds.zoneId and number = 0)            -> (timer:interval(10 minutes)                    and not PersonsInZone(zoneId = ds.zoneId and number > 0)               )        )    ];

Здесь ещё используется ключевое слово every, которое нужно для того, чтобы следующая за ним часть шаблона продолжала находиться даже после того, как один раз целый шаблон уже был найден.

Например, если сотрудник включил генератор, потом ушел, и прошло больше 10 минут, сработает правило, и мы пошлем нотификацию оператору, тот позвонит сотруднику, отругает его, и тот вернется. Но генератор сотрудник так и не выключит, поработает с ним ещё какое то время и, опять всё забыв, снова уйдет больше, чем на 10 минут.

Таким образом, мы получим ситуацию, когда часть шаблона Все ушли ("Прошло 10 минут И Никто не вернулся) будет найден снова, в то время, как первая часть Устройство включили уже была найдена ранее. И, чтобы целый шаблон найти ещё раз, нужно написать every перед второй его чатью.

Теперь нам нужно протестировать наше правило. Для этого используется сценарий (начинается с ключевого слова %esperscenario), в котором можно публиковать входные события, увеличивая текущее время сценария:

%esperscenario// задаем начальное времяt = 2020-12-10 12:00:00.000// публикуем событие в помещение A вошёл 1 сотрудникPersonsInZone = {zoneId=room-A, number=1}// через 1 минуту включаем генератор 1 в помещении Аt = t.plus(1 minute)DeviceStatus = {deviceId=generator-1, zoneId=room-A, turnedOn=true}// через 4 часа сотрудник вышел из помещения А, не выключив генераторt = t.plus(4 hours)PersonsInZone = {zoneId=room-A, number=0}// прошло ещё 10 минут  и должно сработать наше правило!t = t.plus(10 minute)

Если в правиле сработает какое-то выражение, то в блоке сценария мы должны увидеть его вывод. В нашем случае выражение это select, а вывод будет такой:

Unattended device-output={ds.zoneId='room-A', ds.deviceId='generator-1'}

Вот ещё один пример сценария, посложнее:

%esperscenariot = 2020-12-10 12:00:00.000// сотрудник вошёл в помещение АPersonsInZone = {zoneId=room-A, number=1}// через 1 минуту включил генератор 1t = t.plus(1 minute)DeviceStatus = {deviceId=generator-1, zoneId=room-A, turnedOn=true}// через 30 минут вышел, не выключив генераторt = t.plus(30 minutes)PersonsInZone = {zoneId=room-A, number=0}// но через 5 минут вернулсяt = t.plus(5 minute)PersonsInZone = {zoneId=room-A, number=1}// прошло ещё 5 минут  тревоги не должно быть, сотрудник ведь вернулсяt = t.plus(5 minute)// ещё через 3 часа ушёл, а генератор всё также остался включённымt = t.plus(3 hour)PersonsInZone = {zoneId=room-A, number=0}// через 10 минут  тревога!t = t.plus(10 minute)

Этот же пример, но с полноценной интеграцией с Kafka, который можно собрать и запустить, доступен по ссылке digital-worker-architecture.

В двух словах, его отличие в том, что нужно:

1. настроить движок Esper-а подключить к нему плагины для взаимодействия с Kafka;

2. зарегистрировать типы классов, которые будут представлять события в Kafka, и десериализатор для них.

И тогда при описании правил можно уже не создавать схемы событий, а использовать имена классов событий. А результат работы выражений (select-ов) оборачивать в создание выходных событий, которые публиковать в соответствующие топики Kafka.

Всех посчитали: регистрация внештатных ситуаций

CEP-процессор при срабатывании правил делает следующее:

• Регистрирует внештатную ситуацию в журнале событий. Мы предполагаем, что события в этот журнал не должны попадать часто, но если уж попали, то требуется их явная обработка оператором (написать резолюцию, закрыть событие).

• Формирует событие-нотификацию, которое, как и все остальные события в Цифровом рабочем, публикуются в свой топик в Kafka. На этот топик подписан модуль Нотификаций, который выполняет их маршрутизацию. В результате нотификация передается в UI (оператор видит уведомление) или конкретному сотруднику через тот канал, который для него определён (например, на почту, в Telegram или на метку, которую носит сотрудник, если она поддерживает обратный канал).

Летим по приборам: аналитика

Аналитика доступна оператору в виде панели инструментов, на которую он может вынести интересующие его виджеты, и в виде механизма формирования отчётов.

Виджеты это те же отчёты, у которых есть какие-то свои входные параметры, но результат выводится не в Excel или PDF-файл, а в виде графика или диаграммы. Еще виджеты обновляются раз в 15 секунд, что позволяет оператору видеть актуальные на текущий момент времени данные.

Также существуют отчёты со специализированным отображением информации непосредственно на карте (тепловая карта и маршруты):

Данные, по которым строится аналитика, хранятся в БД ClickHouse. Но прежде, чем попасть в ClickHouse, они проходят дополнительную обработку в модуле Подготовки данных. А, чтобы достать эти данные из БД и передать потребителю (в данном случае, в UI), используется модуль Формирования отчётов.

ClickHouse

К аналитической БД у нас были следующие требования:

• нужно уметь хранить очень много данных. Наши данные это события, у которых есть ключ и временная метка;

• нужно быстро выполнять запросы с условием С ПО, т.е. за определённый период времени.

Когда мы выбирали БД, то понимали, что здесь точно нужна не реляционка, а, скорее, NoSql, которая умеет линейно масштабироваться и обеспечивает отказоустойчивость. На момент проектирования Цифрового рабочего у нас был опыт применения NoSql БД Cassandra, но ClickHouse был на слуху и, изучив документацию и посмотрев несколько презентаций от ребят, которые уже успешно используют его в проде, мы тоже решили попробовать.

Из особенностей ClickHouse мы для себя выделили следующие:

• Это колоночная БД наши события имеют много атрибутов, которые удобно разложить по колонкам.

• Хорошо подходит для Time-serias данных ClickHouse может партиционировать таблицу по ключу, который является функцией от временной метки события, что позволяет хранить в общей партиции все события полученные, например, за один и тот же день. А это позволяет эффективно выполнять запросы, у которых задан период времени (сперва будут выбраны только нужные партиции, а уже потом только по ним выполняется остальная часть запроса).

• Есть встроенная интеграция с Kafka ClickHouse напрямую из Kafka умеет загружать данные в таблицы, при этом можно дополнительно выполнять обработку данных непосредственно в момент их загрузки.

• Есть возможность подключить внешнюю реляционную БД мы подключаем справочники, которые храним в PostgreSql, после чего их можно использовать как обычные таблицы в Sql-выражениях.

• Богатый набор встроенных аналитических функций например, для формирования Тепловой карты мы используем функцию Квантиль. А ещё мне очень нравится работа с массивами в ClickHouse можно джойнить элементы колонки-массива одной таблицы со строками другой таблицы или трансформировать строки таблицы в колонку-массив.

• Масштабируемая и отказоустойчивая чем больше нод базы поднимете, тем больше данных можно будет хранить. Плюс есть встроенный механизм сжатия данных.

Что касается схемы БД, то она устроена примерно так:

• Есть таблицы, которые содержат данные в более или менее исходном виде, т.е. в том, в котором поступают события из Kafka. Эти таблицы используются для формирования большинства отчётов.

• Но также есть специализированные таблицы, которые хранят данные в ином виде, удобном для формирования каких-то конкретных отчётов.

• И придерживаемся принципа: данные в БД готовим исходя из сценария их использования (какие именно запросы будем выполнять к БД и с какими условиями фильтрации).

Подготовка данных

Подготовка данных выполняется, по большому счёту, для того, чтобы сделать максимально больше работы заранее, а не в тот момент, когда придет запрос в ClickHouse для формирования отчёта.

Модуль подготовки данных это Kafka Streams приложение, которое обрабатывает бизнес-события и выполняет следующие действия:

• фильтрация бизнес-событий может быть очень много (например, события перемещения сотрудника), а для некоторых отчётов все они не нужны, и их можно проредить;

• денормализация и обогащение чтобы при формировании отчёта лишний раз не выполнять join-ы, здесь мы заранее собираем все необходимые данные, например, по ИД сотрудника получаем его ФИО и название должностной позиции;

• форматирование приведение дат к нужному формату, форматирование дробных чисел, локализация текста и т.п.

Формирование отчётов

Для того, чтобы получить отчёт, заказчик отчёта отправляет в топик Kafka report-request событие-запрос. Здесь мы отходим от принципа один тип события один топик для каждого конкретного отчёта существует свой тип события, который содержит специфичные для данного отчёта параметры. Но при этом все они унаследованы от базового класса ReportRequest.

Эти ReportRequest-ы обрабатывает модуль формирования отчётов:

• по типу запроса определяется генератор запроса;

• генератор формирует специфичный для отчёта SQL-запрос в ClickHouse, и, при необходимости, выполняет дополнительную обработку результата SQL-запроса уже на стороне java-кода;

• результат работы генератора, если нужно, преобразуется в Excel или Pdf файл, который сохраняется в файловое хранилище;

• создается событие-ответ, унаследованное от базового ReportResponse-а, которое содержит данные отчёта или ссылку на файл в хранилище.

• в событие-ответ добавляется информация о событии-запросе, чтобы заказчик отчёта мог связать ответ с ранее отправленных запросов, после чего оно публикуется в топик report-response.

Мы выбрали такую схему формирования отчётов, потому что:

• хотели сделать запрос отчётов асинхронным, чтобы не блокировать заказчика отчёта, пока тот формируется (обычно отчёты формируются быстро, но если задать очень большой временной интервал, за который нужно получить данные, то придется подождать);

• хотели предоставить возможность формировать отчёты любым клиентам, у которых будет доступ к соответствующим топикам Kafka; это могут быть как модули Цифрового рабочего, так и внешние системы, с которыми мы интегрируемся;

• использование Kafka автоматически позволяет масштабировать модули формирования просто поднимаем несколько узлов и получаем балансировку нагрузки (каждый узел обрабатывает свои партиции топика report-request).

Файловое хранилище

Изначально мы не очень понимали, какой именно интерфейс файлового хранилища нам подойдет, но было понятно, что нужно уметь хранить в нем:

• 3D-модели зданий, которые загружаются на клиента при отрисовке карты.

• Сформированные отчёты.

• Возможно, какой-то ещё статический контент.

Сначала выбрали Apache Sling. Это контент-система, которая хранит данные в иерархической структуре и позволяет обращаться к файлам по URL-у, в котором отражен путь до соответствующего узла в иерархии. С точки зрения работы клиента, Sling довольно удобное решение просто загружаешь файл по URL-у напрямую. Со стороны backend-а тоже особо проблем не было java-api довольно простой.

Но через некоторое время мы столкнулись с тем, что Sling начал тормозить и тем сильнее, чем больше файлов в нем хранилось. Оказалось, для нашего случая с получением списка всех отчётов, которые сформировал пользователь, мы заставляли Sling обходить какой-то кусок его иерархии файлов и вычитывать каждый файл, чтобы посчитать его размер. Варианты, как это оптимизировать, виделись такие:

• Научиться получать большой список файлов из Sling-а так, чтобы не вычитывать каждый файл всякий раз для получения его размера;

• Попробовать другое хранилище.

Мы пошли сразу двумя путями, и второй путь оказался пройден быстрее, а также давал ещё другие преимущества.

Заменили Sling на S3. У него не было проблем с получением большого списка файлов, а как бонус мы перестали поднимать свое файловое хранилище на стендах, а стали использовать S3, поднятое в облаке КРОК. Т.е. немного упростили процесс развертывания системы.

Как это было: потоки событий и воспроизведение истории

Если посмотреть на все модули системы вместе, то можно связать их потоками событий, которые протекают между ними:

Потоки событий, которые приходят в UI, используются для отображения перемещения сотрудников, отрисовки статуса геозон, вывода предупреждений и другой информации, которая отражает состояние дел в текущий момент времени. Но когда происходит внештатная ситуация, то бывает очень полезно посмотреть, а что происходило в тот момент, когда эта ситуация возникла, и за некоторое время до неё.

Для этого в Цифровом рабочем используется механизм воспроизведения истории, где оператор может задать период времени в прошлом, и система начнет воспроизводить перемещения сотрудников и прочую информацию, как если бы это происходило сейчас. При этом оператор может изменять скорость воспроизведения.

Этот механизм реализован следующим образом:

• UI подписывается на нужные ему события с помощью нашего KafkaConsumer-а, который инкапсулирует взаимодействие с Kafka и имеет два режима работы: REAL_TIME и PAST_TIME.

• Если включен режим REAL_TIME, то KafkaConsumer просто передает события, которые в данный момент поступают в топики Kafka.

• А когда включен режим PAST_TIME (при его включении необходимо задать период времени в прошлом), то KafkaConsumer вычитывает события из топиков, начиная с offset-а, соответствующего началу периода, и заканчивая offset-ом конца периода. При этом KafkaConsumer делает задержки между событиями, чтобы передавать их потребителю с тем же темпом, с которым они поступали в реальном времени.

Плюсы этого решения такие:

• для истории не нужно отдельного хранилища вся история хранится в Kafka; при этом retention можно задавать большим только для тех топиков, которые нужны для воспроизведения истории;

• KafkaConsumer с двумя режимами работы обеспечивает прозрачность для потребителя, основная логика которого никак не зависит от выбранного режима.

Но есть и минус: в начальный момент времени периода в прошлом мы не можем получить полное состояние системы. Предположим, в 12:00 в кабинет вошло 10 сотрудников, а к 13:00 у половины из них сел аккумулятор метки, и она перестала передавать события со своим местоположением. Тогда воспроизводя историю с 13:00, мы увидим в этом кабинете только 5 сотрудников, у которых метки продолжили работать, т.к. только от этих меток в топиках будут события, начиная с 13:00.

Я подозреваю, что решить эту проблему только на базе Kafka не получится. Но сейчас текущее решение удовлетворяет нашим потребностям, поэтому мы его не трогаем. А как вариант на будущее, можно будет перенести хранение истории в ClickHouse и сделать Consumer, который будет для REAL_TIME-режима ходить в Kafka, а для PAST_TIME в ClickHouse.

А что у вас?

Несмотря на то, что Цифровой рабочий уже много чего умеет, продукт продолжает развиваться. Мы постоянно пилим какие-то новые фичи, подключаем новые системы позиционирования, что-то переделываем и оптимизируем, экспериментируем с разными технологиями потоковой обработки, прикручиваем ML (вот здесь, например, о том, что сделали интеграцию с системой видеоаналитики). В общем, куча идей и планов на будущее!

Было бы интересно услышать в комментариях, разрабатываете ли вы что-то подобное, например, в области IoT с потоковой обработкой данных, какие технологии применяете и как?

И, кстати, вот: Оцифровка рабочего в режиме реального времени - мой доклад на SmartData conf.

Портал о Hi-Fi, Hi-End технике(и не только) - hifiNews.ru подготовил перевод теста новых наушников британской компании Bowers & Wilkins (B&W).

Bowers & Wilkins PI7представляют собой полностью беспроводные наушники, которые являются более дорогой из двух новых моделей данного типа, представленных в каталоге компании.

Надо заметить, что при разработке своих наушников B&W применят подход, отличный от компании Focal. Стоимость ее моделей никогда не превышает психологический барьер в $1000, в то время как модели Focal часто стоят дороже. Кроме того, если Focal придерживается последовательной концепции в дизайне своих наушников, подход Bowers & Wilkins более гибкий. И поскольку в настоящее время беспроводные модели находятся на пике популярности, эта британская компания решила выпустить и такую модель.

Однако стоит заметить, что Bowers & Wilkins никогда не принимает поспешных решений. Ее наушники создаются в результате серьезных исследований, и имеют интересные технические решения, а также впечатляющий дизайн. Продолжат ли PI7 эту хорошую традицию компании? Пришло время нам это узнать.

Технические характеристики и дизайн

PI7 - это первая полностью беспроводная модель от Bowers and Wilkins, но компания уже несколько лет выпускает наушники, поэтому неудивительно, что в PI7 нашли свое отражение несколько уже имеющихся у нее решений. Разумеется, здесь есть и несколько изменений в конструкции, связанных с тем, что данные наушники полностью беспроводные. Среди уже знакомого нам в PI7 9,2-миллиметровые динамические излучатели, аналогичные тем, которые мы видели в предыдущих разработках компании.

В PI7 к ним добавлен балансный излучатель, который работает на высоких частотах. Подобное мы тоже видели, в модели PI3, и это позволяет теоретически сочетать мощные басы от динамического излучателя с аккуратными верхами балансного. Ключевой особенностью PI7 является то, что каждый излучатель в них подключен к собственному усилителю. Заявленная частотная характеристика наушников составляет 10 Гц - 20 кГц.

Bowers & Wilkins утверждает, что до этого момента она воздерживалась от выпуска такой модели потому, что ее инженеров не удовлетворяло качество звука при использовании Bluetooth (интересный аргумент для компании с довольно широким ассортиментом беспроводных наушников, ну да ладно), а PI7 имеет полный из доступных на сегодня набор улучшений данной технологии. Наушники поддерживают все разновидности кодеков aptX, известных на данный момент: обычный, HD, с низкой задержкой LLC и адаптивный. Они также имеют поддержку AAC и, разумеется, стандартного кодека SBC. Дополнительно, имеется технология BLE, информирующая вас об уровне заряда аккумулятора, и функция управления через приложение. Разумеется, использование всего этого богатства будет возможным только в случае соответствующей поддержки и со стороны передающего устройства.

Для кодека aptX это означает, что, по крайней мере, теоретически, передачу аудио с параметрами 24 бит/48 кГц можно будет осуществлять. Наушники связываются между собой с использованием сигнала с такими же параметрами. Лично я считаю, что все это не слишком целесообразно. Если вы хотите слушать записи High resolution в мобильных условиях, то, скорее всего, предпочтете традиционное проводное соединение. Но, по крайней мере, вы можете быть уверенным, что сигнал на наушники приходит без дополнительного сжатия.

Из других положительных моментов следует отметить, что PI7 оснащены фирменной системой шумоподавления Bowers & Wilkins. PI7 имеют шесть микрофонов для работы адаптивного шумоподавления (настраиваемого в приложении), с передачей голоса, что было сделано и другими компаниями, но ни одна из них не приблизилась к Bowers. Есть несколько настроек для этой системы в зависимости от окружающей обстановки (лично мне такое не нужно, но, возможно, кому-то пригодится), а также возможность выключить всю дополнительную обработку. Можно с уверенностью сказать, что это наиболее универсальная на сегодня система шумоподавления на рынке, и поместить ее в пару вкладышей настоящий подвиг.

Учитывая, сколько в каждом наушнике находится излучателей, усилителей, микрофонов и тому подобного, места для размещения аккумуляторов там невелико. Bowers & Wilkins указывает продолжительность автономной работы PI7 в четыре часа, и я думаю, что это реалистичный показатель, хотя он может зависеть от выбранного кодека Bluetooth, а также от громкости прослушивания. Как и во многих подобных моделях, на помощь здесь приходит чехол-зарядник. Он обеспечивает четыре цикла заряда вкладышей, и может дать два часа прослушивания музыки после 15-минутной зарядки. Возможно, это не то устройство, которое я взял бы с собой в рейс в Новую Зеландию, но его хватит на неделю обычных поездок.

Это все хорошо, но есть в данных наушниках и некоторые особенности, которые я пока не встречал у конкурентов. Одна из них то, на что еще способен чехол PI7. В его основании находится разъем USB-C, который не только заряжает внутреннюю батарею, но и позволяет передавать аудио. Вы можете подключить его через специальный кабель к аналоговому выходу устройства (разъем 3,5 мм), сигнал с которого будет оцифрован, и передан на вкладыши по Bluetooth с кодеком aptX HD. Это значительно расширяет возможности использования PI7 и выгодно отличает их от конкурирующих моделей, у которых нет подобной функции.

Кроме того, Bower & Wilkins удалось сделать беспроводные наушники очень привлекательными и удобными в использовании. Полированные металлические секции вкладышей выглядят превосходно, а общая форма и размер PI7 достаточно компактны, чтобы они слишком торчали из вашего уха. При этом наушники B&W сидят в ушах не только комфортно, но и надежно, по крайней мере, для обычных пользователей, не увлекающихся экстремальными видами спорта.

Как проходило тестирование PI7?

Большая часть тестирования PI7 производилась с помощью Oppo Find X2 Neo, который имеет поддержку aptX Adaptive и HD, для качественного воспроизведения музыки. Часть тестирования также проводилось с помощьюAstell & Kern Kann. Затем iPad Pro был использован для тестирования качества звука с AAC, а ноутбук Lenovo T15P обеспечил возможность тестирования через USB и 3,5-мм подключения. Музыкальный материал почти полностью был с сервисов Qobuz и Deezer, также использовалось некоторое количество видеороликов.

Качество звучания

PI7 продемонстрировали звучание, которое я уже отмечал для модели Signature, но в миниатюре. Сопряжение с Oppo сработало сразу, а подсказки и сообщения, выводимые приложением, значительно упрощают процесс подключения. После установки соединения PI7 работали стабильно и безупречно переподключались 19 раз из 20.

Надо заметить, что Oppo и PI7, работающие вместе, очень чувствительны к определенным типам помех. Например, мониторы дверных датчиков в супермаркетах заставят два устройства либо разорвать соединение, либо пропустить трек. Впрочем, это происходило не во всех магазинах, так что серьезной претензии здесь нет. Но принять во внимание этот факт стоит.

За исключением этого, PI7 сразу произвели на меня сильное впечатление. Во-первых, в эту модель были перенесены все особенности, которыми Bowers & Wilkins наделила свои полноразмерные наушники. Чувствительность сенсоров управления PI7 на обоих вкладышах и работа системы шумоподавления были выше всяких похвал. Качество звука при разговоре по телефону приемлемое, если шум ветра не слишком высок, но это относится ко всем моделям данного класса. На практике PI7 ничем не уступает ни одному из конкурентов, которые я тестировал.

И наконец, хорошее звучание. Действительно, хорошее. Со всеми беспроводными наушниками есть один волшебный момент когда вы забываете, что используете именно беспроводную связь, даже при внимательном прослушивании музыки, и PI7 в этом отношении превосходит всех.

Typhoons от Royal Blood, возможно, не самая Hi-Fi-запись, однако ее насыщенный, взрывной звук способен прижать вас к креслу. PI7 удается поддерживать порядок среди этого музыкального хаоса, не теряя при этом его напора. Даже работая на высоких уровнях громкости, PI7 невозмутимы. Замечательно то, что контролируемость звука не уменьшает удовольствия от прослушивания музыки. Мощная начальная композиция Trouble's Coming по-прежнему остается в полной мере бунтарской, хотя и чуть-чуть управляемой.

Если вы хотите насладиться чем-то более аудиофильским, то PI7 способны и на это. Композиция Wilted Пэрис Джексон имела богатую и широкую звуковую сцену, в которой и вокал, и аккомпанирующие инструменты достоверны и правильно расположены в пространстве. Даже при интенсивной работе шумоподавления какого-либо искусственного влияния на звук практически не заметно. PI7 звучали так, как будто я использовал проводное соединение, и даже с учетом того, что в моем распоряжении было несколько классных наушников такого типа, я не спешил расстаться с этими вкладышами.

Переключение на AAC через iPad действительно частично снижает качество звука, потому что у этого кодека более низкий битрейт. Если на Oppo музыка с сервисов Qobuz и (с потерями) Deezer звучит по-разному, то на iPad эта разница теряется. Это все еще хороший звук, но, очевидно, Apple оставила в нем какой-то запас, что бы полностью реализовать в собственном AirPod Pro, и, тем самым, дать им определенные преимущества. Однако в случае мобильного использования звук все равно вполне хорош.

А как насчет системы подключения через чехол? Она работает и работает хорошо. USB-соединение практически не имеет преимуществ по сравнению с Oppo, поэтому использование PI7 с ноутбуком становится бесполезным занятием. Подключение через аналоговый выход шумнее, чем другие варианты, и несколько снижает качество звука, но это все еще уникальная функция, изучением которой, я не сомневаюсь, сейчас вплотную занимаются конкуренты. Насколько она нужна именно вам отдельный вопрос, но подобное, на мой взгляд, сейчас есть только у PI7.

Заключение

В основе любых дебатов о ценности PI7 для многих пользователей - оправдывают ли они стоимость на $150 фунтов выше, чем у AirPod Pro.

стоимость в России на 05.2021 ~ 29 990

На этот вопрос есть два ответа: один совершенно очевидный, а другой - более тонкий. Если вы не являетесь пользователем iPhone и у вас есть достойная реализация aptX, то качество звука PI7 за счет более совершенного кодека будет выше. Если вы пользователь iOS, решение больше зависит от личных предпочтений и от того, есть ли у вас дополнительные $150, но я думаю, что PI7 все же будут лучше. Качество реализации шумоподавления, качество сборки и уровень комфорта, предлагаемые здесь, в значительной степени являются лучшими в данном классе. Bowers & Wilkins не спешила выпускать полностью беспроводные наушники, но результат впечатляет и на сегодня PI7 являются бесспорной самой выгодной покупкой.

Вердикт

Понравилось
Превосходное качество звука, особенно с высококачественными кодеками Bluetooth
Отличное шумоподавление
Удобные и качественно сделанные

Не понравилось
Небольшое время автономной работы вкладышей
Звучание с использованием кодека AAC не впечатляет
Возможны конфликты с внешним оборудованием
Высокая стоимость

Оценки:
Качество сборки: 9
Легкость использования: 9
Качество звука: 9
Дизайн: 9
Чувствительность: 9
Вердикт: 9

_{При подготовке обзора использовались материалы с www.avforums.com (перевод с английского - hifiNews.RU)}

Колонка, которая отличается компактным размером и чистым звучанием. С её помощью можно насладиться чистыми, глубокими и насыщенными басами.

Привет!

Согласитесь практически у всех нас есть какая либо колонка, неважно профессиональная ли это акустика или дедов магнитофон, каждый из нас слушает музыку, но очень часто бывает так что у нас не оказывается под рукой любимого динамика, и именно в такой момент многие задумываются над покупкой портативной, компактной колонки, которую можно всегда иметь с собой и не заморачиваться.

Понятное дело колонка должна не только к ноутбуку подключаться, а также уметь качественно проигрывать музыку, недорого стоить, быть компактной ну и чтоб с дизайном тоже всё было в порядке.

Все перечисленные достоинства сочетает в себе Sony SRS-XB10 и именно о ней мы сегодня и поговорим.

Коротко о линейке Extra bass

Компания Sony выпустила целую линейку колонок, в которых присутствует технология Electro Bass Booster. Эта технология позволяет сбалансировать и выделить необходимые басы в любой песне. В этой линейке от Sony можно найти огромное разнообразие колонок, которые отличаются не только размерами, но и другими параметрами. Так, например, колонку XB10 можно всегда носить с собой в кармане или в рюкзаке, а с колонкой GTK-XB7 вы сможете почувствовать себя диджеем. В общем с акустическими параметрами у данной линейки проблем нет.

Распаковка

Колонку мы получаем в очень компактной коробке, где перечислен ряд её достоинств -

• защита от влаги

• зарядка микро-usb

• 16 часов заряда от батареи

• функция добавления второго динамика

• колонка как спикерфон

В самой же коробке помимо колонки присутствуют - кабель микро-usb, инструкция по эксплуатации, буклет для первоначальной настройки и гарантия.

Дизайн

Размеры колонки составляют всего 75х75х91 миллиметров, а её вес около 260 грамм. Такая колонка не занимает много места, поэтому её без труда можно брать с собой даже на простую прогулку. Она обладает цилиндрической формой, которая приятно и комфортно ощущается в руке.

Колонка может быть выполнена в разном цвете. Так, например, производитель данного оборудования выпускает колонки в красном, зелёном, чёрном, белом и голубом цвете.

Корпус колонки прорезинен. Это можно отнести как к плюсу, так и к минусу. Такая колонка будет крепко находиться в руке, даже в детской, однако данный материал способен быстро пачкаться, он будто притягивает к себе грязь и пыль.

Колонка оснащена специальной петелькой, которая может использоваться в качестве подставки. Это, конечно, мелочь, однако некоторым она может пригодиться.

К большому преимуществу можно отнести то, что колонка имеет специальную защиту от влаги, которая была разработана по стандарту IPX5. Конечно, не следует тут же бросать колонку в воду, это может негативно сказаться на её функциональных возможностях, однако защита от дождя вам обеспечена.

Динамик располагается в верхней части колонки. Его размеры достигают 46 миллиметров. В нижней же части колонки имеется отверстие для выхода низкочастотных басов.

Особенности управления

Кнопки, которые располагаются на колонке и обеспечивают её управление, не выступают, что выглядит довольно стильно. На панели можно найти кнопку включения, изменения громкости, а также управления музыкой. При осуществлении первого соединения с телефоном необходимо нажать на кнопку питания и держать её несколько секунд.

Также на данном устройстве имеется возможность соединения с другой колонкой. Это позволяет создать стереоэффект. Для соединения колонок в пару имеется отдельная кнопка ADD.

Также имеется отверстие микрофона, индикатор заряда и чип nfc для быстрого сопряжения со смартфоном. При сопряжении колонки с другими устройствами необходимо, чтобы они находились на расстоянии 10 метров друг от друга. Тогда помех наблюдаться не будет.

Звук

Со звуком здесь всё отлично и это несколько не приуменьшение! Басы с помощью колонки получаются глубокими и насыщенными, она их не гасит даже на высоких частотах. Хрипов и шумов не наблюдается.

При прослушивании подкастов и аудиокниг голос диктора слышен просто великолепно.

С помощью специального микрофона, который встроен в колонку, её можно использовать также в качестве спикерфона. Голос собеседника через данное устройство звучит довольно приглушено, однако проблем со звуком не возникает.

Автономность

При постоянном использовании колонка может работать около 16 часов. Заряжается она при этом примерно 4 часа. Единственным минусом в данной ситуации является то, что на колонке отсутствует индикатор заряда, поэтому не совсем понятно насколько заряжена колонка.

Итоги

Sony SRS-XB10 - эта колонка принадлежит к категории на каждый день, за время её использования она практически всегда была при мне, и не потому что она была мне постоянно нужна, а скорее из за того что взяв, я сразу о ней забывал благодаря её компактности.

Навряд ли эта колонка сможет вам помешать, даже при банальном просмотре видео она не будет лишней, так как звук из неё будет лучше чем из любой акустики встроенной в ваш ноутбук. А благодаря шикарным басам, у вас всегда будет возможность послушать музыку не из наушников, а в живую.

Стоимость такой колонки составляет 2499 рублей. Это отличное оборудование, которое позволит насладиться музыкой высокого качества. Соотношение цены и качества в данном случае просто великолепное. Из минусов можно отметить только быстрое загрязнение резинового корпуса, а также отсутствие индикатора зарядки. Это отличный вариант для тех, кто ищет колонку отличного качества по относительно низкой стоимости.

Вступление

В предыдущей статье была рассмотрена возможность использования электромеханических цветовоспроизводящих устройств для создания одежды, способной динамически изменять свой цвет.

Концепция получила название Умные пайетки - электромеханические цветовоспроизводящие устройства с перекидывающимися лепестками разного цвета.

Сегодня расскажу о том как создавался новый прототип пайеток и каких результатов удалось добиться.

Гибкая основа

Основная проблема заключается в том, что одежда в основном состоит из ткани, которая является эластичным и пластичным материалом, способным принимать форму тела, образовывать складки и завязываться в узел.

Существует два способа придать матрице из пайеток свойства ткани:

1. Разместить пайетки на тканевой (гибкой) основе.

2. Соединить пайетки между собой при помощи шарниров.

Второй способ предполагает изготовление большого количества миниатюрных механических узлов, при этом вся конструкция будет обладать следующим набором недостатков:

• низкая механическая прочность. Соединить между собой пару-тройку элементов - не проблема, но когда их количество достигнет сотни и тысячи? На отдельные шарниры нагрузка будет значительной;

• сложность конструкции шарниров и как следствие сложность в производстве и сборке;

• дополнительные механические элементы - дополнительный вес.

Можно заливать матрицу пайеток силиконом или каким-то другим эластичным составом, который будет скреплять элементы матрицы между собой. Но каков будет вес получившегося литого изделия?

Обратим внимание на первый способ. Его можно реализовать просто пришивая пайетки к ткани, собственно так и производятся изделия из стандартных пайеток. Но пришивать электронные пайетки, а затем соединять их между собой проводниками нам показалось не лучшей идеей.

Так как корпус пайетки и лепестки изготавливаются аддитивными технологиями, было принято решение печатать корпуса непосредственно на ткани. Вот какие преимущества сулит такой метод:

• сохранение эластичности и гибкости материала подложки;

• отсутствует проблема позиционирования отдельных элементов матрицы друг относительно друга. Вообще, имея достаточно большой принтер можно сразу штамповать матрицы площадью по 1м^2;

• механическая прочность матрицы будет зависеть от механической прочности материала - подложки.

3Д печать на тканевой сетке

Для повышения механической прочности материал - подложка будет впечатываться в толщу материала пайетки. Для этого она должна иметь сетчатую структуру. Чтобы слои пластика прочно соединились между собой.

Как будем печатать:

1. Печатаем первые несколько слоёв пайетки.

2. Отводим экструдер наверх.

3. Кладём подложку и фиксируем её.

4. Продолжаем печатать поверх подложки оставшуюся часть пайетки.

В качестве подложки я попробовал использовать москитную сетку, которая в хозяйственном магазине нашлась двух видов: тканевая и фиберглассовая (о разновидностях москитных сеток поговорим в следующей статье).

Гибкость получившегося полотна будет зависеть от расстояния между пайетками и их геометрии. А вот теперь интересный вопрос: какая оптимальная форма элемента матрицы, обеспечивающая наибольшую гибкость при сохранении минимального зазора между элементами?

Мы попробовали несколько вариантов, но природа всё продумала за нас, оптимальной формой, обеспечивающей гибкость во всех направлениях оказались правильные шестиугольники (соты):

Необходимо немного скорректировать форму печатной платы под новую форму пайетки и заодно обновить элементную базу устройства, помнится там были проблемы с энергопотреблением...

Новая схемотехника

Для уменьшения массы и габаритов пайетки нужно было переходить к более мелким компонентам на печатной плате.

В качестве контроллера был выбрал ATtiny13 в корпусе QFN10. Его вычислительной мощности вполне должно хватить, чтобы реализовать нехитрый алгоритм приёма и передачи данных.

Кроме того, в режиме сна ATtiny13 потребляет около 1мкА.

Было решено применить специальный драйвер для шагового двигателя. Вот здесь пришлось поискать, потому что большинство драйверов, представленных на рынке (включая описанный мною здесь) заточены для работы с большими движками и имеют напряжения питания силовой части 5.5В и более.

В конце концов был найден низковольтный драйвер шаговых двигателей STSPIN220, производимый фирмой STMicroelectronics.

• Напряжение питания силовой части от 1.8 до 10В - то что нужно для работы от аккумулятора!

• Максимальный ток 1.3А. Неплохо для малыша в корпусе QFN16.

• Имеется режим пониженного энергопотребления, когда микросхема потребляет меньше 10нА.

• Имеется поддержка всех возможных режимов микрошага, вплоть до 1/256.

• Для управления требуется всего три вывода DIR (направления вращения шаговика), SCTK (один такт на входе - один шаг двигателя), RESET (переход в режим пониженного энергопотребления).

Принципиальная схема новой пайетки:

Несколько пояснений по поводу обвязки микросхемы - драйвера.

Вывод RESET управляет режимом пониженного энергопотреления (1 - работа, 0 - сон).

Вывод REF используется для задания максимального тока шаговых двигателей. На него подаётся напряжения с делителя R4 - R10.

В данном случае ток составляет 54мА, чего вполне достаточно.

Обращаю внимание, что делитель подключен не напрямую к плюсу источника питания, а к выводу RESET, таким образом опорное напряжение на REF появляется только когда микросхема находится в активном состоянии.

Иначе ток через делитель:

Iдел = 5В/(100 000 Ом + 1000 Ом) = 50мкА.

На фоне потребления микроконтроллера и драйвера в режиме сна такие потери не допустимы!

Резисторы R1 и R3 необходимы чтобы микросхема контролировала максимальный ток двигателя.

Вывод TOFF задаёт время отключения для измерения пикового тока. Не совсем понимаю зачем пользователю лезть в эти настройки. Воспользуемся рекомендациями из даташита и установим такие номиналы.

Выводы MODE нужны для установки режимов микрошага. Причём, выводы MODE4 и MODE3 объединены с DIR и STCK соответственно. Экономия выводов микросхемы...

В общем, перед тем как выйти из спящего режима (подтянуть RESET к плюсу) нужно выставить на выводах DIR(MODE4) и STCK (MODE3) нужные значения. После пробуждения микросхема их считает и запомнит.

Поскольку MOD1 и MOD2 выведены отдельно, им доверили следующую функцию: если они подтянуты к земле, то микросхема принудительно переходит в режим полного шага (Full-step). Чем собственно я и воспользовался.

Разводим новую плату, не забывая про логотип:

Диаметр переходных отверстий 0,3мм под прошивку контроллера выведены круглые площадки диаметром 1,5мм, к которым должны прижимать подпружиненные контакты (на худой конец можно припаяться).

На оборотной стороне размещены площадки для монтажа шагового двигателя. Теперь он будет держаться непосредственно на плате.

Плату изготавливали ЛУТом, толщина текстолита 1мм:

Получилось неплохо, косяков трассировки нет.

Собираем пайетку, красим и сравниваем с предыдущим прототипом:

Масса новой пайетки составляет 2.08г, против 3.43г у старой.

Заказ печатных плат

Но нельзя же изготавливать 1000 штук таких изделий одним ЛУТом! Я решил заказ печатные платы у наших китайских друзей. По вполне демократичной цене они согласились изготовить 16 штук с белой защитной маской на текстолите толщиной 0.8мм.

Стоимость 16 плат составила 5$ (на июль 2020 года) и ещё 6$ доставка.

Изготовили их всего за пару дней, но путь их занял целый месяц. Пришли хорошо упакованные, новенькие, чистенькие:

Первый раз заказывал печатные платы для себя, так что на радостях позабыл про шёлкографию, но это исправится в следующий раз.

Монтируем компоненты, красим, заливаем прошивку и собираем новенькую пайетку:

Активный режим - когда микроконтроллер не спит, а занимается пересылкой данных на соседнюю пайетку.

Софт

Доработка софта заключалась в настройке режимов энергопотребления для микроконтроллера ATtiny13. Когда нет команды на переключение цветов, микроконтроллер находится в режиме power-down. Выйти из этого режима возможно только по прерыванию INT0 (низкий уровень). Именно этот вывод является входом данных (data in).

После пробуждения контроллер инициализирует драйвер двигателя, переворачивает лепесток и если на вход ещё поступают данные, он передаёт их на следующую пайетку.

Как только контроллер ловит конец посылки, он переходит в состояние power down.

Токопроводящие нити

Следующая задача: обеспечить электрические соединения между пайетками в матрице. Использовать отдельные проводники - не очень хорошая идея (хотя плату разводил именно под такой вариант), потому что даже гибкие провода ломаются от постоянных переменных деформаций. Возможно сгодился бы многожильный МГТФ, но ведь каждый проводок нужно отрезать, зачистить, залудить, припаять в двух местах и ещё и уложить его... а потом помножить эту операцию на три провода и ещё на 1000 пайеток.

А было бы круто, если бы материал - подложка был токопроводящим? И тут я вспомнил про токопроводящие нити.

Эти нити, к слову даже продаются в шпулях, так что можно сразу вставлять в швейную машинку!

По своим способностям выдерживать деформации и нагрузки они не сильно отличаются от обычных ниток и в тоже время обладают хорошей проводимостью. Можно вплетать эти нити в структуру материала подложки, затем запечатывать в корпусе пайетки:

Токопроводящие нити изготавливаются из волокон нержавеющей стали. Сопротивление около 100Ом на метр. Кроме того, эти нити можно лудить как обычные провода, только использовать надо флюс ФИМ (для нержавеющих сталей).

При работе с нитями надо учитывать одну особенность: это не лакированные провода, то есть они не покрыты изоляцией. Не стоит допускать перекрещиваний. Прокладывать проводящие нити в матрице пайеток будем следующим образом:

Рыжий проводник последовательно соединяет каждую пайетку с соседней - линия данных.

К сожалению, пока нет швейной машинки, нити пришлось вплетать в ручную, принтер без проблем запечатал их.

Конструкция пайетки

Сейчас умная пайетка представляет из себя такую вот структуру:

Ещё немного про конструкцию

Каждый лепесток пайетки совершает поворот на 180 градусов, когда все элементы матрицы лежат в одной плоскости это не вызывает никаких неудобств. Но тканевая основа способна деформироваться в различных направлениях, принимая форму вогнутой или выпуклой поверхности. В этих случая могут появляться зоны перекрытия лепестков - ситуация, возникающая при одновременном движении лепестков в разных направления при которой происходит столкновение лепестков соседних элементов матрицы.

Чтобы частично компенсировать данное неприятное явление было принято решения ограничить минимальный радиус вогнутой поверхности, по которой может изгибаться матрица.

Для этого внешние боковые грани рамы пайетки сделаны не перпендикулярными плоскости верхней грани, а под углом 20 градусов, в результате образуется конусность. В тоже время тканевая основа размещается ближе к верхней плоскости рамы.

Демонстрация работы

Наконец можно полюбоваться результатами проделанной работы:

Работает и выглядит весьма неплохо.

Софт верхнего уровня также претерпел изменения.

В прошлой статье упоминалась необходимость переключать пайетки не одновременно а волной. Сделано это для уменьшения пиковых значений тока. Естественно страдает скорость переключения, но вы только послушайте с каким чарующим шелестением происходит смена цвета!

Выводы

Результаты проделанной работы:

• понижено энергопотребление в состоянии покоя;

• решена проблема изготовления гибкой матрицы цветовоспроизводящих устройств;

• решена проблема большого энергопотребления при смене цветов за счёт волнового метода переключения;

• масса отдельного элемента матрицы снижена на 185%;

• решена проблема подведения питания и передача сигналов между элементами матрицы.

Над чем нужно поработать:

• механическая прочность крепления подвижных лепестков на валу шагового двигателя;

• оптимизация топологии печатной платы.

В следующий раз расскажу о том как производилась модификация FDM принтера для печати матрицы пайеток на ткани площадью 1м^2 и более и как затем из этой ткани мы изготовили настоящую одежду.

Предыстория

В феврале только что наступившего 2021 года российская компания Скан-Электроникс открывает предзаказ на новинку в мире дозиметров: сцинтилляционный дозиметр-радиометр-спектрометр RadiaCode-101, а в марте прибор уже выходит на рынок. Прибор был куплен мною, и тестировался на протяжении месяца до написания обзора (обзор не рекламный, это мое личное мнение о приборе, приправленное характеристиками). Прибор находится еще в довольно "сыром" виде, и данный обзор демонстрирует состояние на конец мая 2021, в дальнейшем, возможно, будут дополнения к основной части.

Обзор прибора

Дозиметр-радиометр-спектрометр RadiaCode-101 является сцинтилляционным дозиметром гамма-излучения, сердце которого - сборка из сцинтилляционного кристалла CsI(Tl) размерами 10x10x10 и твердотельного кремниевого фотоумножителя вкупе с микроконтроллером STM32. Прибор приезжает в небольшой качественной картонной коробке и комплектуется инструкцией по эксплуатации, гарантийным талоном и кабелем Type-C. Да, прибор подключается и заряжается через именно этот разъем. Прибор очень компактный, а его корпус изготовлен из довольно качественного и пластика, не скрипит и удобно лежит в руке, имея при этом размеры 124x35x20. На передней стороне имеется жидкокристаллический монохромный дисплей, светодиоды индикации частиц, зарядки, датчик освещенности и три кнопки, две из них в виде качельки и одна круглая. Почему ЖК дисплей? Все просто, производитель учел неудачный опыт Радиаскана, OLED дисплей которого потреблял слишком много энергии и показания на нем не были видны на солнце. С обратной стороны обозначено название прибора и геометрический центр детектора, а так же легкие наплывы для более удобного удержания в руке. Прибор имеет множество настроек и обширное меню, а так же имеет модуль Bluetooth, при помощи которого может подключаться к смартфону и управляться или настраиваться через приложение. Прибор оснащен акселерометром, позволяющим изменять ориентацию дисплея, и термодатчиком, при помощи которого компенсируется сдвиг спектра из-за изменения температуры датчика, то есть прибор термоскомпенсирован.

КоробкаКомплектация прибораВид спередиВид сбокуВид сзади

Обзор меню прибора

Меню прибора содержит пять пунктов - "Настройки", "Спектр", "Монитор", "Доза" и "Поиск". В пункте "Настройки" можно устанавливать пороги сигнализации, единицы измерения, язык прибора, время подсвечивания дисплея, возможность автоматического изменения ориентации экрана. Пункт "Спектр" позволяет просматривать накопленный спектр, изменять масштаб по оси OX, выбирать отображение в линейном или логарифмическом масштабе, в статус-баре отображается время накопления спектра. Подробнее о функции спектрометра в одном из следующих пунктов. В пункте "Монитор" на экран выводятся значения мощности дозы (Зв/ч или Р/ч) или скорость счета (CPM или CPS) с поддерживаемой погрешностью 9.9%, а в статус-баре время и температура датчика. В пункте "Доза" прибор отображает накопленную дозу (Зв или Р), в статус-баре время накопления дозы. Пункт "Поиск" представляет из себя график изменения скорости счета в зависимости от времени, в виде столбцов, а сверху графика отображается скорость счета. Время появления пиков фиксированное, с возможностью выбора: 0.5,1,2,4 секунды. График автоматически масштабируется при резком изменении скорости счета. Помимо этого в статус-баре выводятся индикатор заряда батареи, состояния Bluetooh, значок блокировки кнопок, состояние сигнализации и индикатор вибро или звукового режима во всех пунктах меню. Так же через меню можно выключить устройство.

Режим "Монитор"Режим "Доза"Режим "Поиск"Режим "Спектр"

Поиск и сигнализация

Поскольку сцинтилляционные приборы в первую очередь являются поисковиками и сигнализаторами, стоит уделить внимание чувствительности и скорости реакции RadiaCode-101на изменения фона. Для этого понадобится линейка, секундомер и какой-либо источник гамма-излучения, в моем случае это препарат Am-241 активностью 0,8 микроКюри. Это очень немного, но справедливости ради надо сказать, что RadiaCode-101 очень чувствителен к низкоэнергитичному излучению Am-241. Дозиметр начинает реагировать на источник на расстоянии 20см, а на 10 и 5см фон составил, соответственно, 40 и 130мкР/ч. это очень хороший результат, потому что приборы на СБМ-20 начинают реагировать на этот источник с расстояния 5см, показывая фон 30мкР/ч. Для проверки скорости реакции разместим прибор на расстоянии 15см до источника, мощность дозы на этом расстоянии составляет 25 мкР/ч. Далее умножаем мощность дозы на 0.8; 25*0.8=20 мкР/ч, это порог сигнализации, выставляем его в настройках прибора. Затем готовим секундомер и убираем источник. Когда показания прибора опустятся до фоновых, возвращаем источник и засекаем время. По результатам трех экспериментов с усреднением, среднее время срабатывания сигнализации составило 10 секунд, что неплохо. Как видите, с чувствительностью и скоростью реакции у RadiaCode-101 проблем нет. Помимо этого прибор можно установить на штангу, и получать показания на телефон, а достаточно громкий динамик (для помещений, на шумной улице можно не услышать, впрочем, больше и не надо) и вибросигнализация вкупе с чувствительностью, скоростью реакции и компактными размерами делают его отличным сигнализатором и поисковиком. Ну и фоточки рядом с источником, СПД и камерой Вильсона, а так же фон от гранитного постамента.

Начало реакции прибора, 20смФон на расстоянии 10см, 40мкР/чФон на расстоянии 5см, 130мкР/чФон рядом с источником, Am-241, 0,8мкКи, 300мкР/чФон рядом с источником, Ra-226, 740мкР/чФон рядом с камерой Вильсона, Pu-239-241. Am-241, 17мкР/чФон от гранитного постамента, 70мкР/ч

Функция спектрометра

Одно из основных предназначений RadiaCode-101 помимо поискового радиометра и сигнализатора - портативный гамма-спектрометр. Несмотря на всего 256 каналов и разрешение около 10%, благодаря качественному кристаллу CsI(Tl) с хорошим световыходом и SiPM спектрометр в приборе получился очень достойный. RadiaCode-101 в режиме спектрометра вполне позволяет идентифицировать радионуклиды и даже проверять продукты питания, тем самым полностью выполняя свою функцию: определение изотопного состава или преобладающих энергий на ходу. По результатам экспериментов спектрометр в RadiaCode-101 способен определять Cs-137 в компактной пробе активностью 10Бк, чего более достаточно для спектрометрического анализа продуктов на наличие техногенных радионуклидов. На снимках ниже представлены снятые лично мной гамма-спектры Am-241, Ra-226 и Cs-137, а так же картинка спектров различных изотопов с сайта производителя. Все спектры изотопов, которые я снял, мне удалось идентифицировать. Основные вопросы были касательно пиков Pb-214, дочернего продукта распада Ra-226, не смажет ли их спектрометр в сплошной бугор из-за близкого их расположения, достаточно высокого разрешения кристалла и небольшого количества каналов? Как оказалось при наборе спектра, вначале пики действительно сливаются, но через некоторое время становится отчетливо видно три пика. Значит, при помощи спектрометра в RadiaCode-101 можно достаточно точно определять радионуклидный состав образцов. Теперь вернемся к продуктам питания. Ни для кого не секрет, что определить превышение ПДК по техногенным радионуклидам в продуктах питания невозможно радиометрами на счетчиках типа СБМ-20, но при помощи радиометров со слюдяными счетчиками уже можно определить превышение ПДК в несколько раз. Другое дело - гамма-спектрометры. Хорошие и дорогие приборы способны определять даже мизерные концентрации изотопов в пробе, и используются, в частности, для контроля продуктов питания. Но как обстоят дела с RadiaCode-101 в этом плане? Для проверки возможности определять наличие радионуклидов в пищевых продуктах оставим прибор набирать спектр от 30 грамм сушеной черники. Черника, как и некоторые другие ягоды и грибы, очень хорошо накапливает такой радионуклид, как Cs-137, спутник ядерных взрывов и аварий на АЭС. Данная черника была собрана в районах, пострадавших от аварии на ЧАЭС, и имеет активность по Cs-137 около 3000Бк/кг. Цезий на спектре появился через 1 минуту, а спустя десять часов мы видим красивейший пик на 662КЭВ, что подтверждает возможность использования RadiaCode-101 для проверки загрязненности продуктов питания техногенными радионуклидами.

Гамма-спектр Am-241Гамма-спектр Ra-226Черника, Cs-137, спустя 10 часовЧерника, Cs-137. спустя 1 минуту

Итоги

Мне прибор очень понравился, получился действительно хороший девайс, особенно порадовали его размеры, возможность подключения к смартфону по Bluetooth, современный разъем, гироскоп, акселерометр, датчик освещенности, ну и конечно же спектрометр, который получился, на удивление, отличным для такого кристалла. Все же один момент мне не понравился: щель между дисплеем и корпусом, в нее постоянно набиваются пылинки. Но, справедливости ради надо сказать, что прибор носился без чехла, да и я придираюсь к мелочам. Надо сказать, что прибор получился в некоторой мере универсальный: он отлично работает как сигнализатор, поисковик и спектрометр, а благодаря сцинтилляционному детектору показания можно получать действительно в реальном времени, а когда производители добавят энергокомпенсацию и режим точных измерений, прибор станет и неплохим гамма-измерителем, учитывая то, что термокомпенсация уже работает. Да, вот список функций, которые производитель планирует реализовать:

• Компенсация МЭД по спектру

• Измерение активности продуктов питания

• Увеличение количества каналов до 1024

• Режим точных измерений ("Обнаружение")

• Увеличение максимальной измеряемой МЭД со 100мР/ч до 1Р/ч

• Тональный режим звука

• Улучшения отображения спектра

• Журнал событий с GPS и спектром сигнализации

• Новые режимы поиска и накопленной дозы

• Исправление багов и ошибок

Как видите, звучит очень многообещающе, а учитывая то что разработчики уже сделали несколько обновлений, есть основания предполагать, что прибор в скором времени очень сильно прокачают.

P.S. В этом обзоре я не рассказал ничего про приложение и программу для ПК, информации очень много, и про них я расскажу в другом обзоре, так же, возможно, будут дополнения после глобальных обновлений прибора.

Всех тех, кто купил прибор, приглашаю в Telegram-чат прибора, здесь можно узнать новости, задать вопросы, сообщить разработчикам о багах: https://t.me/radiacode101

Купить прибор можно на сайте компании Скан-Электроникс: RadiaCode-101 (scan-electronics.com)

Буду рад, если обзор оказался полезным или интересным!

Предисловие

Это вторая часть обзора дозиметра-радиометра-спектрометра RadiaCode-101, новинки 2021 года в мире дозиметров от компании Скан-Электроникс. В первой части мы рассмотрели прибор, его характеристики, провели некоторые тесты и испытали функцию гамма-спектрометра. Но, прибор позволяет подключатся к смартфонам или ПК, поэтому сегодня мы рассмотрим программное обеспечение для них. Обзор описывает состояние приложения на начало июня 2021, v. 1.00.15, в дальнейшем, возможно, будут дополнения.

Android-приложение

Приложение для управления RadiaCode-101 бесплатное, доступно в Google Play и называется RadiaCode. После скачивания и установки мы попадаем в основное тело приложения, где имеются три вкладки: "Главная", "Журнал", "Спектр".

Во вкладке "Главная" по центру расположены два графика, отображающие скорость счета и мощность доза, а также их значения. Сбоку от графиков имеется шкала мощности дозы, с отметкой установленных порогов, и элементы управления, с помощью которых можно масштабировать и пролистывать графики. Сверху располагаются индикаторы состояния прибора, такие как уровень сигнала, уровень заряда батареи прибора, температура сцинтилляционного детектора, а над ними накопленная доза и время ее накопления.

"Главная"

Вкладка "Журнал" представляет собой таблицу, в которую заносятся события и параметра прибора, автоматические измерения, измерения, выполненные вручную и измерения по расписанию. Сверху таблицы отображаются условные обозначения типов записей и значок "Настроек журнала". В "Настройках журнала" можно выбрать, какие события будут отображаться и как сортироваться. При длительном нажатии на запись в журнале ее можно выделить, а затем, при нажатии трех точек в верхнем правом углу, комментировать или удалить, а также очистить весь журнал.

"Журнал""Настройки журнала", (Фото 1)"Настройки журнала", (Фото 2)

Вкладка "Спектр" представляет собой поле, в котором происходит построение спектрограммы. Поле имеет две отградуированные оси, и элементы масштабирования и управления слева. Помимо этого сверху отображается время набора и частота обновления спектрограммы. Спектр можно приближать, изменять масштаб с логарифмического на линейный, изменять отображение фона. При нажатии трех точек можно перезапустить накопление спектра, поделится им, сохранить в "Библиотеку спектров" или войти в нее. "Библиотека спектров" представляет из себя список всех сохраненных спектров с небольшой иконкой, которые можно переименовывать, устанавливать как фон, делиться ими или удалять. Накопленные спектры можно экспортировать в формате .csv при нажатии кнопки "Поделиться спектром", а затем импортировать в Bequerel Monitor или InterSpec. Возможно три варианта отображения фона на спектре: без наложения фона, наложение поверх, отображение разницы фона и спектра. Накапливаемый спектр подсвечивается оранжевым, фон зеленым, а разница фиолетовым. В "Настройках спектра" можно выбирать единицы осей, масштаб, отображение фона и последнего канала, варианты отрисовки спектра и фона. Также через "Настройки спектра" можно ввести калибровочные коэффициенты (не трогайте эти настройки, если вы не знаете, как калибровать прибор, о калибровке будет отдельная статья).

"Спектр", наложение фона на спектр"Спектр", отображение разницы между фоном и спектром"Спектр", отображение фона отключено"Настройки спектра", (Фото 1)"Настройки спектра", (Фото 2)"Настройки спектра", (Фото 3)"Калибровочные коэффициенты""Библиотека спектров"

В самом верху основного тела приложения отображается его версия, серийный номер подключенного прибора, версия его прошивки и "Панель быстрого доступа", при помощи которой можно управлять свето-, звуко- и вибро-сигнализацией прибора, а также выключить его дистанционно, если, например, RadiaCode-101 находится в рюкзаке.

"Панель быстрого доступа"

Помимо этого в приложении есть выпадающее меню, вызываемое нажатием на три полоски слева в верхнем углу. В данном меня содержатся такие пункты как "Приборы", "Настройки приложения", "Настройки прибора", "Карта", "Справка", "Обратная связь" и "О RadiaCode".

В пункте "Приборы" можно выбрать интерфейс соединения, а затем и прибор, чтобы подключится к нему, также есть режим "Demo", для демонстрации работы приложения.

"Приборы"

Пункт "Настройки приложения" позволяет изменять язык приложения, настраивать сигналы телефона, изменять настройки графиков в пункте "Главное", изменять настройки местоположения и расстояние между маркерами на карте. Имеются так же "Экспертные настройки", которые лучше не трогать, это может привести к неправильной работе приложения.

"Настройки приложения", (Фото 1)"Настройки приложения", (Фото 2)"Экспертные настройки"

В пункте "Настройки прибора" можно изменять абсолютно все параметры RadiaCode-101 дистанционно, очень удобная функция, если прибор находится в сумке.

"Настройки прибора", (Фото 1)"Настройки прибора", (Фото 2)"Настройки прибора", (Фото 3)

А вот на пункте "Карта" остановимся поподробнее. Он представляет собой окно с Google-картой в центре, цветовой шкалой мощности дозы справа и элементами управления сверху. Для чего это нужно? Дело в том, что RadiaCode-101 вкупе с приложением смартфона умеет строить трек своего перемещения, отмечая новую позицию маркером на карте, цвет которого зависит от мощности дозы в этом месте. Таким образом, при помощи прибора и смартфона можно составлять карты радиационного фона на местности. Вернемся к элементам управления вверху окна. Данные элементы позволяют просмотреть список записанных треков, автоцентрировать карту, автоматически раскрасить маркеры по минимальным и максимальным значениям мощности дозы, быстро запустить или приостановить запись текущего трека, свернуть цветовую шкалу, а значок настроек позволяет войти в "Настройки карты", где можно изменять настройки, связанные с отрисовкой карты и маркеров, определением местоположения. Раздел "Треки" позволяет просмотреть записанные треки, переименовать, удалить или поделиться ими, а также начать запись нового трека. Для этого необходимо включить определение геолокации (GPS) на телефоне и нажать на зеленый значок справа в верхнем углу. После ввода названия и подтверждения на карте начнут появляться метки, расстояние между ними можно изменить в пункте "Настройки приложения". После остановки записи трек можно будет посмотреть на карте в приложении. Пример трека находится в спойлере ниже.

"Карта""Настройки карты", (Фото 1)"Настройки карты", (Фото 2)"Треки"Пример записанного трека

Пункт "Справка" состоит из структурированного набора справок, разбитых по разделам. Данный пункт описывает все без исключения функции приложения, и призван помочь пользователю разобраться в работе программы.

"Справка"

Пункт "Обратная связь" позволяет отправить отчет или сообщение разработчикам прибора, а в пункте "О RadiaCode" имеется история изменений приложения, данные прибора, подключенного в настоящий момент и версия android-приложения.

"Сообщение разработчикам""О RadiaCode"

Программа для Windows

Программа RadiaCode для Windows доступна для скачивания на сайте Скан-Электроникс в разделе "Загрузки". Программа почти полностью дублирует приложение для смартфона, за исключением немного другого оформления. Здесь так же имеются вкладки "Графики", "Журнал" и "Спектр", "Настройки прибора" и функции как в мобильной версии, за исключением "Карт" и наложения фона на спектр. Для стационарного использования такого набора функций более чем достаточно.

"Графики""Журнал""Спектр"

Итоги

Надо отметить, что у разработчиков получилось реализовать удобное и функциональное ПО для работы с прибором. На данный момент ПО RadiaCode-101 немного "сыровато", но разработчики активно исправляют ошибки и добавляют функции, которых просто нет в продуктах других производителей, обновления выходят часто и ПО быстро развивается. Учитывая то, сколько нововведений и исправлений ошибок было сделано, мне кажется, что прибор и его ПО имеют большую перспективу.

P.S. В дальнейшем после глобальных обновлений ПО и функций RadiaCode-101 будут дополнения, а также я намереваюсь написать статью про калибровку этого прибора.

Всех тех, кто купил прибор, приглашаю в Telegram-чат прибора, здесь можно узнать новости, задать вопросы, сообщить разработчикам о багах:https://t.me/radiacode101

Купить прибор можно на сайте компании Скан-Электроникс.

Буду рад, если обзор оказался полезным или интересным!

Самый миниатюрный продукт Apple, о котором долгое время ходили слухи (но это не электронный ключ), наконец-то добрался до Саманты Голдхарт автора статьи, переводом которой мы делимся в преддверии нового старта курса по iOS-разработке.

Добро пожаловать, AirTag! Интересно будет посмотреть, как AirTag со сменным аккумулятором (Да! Это первый сменный аккумулятор в продуктах Apple за последние годы!) будет выглядеть в сравнении с проверенными продуктами.

Устройства Apple и не-Apple

Для сравнения AirTag с конкурентами я взял ветерана рынка Tile Mate, а также Galaxy SmartTag производства Samsung. Из этих трёх устройств похожая на Mentos таблетка AirTag самая миниатюрная. Размером с монету в 50 центов, само устройство немногим больше своего аккумулятора. Tile самое тонкое из всех устройств, AirTag толще примерно в полтора раза, а если смотреть сбоку на SmartTag, то может показаться, что в нём могут уместиться целых два Tile. Apple, вероятно, желая сделать устройство максимально компактным, приняла нестандартное решение убрала из AirTag отверстие для брелока (эту проблему мы попробуем решить). Нечего и говорить, что ничто не сравнится с Apple в части превращения базовых функций в функции премиум в виде дополнительных приспособлений.

Но статья эта посвящена не только сравнению трекеров сегодня я подвергну разборке сразу три устройства! Сначала посмотрим на внутренности устройств с помощью рентгеновского аппарата Creative Electron.

Как всегда, по рентгеновским снимкам можно много чего понять. Судя по плотности размещения элементов, уменьшать AirTag уже некуда. К слову о плотности элементов: относительно тёмный снимок AirTag объясняется наличием большого магнита в центральном динамике и стальной крышки аккумуляторного отсека рентгеновские лучи через них проникают слабо. (Более подробные изображения можно посмотреть на превосходной панорамной анимации.) По сравнению с AirTag другие трекеры кажутся просто великанами а в них даже нет магнитов. (Хотите узнать, почему? Читайте дальше!)

Панорама AirTag в рентгеновских лучах 360:

Несмотря на впечатляющую компактность AirTag, в этом устройстве удалось реализовать сверхширокополосные (СШП) функции. Кстати, сама по себе технология СШП довольно интересная вещь. Samsung только что выпустила СШП-версию трекера, получившего название SmartTag+, но прошло уже две недели после официального релиза, а аппарат до США пока ещё не добралась. Я пыталась раздобыть один экземпляр для разборки, но безуспешно.

Начинаем разборку

Все три трекера можно открыть пальцами без всяких инструментов! Однако AirTag открывается сложнее других, особенно если вы недавно пообедали и пытаетесь это сделать жирными пальцами. Представьте, что вам нужно открыть банку с солёными огурцами двумя скользкими пальцами, и тогда поймёте, что я имею в виду. В других трекерах имеются специальные углубления для ногтей, и крышки с них снимаются элементарно.

Во всех конкурирующих устройствах есть сменные батареи, поэтому Apple, по всей видимости, решила не отставать и продемонстрировать соответствие рыночному стандарту. Тем не менее воздадим Apple должное за это, сам AirTag будет работать дольше своего аккумулятора, у Tile на это ушло 6 лет и 15 миллионов проданных ранее устройств.

Apple могла бы снабдить устройство раздражающим всех портом Lightning или встроенной (бесполезной и малоэффективной) функцией беспроводной зарядки, чтобы AirTag мог заряжаться от зарядного устройства Apple Watch, но Apple этого не сделала, и спасибо ей за это. Однако в ранних патентных заявках AirTag должен был заряжаться с помощью индуктивного зарядного устройства. Предвестник грядущих технологий? Или ещё одно доказательство существования продукта Apple, которого никогда не было?

А что с питанием? Разбираем аккумулятор

AirTag получил весьма оригинальный номер модели: A2187 (ну-ка, из какого это фильма?), а в регламентирующей документации имеется указание на тип аккумулятора CR2032. Логично! В AirTag и SmartTag используются трёхвольтовые аккумуляторы CR2032, а в Tile более компактные CR1632. Если судить по стандартной номенклатуре кнопочных элементов, во всех аккумуляторах используются литиевые батареи, но 20-мм элементы имеют ёмкость 0,66 Втч, в то время как ёмкость 16-мм элементов Tile составляет всего около 0,39 Вт/ч. На первый взгляд, эти аккумуляторы весьма схожи с аккумуляторами наушников earbuds, но отличаются от них тем, что предназначены для длительной подпитки устройства малым током, что и позволяет им выполнять свои функции.

Самостоятельной сменой аккумулятора удобства пользователя как начинаются, так и заканчиваются для всего остального понадобятся не только пальцы.

Tile и SmartTag легко разбираются с помощью монтажной лопатки и нагрева, но с AirTag всё не так просто. Вместе с тем герметизация AirTag, как ни странно, оказалась не такой уж и качественной. Не буду отрицать: без инструментов у меня ничего бы не вышло, ведь всё-таки три зажима да на клею недурно. Чтобы швы разошлись, AirTag нужно аккуратно сжать тисками и потыкать монтажной лопаткой. Если вы точно решили разобрать AirTag, будьте осторожны! Клеевые зажимы легче сломать, чем отклеить.

SmartTag производства Samsung единственный трекер, которому не присвоен класс защиты от проникновения загрязнений, и это довольно удивительно, учитывая, что этот трекер имеет самый толстый клеевой слой, защищающий печатную плату. Так что же, это худший из всех трекеров? Или Samsung просто старается не обещать слишком многого, как в случае с iPhone 6S?

Со звуком у Apple всегда сюрпризы

Вся конструкция AirTag это сплошные круговые части. Заметили "кнопку" на нижней стороне крышки? Это кнопка не нажимается, как у Mate и SmartTag. Это магнит, который ранее мы видели на рентгеновском снимке. Он размещается внутри логической платы в форме пончика, вложенной в катушку из меди. И это у нас динамик. Вы правильно прочитали корпус AirTag, в сущности, представляет собой один сплошной динамик. Питание подаётся на звуковую катушку, управляющую магнитом, установленным на диафрагме (в данном случае это пластиковая крышка, в которой размещается аккумуляторная батарея), и именно она издаёт звуки, на которые вы идёте, разыскивая потерянную сумку.

Но зачем вообще ставить сюда реальные приводные механизмы? Магниты не только увеличивают вес, но и занимают довольно много места. Миниатюрные пьезоэлектрические динамики в Mate и SmartTag во время тестирования издавали такой же и даже более громкий звук, поэтому дело тут не в громкости. Похоже, что от одного удовольствия Apple здесь не могла отказаться ей хотелось качественного звука. Пьезодинамики миниатюрны, дёшевы, но звучат под стать цене, например как динамики в игрушках из набора Happy Meal в ресторанах Макдональдс. Зная Apple и зная, с какой серьёзностью компания подходит к проектированию звуковых источников, можно заключить, что на звуке она здесь даже здесь! не сэкономила.

Набор инструментов для вскрытия корпусов, отсоединения кабелей, снятия АЦП и прочего.

Нет отверстия для брелока? Спокойно, я нашла его

На некоторое время прервём разборку. В отличие от конкурентов с отверстием для брелока, на идеально круглой внешней поверхности AirTag вообще нет места, чтобы продеть брелок по крайней мере найти его не так просто. Официальный способ крепления устройства к ключам предполагает закупку различных аксессуаров, то есть придётся заказывать и ждать. Но, если вы можете уверенно держать дрель и готовы рискнуть 29 долларами... то специально для вас я создала собственную методику DIY.

Я внимательно изучила внутренности первого AirTag. Затем взяла сверло 1/16" и аккуратно проделала отверстие во втором трекере из нашей упаковки в четыре штуки (разумеется, сначала я вынула из него аккумулятор). Каким-то чудом мне удалось не задеть микросхемы, платы и антенну, и я просверлила только клееный пластик. Что самое приятное было в этой операции? А то, что AirTag стойко её пережил и продолжил работать как ни в чём не бывало.

Удивительно, но звуковой профиль практически не изменился: уровень децибел на расстоянии одного iPhone Mini от AirTag находился в пределах погрешности +/- 1 дБ от непросверленного AirTag (около 7880 дБ). С учётом того, что в качестве мембраны динамика Apple использует сам пластиковый купол, это стало приятным сюрпризом.

Прежде чем поделиться с вами секретами сверления, предупреждаю в последний раз: хотите делать делайте, но только на свой страх и риск! Если начать сверлить не в том месте, можно серьёзно повредить устройство. Поэтому не пытайтесь это делать в домашних условиях, если не готовы превратить свой трекер в практически невесомое пресс-папье. Сопровождённые этим напутствием, посмотрите теперь видео с обнаруженными нами "безопасными зонами".

Чтобы безопасно продырявить AirTag, нужно просверлить одну из выемок в печатной плате / экране антенны (подробнее об этом расскажу чуть позже) в том месте, в которое заходят зажимы, скрепляющие части трекера. На видео я выделила три таких выемки. Можно увидеть, что их положение примерно соответствуют положению зажимов металлической крышки аккумуляторного отсека, то есть эти зажимы можно использовать в качестве ориентира. В идеальном случае нужно не попасть сверлом в сам зажим (у меня это получилось), а просверлить только клеевую часть, но, если всё-таки случится так, что вы заденете зажим это не будет смертельно ни для вас, ни для AirTag.

Кстати, Apple за 13 долларов продаёт держатели для AirTag, не говоря уже о сторонних производителях, продукция которых уже заполонила интернет-магазины. Но мой доморощенный способ сверления отверстия позволяет разместить AirTag на брелоке или кольце с минимальным количеством дополнительных деталей, увеличивающих вес и объём конструкции. Взломать можно даже самое мелкое устройство, и мы будем бороться за это наше право.

Заскучали? Напрасно, ведь мы ещё не вскрывали платы

Мы поговорили об аккумуляторах, поразвлекались немного с дрелью, теперь перейдём к мозговому центру платам. Материнская плата Mate (слева) красивого чёрного цвета помещена в литую пластиковую рамку и вынимается простым движением вверх. SmartTag от Samsung (справа) единственный из трёх трекеров, в котором используются винты: два из них крепят плату. Это довольно удивительно, учитывая любовь Samsung к клеевым соединениям.

AirTag самый стойкий из трёх трекеров. Он скорее умрёт, но, где спрятано золото, не выдаст. Его плата приклеена намертво, и монтажной лопатке развернуться совсем негде. Плата размещена в изящно спаянном корпусе антенны, а в центре "пончика" располагается крайне хрупкая звуковая катушка. Плата сидит как влитая, и вряд ли её можно снять, не повредив. Если вы решили повторить мой путь и добрались до этого места, смиритесь с тем, что восстановить работоспособность устройства, скорее всего, не удастся.

Как и во многих продуктах Apple, плата AirTag многослойная прямо как огр. Слева показана вся сборка (вид сверху) с медной звуковой катушкой в центре, которая всё ещё скреплена двумя паяными соединениями. Плата размещается внутри позолоченной пластиковой антенной рамки, которую, чтобы лучше рассмотреть, мы перевернули (в центре, звуковая катушка снята); а справа показана нижняя часть платы, на которой размещается "тяжелая артиллерия".

На первой стороне платы находится трёхосевой акселерометр, контактные штыри аккумулятора и те самые точки пайки голосовой катушки, работающие в паре вышеупомянутым магнитом, заставляя AirTag издавать звуки.

Под этими приспособлениями на обратной стороне платы размещаются чипы, датчики и другие миниатюрные элементы.

В своём анонсе AirTag Apple только и говорила, сколько усилий она приложила, чтобы её трекер соответствовал стандартам конфиденциальности Apple. Предотвращая злоумышленное использование, iPhone предупредит хозяина, если AirTag, не зарегистрированный в его учётной записи iCloud, следит за ним. Кроме того, AirTag, который хозяин не использовал длительное время, начнёт издавать звуки, если его взять в руки, и тем самым привлечёт к себе внимание.

Но вернёмся к звуку. Что, если злоумышленник отключит динамик AirTag, а потом заставит его за кем-то следить? Мы провели небольшое исследование и считаем нужным сообщить: есть несколько относительно простых способов отключения динамика и сохранения при этом работоспособности AirTag. По понятным причинам мы не будем рассказывать, как это сделать. Просто знайте об этом особенно если учесть, что не у всех есть iPhone, который может получать уведомление о "выключенном" AirTag. Для сравнения: пьезоэлектрические динамики в Tile Mate и Galaxy SmartTag отключаются так же легко, но они, похоже, не могут похвастаться такими же мощными функциями безопасности.

Итак, мы разобрали устройство

Мы не можем объяснить, почему AirTag так долго добирался до рынка, но можем с уверенностью сказать, что компания постаралась на славу. Это устройство не похоже на продукт первого поколения. Можно ли в него внести улучшения? Можно, но, по сравнению с рыночным стандартом Tile AirTag представляется устройством, продуманным до мелочей. По сравнению с предложением Samsung AirTag это элегантная футуристическая ЕВА, а SmartTag неуклюжий работящий ВАЛЛ-И.

Кстати, об улучшениях: хотя Apple любит продукты, которые "просто работают", иногда таким продуктам требуется небольшая помощь, чтобы ими могли пользоваться простые люди. Оказалось, что методы DIY вполне работоспособны и не лишают вас возможностей (кроме потери класса защиты от проникновения загрязнений, но эту проблему побороть легко нужна всего пара нашлёпок Sugru). С другой стороны, одна из главных функций безопасности AirTag довольно элементарно отключается без всяких хитростей мрачное напоминание, что в наши дни цифровая конфиденциальность и безопасность остаются и ещё долго будут оставаться головной болью разработчиков.

Так какой же трекер взял главный приз? С точки зрения аппаратного обеспечения, его продвинутость большой роли не играет, но если у вас iPhone 11 или выше (кроме iPhone SE 2020), то добавленная к AirTag СШП-функциональность указателя будет приятным плюсом. С точки зрения ремонтопригодности, все устройства имеют сменные батареи, и на этом практически всё. Но могло быть и хуже! AirTag, естественно, выглядит наиболее впечатляюще, у него изящный динамик. Кому как, но мы считаем, что Apple идёт верной дорогой.

Какие трекеры мы пропустили? Сколько трекеров вы используете, и как долго они служат? Покажите нам, как вам удалось сделать отверстия в своих AirTag и следите за публикациями, чтобы этой весной увидеть новые разборки.

Если вам интересны устройства Apple изнутри во всех смыслах и вы хотели бы попробовать себя в роли мобильного разработчика, обратите внимание на наш курс по iOS-разработке, где вы научитесь кодить на Swift, работать с анимациями, познакомитесь с Human Interface Guidelines (руководством по созданию интерфейсов по стандартам Apple) и опубликуете своё приложение в AppStore.

Узнайте, как прокачаться и в других специальностях или освоить их с нуля:

• Профессия Data Scientist

• Профессия Data Analyst

• Курс по Data Engineering