Цена защищенности: Стандарты надежности техники связи
24.02.16
Надежность, качество и уровень защищенности телекоммуникационного оборудования регламентируется различными стандартами. В настоящее время используются несколько общепризнанных стандартов.
Индустриальные стандарты
Прежде всего, это наиболее известный у нас стандарт EN 60529 в котором степень защиты IP (Ingress Protection Rating) указывается с помощью краткого символа, состоящего из двух букв «IP» и двух цифр класса защиты (например, IP58): первая определяет класс защиты от воздействия твердых веществ; вторая определяет класс защиты от жидкостей. То есть показатель IP определяет способность устройства противостоять проникновению твердых (см. табл. 1) и жидких (см. табл. 2) тел.
Если IP -рейтинг не указан, то устройство не устойчиво к проникновению пыли и влаги. Для того чтобы радиостанция могла позиционироваться как промышленная, её IP -рейтинг должен быть не менее 54.
Что касается персональных компьютеров, то для того, чтобы например ноутбук мог позиционироваться как промышленный, его IP-рейтинг должен быть не менее 65. Немаловажно, чтобы каждая комплектация устройства при этом была сертифицирована на IP. Многие недобросовестные поставщики сертифицируют одну, самую дорогую конфигурацию, а стандарт присваивают всем.
Таблица 1. Классы контактной защиты и защиты от воздействия инородных тел (первая цифра)
Уровень | Защита от посторонних предметов, имеющих диаметр |
Описание |
0 | — | Нет защиты |
1 | >=50 мм | защита от больших инородных тел, нет защиты от сознательного контакта |
2 | >=12,5 мм | от средних инородных тел защита от сознательного контакта |
3 | >=2,5 мм | защита от малых инородных тел (Инструменты, кабели и т. п.) |
4 | >=1 мм | Большинство проводов, болты и т. п. |
5 | Пылезащищённое | Некоторое количество пыли может проникать внутрь, однако это не нарушает работу устройства. Полная защита от контакта |
6 | Пыленепроницаемое | Пыль не может попасть в устройство. Полная защита от контакта |
Таблица 2. Классы защиты от попадания воды (вторая цифра):
Уровень | Защита от попадания воды | Описание | ||
0 | — | нет защиты | ||
1 | Вертикальные капли | Вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства | ||
2 | Вертикальные капли под углом до 15° | Вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства, если его отклонить от рабочего положения на угол до 15° | ||
3 | Падающие брызги | Защита от дождя. Вода льётся вертикально или под углом до 60° к вертикали. | ||
4 | Брызги | Защита от брызг, падающих в любом направлении. | ||
5 | Струи | Защита от водяных струй с любого направления | ||
6 | Морские волны | Защита от морских волн или сильных водяных струй. Попавшая внутрь корпуса вода не должна нарушать работу устройства. | ||
7 | Кратковременное погружение на глубину до 1м | При кратковременном погружении вода не попадает в количествах, нарушающих работу устройства. Постоянная работа в погружённом режиме не предполагается. | ||
8 | Длительное погружение на глубину более 1м | Полная водонепроницаемость. Устройство может работать в погружённом режиме | ||
Следует отметить, что, например, класс защиты 6 соответственно включает в себя все классы от 1 до 5. Однако классы защиты 7 и 8 являются самостоятельными единицами, независимыми друг от друга. В связи с этим для более точного определения класса защиты в этом случае допустима двойная маркировка, например IP55/IP58. Кроме того, существуют обозначения класса защиты с дополнительной буквой К. Это значит, что к стандартному классу защиты от воды добавляется специальная защита от воды под давлением (например — IP64K — защита от брызг под давлением и полная защита от пыли). В некоторых отраслях промышленности, например пищевой, вводится особый класс защиты от воды. Т. е. 9K — это защита от струи пара под давлением и. данное оборудование может быть подвержено обработке водяными парами.
Существует также целый перечень других индустриальных стандартов, которые определяют требования для оборудования и систем защиты, используемых в различных условиях на транспорте, энергетике, отраслевых предприятиях (см. табл. 3).
Таблица 3. Основные индустриальные стандарты
Стандарт | Отрасль | Определяет |
IEC 61850-3/IEEE 1613 | Энергетика | Определяет требования по обеспечению безошибочной работы в условиях электромангнитных помех для сетевых устройств и систем, используемых на энергоподстанциях |
EN50155 | Железнодорожный транспорт | Железнодорожные приложения и электронное оборудование, используемое на подвижном составе |
EN50121-4 | Железнодорожный транспорт | Железнодорожные приложения, электромагнитная совместимость, защита от излучений в системах сигнализации и телекоммуникациях |
EN50121-3-2 | Железнодорожный транспорт | Железнодорожные приложения, электромагнитная совместимость, подвижный состав и устройства |
NEMA TS2 | Автомобильный транспорт | Устанавливает экологические требования к системам управления дорожным движением и электронике в центрах управления |
Class 1 Div. 2/ATEX Zone 2 | Опасные среды | Определяет требования для оборудования и системам защиты, используемых в потенциально взрывоопасных средах |
DNV/GL/ABS/LR/NK | Морские | Определяет способность устройств противостоять высокой / низкой температуре, влажности, вибрациям, EMC и другим факторам воздействия, а также его пригодность для различный, четко определенных классов морского применения |
UL508 | UL сертификаты безопасности | Определяет требования безопасности для индустриального оборудования контроля |
UL60950-1 | UL сертификаты безопасности | Определяет требования безопасности, призванные снизить риски пожара, поражения электрическим током или получение травм для установленного оборудования |
Не столь популярный промышленный стандарт NEMA (National Electrical Manufacturer Association), показывает, в какой среде может работать устройство. В таблице 4 приведены данные о соответствии стандартов NEMA и IP.
Таблица 4. Соответствие стандартов NEMA и IP
NEMA | IP |
1 | IP -10 |
2 | IP -11 |
3 | IP -54 |
3 R | IP -14 |
3S | IP -54 |
4 или 4X | IP -56 |
5 | IP -53 |
6 или 6P | IP -67 |
12 или 1 2 K | IP -52 |
13 | IP -54 |
На войне как на войне
MIL-STD 810 (Military Standard) – наиболее известный у нас американский военный стандарт, регламентирующий уровень защиты оборудования от различных внешних воздействий (вибрация, влага, удары, температура и т. п.). Обычно применяется к абонентскому радиосвязному оборудованию. Изданный американским Министерством обороны еще в 60-х годах XX века стандарт MIL-STD 810 претерпел ряд изменений.
Необходимо помнить, что MIL-STD-810 — тестирование лабораторное. Поэтому важным является корректная оценка результатов тестирования для реальных полевых условий, правильное экстраполирование результатов испытаний. Стандарт не устанавливает конструкций и спецификаций тестирования, предлагая только перечень стрессовых сред, с которыми оборудование может столкнуться во время службы. Таким образом, стандарт MIL-STD-810 не гарантирует, что прошедшие лабораторные тесты приборы, пройдут и полевые испытания.
Его предпоследняя версия MIL-STD 810F была выпущена в 2000 г. Стандарт включает ряд пунктов, которые, как правило, перечисляются при ссылке на стандарт (например, соответствие стандарту MIL-STD C/D/E/). MIL-STD810F имеет ряд руководящих принципов и испытательных методов для определения устойчивости к воздействию естественных неблагоприятных окружающих явлений на оборудование (вибрация, удары, перепады температур, загрязнение и т. д.), используемое в военных или коммерческих целях.
Таблица 5. Методы воздействия по стандарту MIL-STD 810F
Номер метода | Проверяемое воздействие |
500.4 | Низкое давление (для оценки поведения оборудования в воздушных полетах) |
501.4 | Высокая температура (эксплуатация и хранение) |
502.4 | Низкая температура (эксплуатация и хранение) |
503.4 | Температурный шок (как прибор выдерживает резкие температурные изменения) |
504 | Загрязнение жидкостями |
505.4 | Солнечная радиация |
506.4 | Дождь |
507.4 | Влажность |
508.5 | Плесень |
509.4 | Соляной туман |
510.4 | Песок и пыль |
511.4 | Взрывоопасная атмосфера |
512.4 | Утечки |
513.5 | Ускорения |
514.5 | Вибрация |
515.5 | Акустический шум |
516.5 | Транспортный шок (поведение устройства при работе на транспортных средствах) |
518 | Кислотная атмосфера |
519.5 | Оружейная вибрация |
520.2 | Комбинированная температура, влажность, вибрация |
521.2 | Обледенение |
522 | Баллистический шок |
523.2 | Комбинированный: виброакустика / температура |
В октябре 2008 года появилась новая версия стандарта MIL STD 810 — MIL-STD 810G, которая включает много исправлений и изменений стандарта MIL- STD 810F, а также новые методы испытаний. До выхода MIL-STD-810G последующие издания содержали те же по существу фразы, не вдаваясь в подробности. MIL-STD-810G стал самым серьёзным и подробным изменением стандарта, сфокусировавшись при этом на тестах противоударности и стойкости к вибрациям. В MIL-STD-810G огромную роль играет приближение этих тестов к реальным условиям. В MIL-STD-810G реализован метод «527 вызова» для теста вибрацией, заменяя 3 теста по одним осям, производящим многоосевую тряску, которая более полно соответствует реальной тряске.
Список тестов приведен в таблице 6.
Таблица 6. Методы воздействия по стандарту MIL-STD 810G
Номер метода | Проверяемое воздействие |
500.5 | Низкое давление (Высота) |
501.5 | Высокая температура |
502.5 | Низкая температура |
503.5 | Температурный удар |
504.1 | Загрязнение жидкостями |
505.5 | Солнечная радиация |
506.5 | Дождь |
507.5 | Влажность |
508.6 | Плесень |
509.5 | Соляной туман |
510.5 | Песок и пыль |
511.5 | Взрывная волна |
512.5 | Герметичность |
513.6 | Устойчивость к механическому ускорениию |
514.6 | Вибрация |
515.6 | Шум |
516.6 | Механический удар и падение |
517.1 | Пиротехнический удар |
518.1 | Кислотное воздействие |
519.6 | Стрелковое оружие |
520.3 | Температура, влажность, вибрация и высота |
521.3 | Замораживание и обледенение |
522.1 | Баллистический удар |
523.3 | Виброакустика/Tемпература |
524 | Замораживание — оттаивание |
525 | Time Waveform Replication |
526 | Железнодорожные воздействия |
527 | Вибрации по разным осям |
528 | Механические вибрации судового оборудования |
Производство оборудования с учетом стандарта тестирования MIL-STD-810F/G обязательно для всей военной техники США и стран НАТО.
Испытание «огнем»
Ниже представлено описание стандарта и испытаний, которые определяют уровень качества изделия и способность работы его в неблагоприятных окружающих средах в MIL-STD-810G (в MIL-STD-810F многие процедуры практически совпадают).
Стандарт включает широкий комплекс тестирования надёжности оборудования. Среди них:
Высокие/низкие температуры (испытания № 501.5 и 502.5)
В ходе испытаний проверяется способность оборудования работать при низких и высоких температурах. При этом тесты на хранение и корректную работу проходят отдельно.
Требования. Рабочая температура: от -20°C до +60°C. Температура хранения: от -51°С до +75°С.
Тепловой удар (№ 503.5)
Испытания на температурный шок определяют, способно ли оборудование выдерживать резкие перепады температуры внешней среды без физического повреждения компонентов и снижения работоспособности.
Тесты на тепловой удар проверяют безопасность использования устройства и его производительность после внезапного изменения температуры.
Требование. Три цикла изменения температуры за одну минуту с −51°С до +70°С.
Дождь (№ 506.5)
Испытания работающего устройства на устойчивость к дождю, в том числе с порывами ветра.
Требование. Дождь с порывами ветра 10 м³/час четыре цикла и крупные капли.
Падение, механический удар (№ 516.6)
Тест на удар после свободного падения показывают способность устройств выдерживать нечастые одиночные падения или сильную вибрацию, возникающие при переноске, транспортировке и работе с устройством.
Требование. Испытания состоят из 26 падений с высоты 1,2 метра на фанерную поверхность, с использованием до пяти устройств.
Вибрация (№ 514.6)
Тест показывает способность оборудования работать при постоянных вибрациях, которые могут возникать вне и внутри транспортного средства.
Требование. Вне транспорта при постоянной вибраций в 0.04г²/Гц, 20 Гц-1000 Гц- 6 дБ / актив. 1000 Гц — 2000 Гц,. При имитации внедорожного транспортного средства допускается временная потеря функции при условии последующего восстановления без внешнего вмешательства.
Песок и пыль — пыльная буря (№ 510.5)
Во время испытания устройство не должно допустить попадание внутрь песка и пыли.
Требование. Размер частицы <149 мм, 10 ± 7 г/м³, скорость ветра 8.9 метров в секунду.
Давление (№ 500.5)
В тесте принимают участие как работающее, так и выключенное устройство. Недопустима даже временная неустойчивость в работе или потеря данных.
Требование.
В рабочем состоянии: высота — 4500 м. (давление 57,2 кПа) с изменением высоты 0,61 метра в минуту
В нерабочем состоянии: высота 12 200 м. (давление 18,8 кПа) с изменением высоты 0,61 метра в минуту
Кроме того стандарт включает в себя тесты на загрязнение жидкостями (504.1), соляной туман (509.5), пиротехнический (517.1) и баллистический (522.1) удары, кислотное воздействие (518.1), вибрации по разным осям (527) и проч.
Конструктивные особенности защищенных устройств
Температурное воздействие. Уровень прочности изделия определяется способностью противостоять резким перепадам температур в рабочем режиме (особенно когда устройство используется снаружи или установлено в транспортном средстве).
Низкая температура способна полностью разрядить аккумуляторы. Поэтому одно из требований стандартов – восстановление работоспособности устройства после испытанием низкой температурой. Низкая температура также отрицательно сказывается на работе ЖК-дисплея. Перегрев устройств также небезопасен – может произойти самовозгорание аккумуляторных батарей.
Стойкость к жидкостям. В защищенных устройствах обычно используют прорезиненный кожух крепления ЖК-матрицы, водонепроницаемую клавиатуру и герметичные заглушки, предохраняющие порты. Эти меры также препятствуют проникновению внутрь корпуса пыли и грязи. В качестве координатного устройства в ноутбуках используется тачпад. Некоторые емкостные сенсорные панели очень чувствительны к воздействиям – вода воспринимаются ими как палец, и тач пад не будет работать до полного удаления жидкости. Резистивные сенсорные панели требуют более сильного нажатия пальцами, но они продолжают работать даже при воздействии воды. Звуковая карта и встроенные динамики также должны быть защищены от проникновения жидкости.
Механическое воздействие (вибрации, удары). Уровень прочности изделия во многом определяется устойчивостью к вибрации, которая определяет способность устройства противостоять постоянным эффектам вибрации (особенно если изделие установлено и используется в транспортном средстве). Постоянная вибрация затрагивает работу процессора, и способна привести к отказу системы. При тестировании изделия на постоянную вибрацию необходимо максимально приблизить к реальности уровень тестирования и подвергнуть вибрации изделие, как если бы оно было установлено во внедорожнике.
Для таких тестирований в защищенных моделях предусматривают различные конструктивные ухищрения. При этом корпус, служит не только защитой, но и теплоотводом для процессорного модуля, предохраняя его от перегрева и, соответственно, не требуя дополнительного принудительного охлаждения. Это в свою очередь приводит к повышению срока автономной работы, поскольку в устройстве отсутствует вентилятор охлаждения, потребляющий значительное количество энергии. Матрица устройства отображения информации имеет специальную противоударную конструкцию и помещена в прорезиненный кожух.
Статья опубликована в журнале Телеком. Спецвыпуск для войск связи
Редакционный директор
вологість:
тиск:
вітер:
Тест ноутбука Acer Swift Go 16 (SFG16-72-7669): полный расклад
Обновлённая модель ноутбука Acer Swift Go 16 получила процессоры Intel Meteor Lake, классную OLED-матрицу большого разрешения и емкий аккумулятор. Все это упаковано в красивый алюминиевый корпус со строгим дизайном. Расскажем о новинке подробнее
Первый коммерческий нейроморфный суперкомпьютер подготовлен SpiNNcloud Systems
искусственный интеллект компьютер процессор разработкаSpiNNaker2 превосходит рамки нейроморфной архитектуры, предлагая гибридное ускорение ИИ для проектирования систем «третьей волны искусственного интеллекта»
Пентагон заблокировал доступ россиянам к Starlink в Украине
война интернет события в УкраинеРоссийским войскам удалось продолжать использовать систему Starlink в течение нескольких месяцев через сторонние веб-сайты черного рынка.