Барометр в водозащищенном телефоне

[wrest]

В связи с продолжением освоения нового телефона, и уже перенесенным гарантийным ремонтом в связи с залитием его водой, проявившемся в запотевании окошек всех камер. появился вот такой вопрос.

Телефон рекламируется как соответствующий защите IP68, т.е. медленное погружение в воду на глубину до 1,5 метров на срок до получаса, проходит без последствий.

В телефоне однако есть датчик давления.

Если хорошенько (но конечно без фанатизма) нажать на экран, то показания барометра меняются, примерно на 0,1..0,2 мм рт.ст. И возвращаются обратно примерно за 5 секунд.
Значит, воздух туда заходит и выходит.
При погружении в воду барометр также реагирует (но вот теперь не помню, соответствует ли это глубине).

Спрашивается, как же там может быть сделана IPx8 водозащита?

Если б датчик давления был внешний, в смысле соединен с атмосферой напрямую и отсоединен от внутреннего объема корпуса (у меня такой в часах касио есть), то барометр бы не менял показания при нажатии на экран. Значит, датчик внутри, а внутреннее пространство сообщается с атмосферой. Если бы показания не менялись (или менялись не в соответствии с глубиной) при погружении в воду, то значит водозащита есть и вода не проникает. Но показания меняются.

Айда топить телефоны, выведем производителей на чистую воду!

(Оффтоп)

[Dmitriy40]

Тут минимум два упущенных момента:
1) Чтобы измерить давление не обязательно сообщаться с внешней средой, достаточно и упругой перегородки между объёмами, она вполне себе передаст давление (в пределах упругости конечно, но для атмосферы хватит). Такую упругую перегородку можно даже самому сварганить, обернуть телефон в натянутый надувной шарик или презерватив, давление превосходно будет передаваться без нарушения герметичности.
2) Герметичность по воде может допускать обмен воздухом. Вода не проникает, а воздух да. Какие-нибудь тонкие лабиринтные уплотнения ...

А ещё можно датчик давления поставить точно на границе сред, чтобы его корпус был частью гермообъёма, а чувствительный вход давления снаружи. Он при этом будет весь герметичный. MEMS датчики это ж просто изгибающийся кристалл, сквозных дырок там нет (вот пример, на стр.6 справа нарисована внутренняя структура датчика абсолютного давления, в телефоны такие конечно не ставят, но принцип тот же).

-- 28.05.2021, 14:06 --

И кстати почему Вас не удивляет работа микрофона и динамика при IP68? Они ведь тоже должны с внешней средой активно контактировать ... По моему это более удивительно.

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1520310 писал(а):

И кстати почему Вас не удивляет работа микрофона и динамика при IP68? Они ведь тоже должны с внешней средой активно контактировать ...

Ну так они контактируют мембраной, мембрана водонепроницаемая. Тут как раз не удивляет.

Dmitriy40 в сообщении #1520310 писал(а):

) Чтобы измерить давление не обязательно сообщаться с внешней средой, достаточно и упругой перегородки между объёмами, она вполне себе передаст давление (в пределах упругости конечно, но для атмосферы хватит). Такую упругую перегородку можно даже самому сварганить, обернуть телефон в натянутый надувной шарик или презерватив, давление превосходно будет передаваться без нарушения герметичности.

Это все да, но вот датчик: https://rounded.com/samsung-ic-pressure ... 02567.html
Там видно мембрану на нём. Датчик явно на общей плате. По картинке я даже нашёл где он на плате galaxy note 20 ultra, но не нашел где на galaxy note 20 (картинка где нашёл:
https://guide-images.cdn.ifixit.com/igi ... UH3fn.huge левая нижняя плата, правая "нога", под желтым datamatrix-кодом. две левых платы это ultra, две правых платы это то что у меня.)

[Dmitriy40]

Ну значит второй вариант, уплотнение, не пропускающее воду под небольшим давлением, но (слабо) пропускающее воздух.

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1520324 писал(а):

Ну значит второй вариант, уплотнение, не пропускающее воду под небольшим давлением,

Тогда барометр не должен работать под водой (или работать с существенной с ошибкой).
Но это как-то после только что проведенного ремонта (корпус вскрывали, можно ли в условиях мастерской его обратно надежно загерметизировать не знаю) проверять боязно :)

Есть ещё третий вариант -- внутренности не боятся воды. Но об этом варианте не хочется думать.

Нужен смелый испытатель, который погрузит свой IP68 телефон на полметра, скажем, и снимет показания барометра.

[wrest]

Вот ещё вопрос: а до какого разрежения безопасно эксплуатировать телефоны?
В инструкциях например к Galaxy Note 20 этих данных нет.
В даташите к айфону 6s написано что "проверили -- работает до высот 3000м", но сломается ли, если подниматься выше, не сказано. Что там может сломаться от низкого давления -- батарею раздует? Так там вроде клапаны должны быть...

[Dmitriy40]

wrest в сообщении #1520755 писал(а):

Что там может сломаться от низкого давления -- батарею раздует? Так там вроде клапаны должны быть...

ЖК стекло (экран). Оно конечно прочное, но насколько именно я не в курсе (хоть и связан с производством ЖК дисплеев).
И закалённое (типа противоударное) тут не поможет, оно ведь может быть закалённым лишь верхнее, а нижнее обычным, да и спай неизвестной прочности.
В принципе даже на корпуса микросхем найти данные по допустимому разрежению очень большая проблема, похоже это просто не проверяется и не гарантируется. До более-менее реальных разрежений микросхемам ничего не будет, но где именно этот порог ... Кажется я находил данные что 10% атмосферного давления ещё точно выдерживают, но утверждать не буду.
А батарею как раз вряд ли раздует, газообразование там в основном при зарядке, скорее даже при перезарядке, в норме свободных газов в ней кажется нет.
Но это всё не точно.

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1520771 писал(а):

ЖК стекло (экран). Оно конечно прочное, но насколько именно я не в курсе (хоть и связан с производством ЖК дисплеев).

А чего ему будет? Как выяснили в предыдущих постах, воздух внутрь корпуса заходит почти свободно (ибо барометр нормально показывает давление, не через сжатие корпуса и внутреннего воздуха, а именно давление воздуха внутри уравненное с давлением снаружи).
Или вы имеете в виду что в сэндвиче стекло-дигитайзер-экран-подсветка имеются воздушные/газонаполненные полости? Сейчас посветка светоиодная, так что люминисцентных ламп там нет.

Имеется в виду, конечно, более-менее плавное снижение давления, за минуты а не резко сразу.

[Dmitriy40]

wrest
Нет, я имею в виду строение самого ЖК стекла, которое состоит из двух стеклянных пластин с жидкостью жидких кристаллов между ними, склеенные и заваренные по краям. В норме там внутри давление атмосферное (наверное, но странно было бы делать другое), при изменении внешнего давления (например нажатие пальцем) стёкла искривляются (это прекрасно видно если нажать чуть посильнее) и давление внутри меняется. Оставляют ли там пузырёк воздуха для компенсации внешнего давления я не знаю, может ЖК жидкость сама не совсем жидкость и имеет упругость, в такие тонкости не вникал. Но что будет с давлением между стёклами ЖК экрана при уменьшении внешнего давления это вопрос. Хватит ли у него (и у клеевого шва и герметизирующего спая) прочности удержать атмосферное давление изнутри не знаю.
И это применимо к любым ЖК матрицам (но не OLED/PLED), хоть (F)(S)TN, хоть IPS, хоть MVA.

Подсветка, тачскрин, дополнительное защитное стекло (если есть) — соединение этого всего с ЖК стеклом не герметично и потому от давления не зависит. А вот само ЖК стекло герметично и его может наверное вздуть/лопнуть/вытечь ЖК жидкость и соответственно работать перестанет.

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1520777 писал(а):

Нет, я имею в виду строение самого ЖК стекла,

А... ну в galaxy note 20 там OLED.

В айфоне 6s IPS наверное, но да, что-то я не очень интуитивно верю в наличие воздуха, а жидкости обычно с гигансткими коэффициентами упругости, так что им наверное пофиг. Да там кажется на каком-то этапе производства уже когда кристаллы залили, и вакуум применяют.

[Dmitriy40]

wrest
Гигантская упругость если под ней понимать силу сопротивления — это и плохо. Я имел в виду наоборот, что если жидкость всё же довольно сжимаема (т.е. уже не совсем как жидкость), тогда она сама сможет компенсировать изменение давления, без возникновения огромных сил.
А вакуум ... Используют, как раз для засасывания жидкости в зазор между стёклами, иначе залить жидкость в заглушённый микронный зазор весьма сложно. Но я не уверен что при этом и вокруг вакуум, может быть только между стёклами, т.е. они могут выдерживать лишь внешнее давление, а не внутреннее. Не сами стёкла конечно, они то выдержат (упругой деформации почти без разницы направление деформации), а вот клееный край или точка спая ...

Про технологию производства OLED/PLED я не в курсе, может и у них есть герметизация твёрдых стёкол и соответствующие проблемы ...

PS. Вспомнил откуда мои сомнения: как-то нас, как производителей ЖК индикаторов для приборов, спросили можно ли их применять в самолётах, где вполне возможна разгерметизация (или она вообще по условию была). Вменяемого ответа мы так и не нашли (взять и проверить тут не катит).

[wrest]

В Google Playstore появилось приложение, которое как бы тестирует водозащищенность телефона https://play.google.com/store/apps/deta ... ancetester

Смысл его такой. Сначала приложение меряет шум от барометра. Затем просит резко нажать на экран. И дальше говорит нарушена ли водонепроницемость.

Ну я думаю скорее всего меряется время возврата к предыдущим показаниям после нажатия на экран (и увеличения давления воздуха внутри). А может меряется дельта - насколько давление вообще поднимается, но тут ведь от конкретной модели телефона будет зависеть. Технических деталей нет. Но идея интересная.

[Dmitriy40]

wrest
Вот тут есть чуть подробнее, что и как меряется: https://nplus1.ru/news/2021/07/08/water-resistance

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1525638 писал(а):

Вот тут есть чуть подробнее, что и как меряется:

Да не особо там подробнее. Написано

Цитата:

Сравнивая пиковые значения давления и скорость его выравнивания, алгоритм выносит вердикт — водозащищен смартфон или нет.

У меня написано то же самое

wrest в сообщении #1525558 писал(а):

скорее всего меряется время возврата к предыдущим показаниям после нажатия на экран (и увеличения давления воздуха внутри). А может меряется дельта - насколько давление вообще поднимается,

То есть у автора статьи такие же (совершенно очевидные) предположения, вряд ли основанные на общении с разработчиком, изложенные в виде фактов. Ну а что ещё мерить, больше-то и нечего.

P.S. Я бы посоветовал разработчику запоминать скорость падениия давления в зависимости от величины избыточного давления, чтобы сравнивать его от нажатия к нажатию или время от времени. Тогда у пользователя было бы представление о том, что дырки увеличились или остались такими же.

[diletto]

Можно, я влезу в эту тему с маленькой загадкой - тоже про барометр в телефоне...
У меня стоит логгер давления, он рисует кривую. Видно, что показания не идеальны, есть выбросы, но в целом правдоподобно. Я заметил, что каждый раз, когда на выходной/выходные еду за город, кривая даёт провал - небольшой, на 5-7 мм. рт. ст., но достоверный, который на выбросы никак не спишешь. Это снижение давления продолжается от выезда из города до обратного въезда, не зависит от вида транспорта (электричка, автомобиль, велосипед), а также от направления выезда. Ну ладно, к северу от СПб - холмы Карельского перешейка. Но эффект наблюдается и при выездах вдоль побережья Финского залива.
Проверял по карте давлений - она не подтверждает предположения, что в городе давление всегда выше (да и с чего бы).
Иными словами, провал кривой представляется мне артефактом, но я не могу придумать правдоподобного механизма его появления.