Wearable electronics
DIY
Lifehacks for geeks
Electronics for beginners
13 May

Последний фонарик устал или Спасет ли беларуса фликер (upd. спиннер ?)

Каждый свядомы (ну и другой тоже) белорус знает что такое фликер. Вне зависимости от социального положения, возраста, пола и т.д. Естественно, что даже в шутках неоднократно эту тему обыгрывали. Казалось бы, с таким подходом к делу, смертность на ночных дорогах в Беларуси должна была бы стремительно нестись к 0, а потом и вообще остаться только в воспоминаниях. Но жизнь рассудила иначе, все чаще в сводках о ДТП указывалось, что «сбитый пешеход был с фликерами». И дело здесь в том, что продающиеся в каждом ларьке световозвращающие элементы с aliexpress рассматриваются в основном не как элемент экипировки, способный спасти жизнь, а как защита от штрафа ГАИ. Т.е. «лишь бы висел». Не удивительно, что низкокачественные световозвращающие ленты достаточно быстро перестают световозвращать (а часто и сразу не блещут отличными показателями). Имея в наличии активных пешеходящих родителей в маленьком городке я периодически задумывался об их безопасности и пришел к выводу, что вместо того, чтобы зацикливаться на качестве световозвращающих элементов, нужно просто обеспечить мамку и папку активными долгоиграющими световыми маячками. Тема будет полезна не только ночным пешеходам/велосипедистам, но и владельцам домашних питомцев, склонных к ночному бродяжничеству (+ «причем тут вообще спиннер?»). Мои рассуждения на эту тему — смотреть под катом.


Началась вся эта история с того, что в начале 2007 года ГАИ Беларуси объявило о реализации кампании «Минус 100», целью которой являлось «снижение количества погибших в результате дорожно-транспортных происшествий как минимум на 100 человек, по сравнению с 2006 годом». Одновременно в продажу массово были выброшены персональные навесные световозвращающие элементы — «фликеры». В роли информационной поддержки выступали государственные СМИ, призванные своими пропагандистскими материалами стимулировать невиданный спрос на эти поделки. Прогрессивная часть населения восприняла данную, в общем-то неплохую идею, в штыки, факт наличия фликера автоматически приравнивал носящего к самым низшим слоям населения. Возможно, связано это с тем, что изначально эти «государственные световозвращатели» были из той же сферы, что и пожарные извещатели/валидаторы в общественном транспорте и т.п. + отвратительный, вычурный дизайн/рисунок и все все все (лет через 5-7, кстати, стали появлятся нейтральные или просто _не_режущие_глаз модели). Вторым фактором стало то, что несмотря на тот факт, что фликер был обязателен к ношению только на тёмных неосвещённых участках дороги, в провинциях ГАИ ловило и штрафовало людей без фликеров даже в чистом поле (утрирую, но не сильно). Стоит отметить, что фликеры все-таки сделали свое доброе дело пополнив казну штрафами, снизив смертность на дорогах. В результате программы «Минус 100» в 2007 г. на дорогах погибло почти на 200 человек меньше, чем в 2006 (оф.пруф). После завершения программы «Минус 100» о фликерах на некоторое время забыли, чтобы потом в 2010 году начать новый виток… В общем, это важная тема для белорусского общества.

Эмоции — хорошо, а факты — лучше


Несмотря на негативное отношение к инициированному ГАИ «фликер-безумию», к явлению световозвращения я отношусь сугубо положительно. Уже хотя бы потому, что с понятием этим был знаком еще с детства, когда количество «катафотов» на велосипеде являлось показателем «статуса» его владельца. Для тех, кто все-таки забыл что это такое, напомню выдержкой из RU Википедии:
Катафо́т (др.-греч. κατα- «приставка со значением противодействия» + φῶς «свет»), световозвраща́тель, ретрорефлектор, фликер (от англ. flicker) — устройство, предназначенное для отражения луча света в сторону источника с минимальным рассеиванием. Световозвращение — процесс изменения направления луча на 180° с помощью двойного отражения. При световозвращении, в отличие от светоотражения, луч отражается дважды.


Но те велосипедные катафоты, которые были разменной монетой в большинстве детских обменов, стоит признать, стоили на порядок выше всей бутафории, которая активно продавалась и продается нынче в ларьках и магазинах под гордым названием «фликер». С научной точки зрения основным критерием оценки качества световозвращающего материала является коэффициент световозвращения (КС). Это показатель того, с какой интенсивностью возвращается луч света, отраженный от освещенной поверхности (= отношение яркости поверхности образца к его освещенности). КС выражается в канделах/люкс/м2 (англ. (cd/lux/m2). Естественно, чем выше КС, тем лучше носителя катафота будет видно на дороге. Картинка ниже наглядно подтверждает этот тезис:


Цвет одежды тоже влияет на заметность


Ну а видимость? Видимость, в свою очередь, тесно связана с безопасностью пешехода и тормозным путем автомобиля. Все лучшее ГАИ-шникам, поэтому именно их световозвращающие элементы на жилетках могут выступать в качестве эталона, их КС должен быть не менее 550 кд/лк/м2. И я не сомневаюсь, что такие цифры действительно имеют место быть, благо у представителей этой профессии, как правило, даже имеются в наличии приборы для измерения отражающей способности — ретрорефлектометры. Помимо гаишников такая игрушка может быть у дорожников и т.п. специалистов, занимающихся вопросами светоотражающей дорожной разметки/знаков. На картинке ниже показан такой прибор (с немалой, кстати, стоимостью).


С его помощью точно можно выбрать самый лучший светоотражатель. Доступа к прибору нет — придется полагаться на удачу и надеяться, что китаец фликер сделал на совесть. Самые распространенные световозвращающие материалы — это либо микросферы, либо микропризмы. Коэффициент световозвращения у микропризматического материала в десятки раз больше, чем у микросфер, но и стоимость соответственно выше.

При выборе фликера можно дополнительно руководствоваться еще парочкой рекомендаций:

  • лучшим коэффициентом световозвращения обладают, как правило, изделия белого или лимонного цвета (для ПВХ подложки) и серые текстильные ленты
  • изделия гофрированной формы эффективнее плоских из-за способности лучше работать при широких углах падения света
  • изображения/логотипы/надписи, нанесенные в большом количестве на световозвращающую поверхность, серьезно снижают коэффициент световозвращения
  • недопустимо при использовании световозвращателей в виде навесных брелков нанесение функционального покрытия только на лицевую сторону
  • при прочих равных, наилучшими световозвращающими характеристиками обладают варианты, изготовленные с применением микропризматической пленки желтого цвета с комбинированными свойствами – световозвращение и флуоресценция. Световозвращение обеспечивает видимость оптического элемента ночью, а флуоресенция делает оптический элемент ярче в условиях недосточной видимости.

В целом, простейшим способом проверки работоспособности фликеров может стать «вспышка-тест»: изделие из световозвращающего материала можно сфотографировать на смартфон со вспышкой с расстояния 3-5 метров и посмотреть результат.


Правильный световозвращатель будет светиться ярким белым цветом (кстати, какого бы цвета ни был световозвращатель, свет, отраженный от него, всегда белого цвета), фальшивый — светиться не будет, ну или будет это делать с гораздо меньшей интенсивностью.

Помимо вероятности приобрести контрафакт изначально, существует и такая вещь, как деградация световозвращающего слоя со временем (=загрязнение/износ и т.п.). Часто этот кусочек световозвращающей ленты вешается куда-то и про него забывают… В итоге получается что-то вроде:


Штрафа, возможно, такая штука избежать позволит, а вот жизнь спасти уже может и не суметь… Помимо навесных элементов очень сильно данный пункт касается спецодежды с несъемными световозвращающими элементами, особенно после стирок с активными моющими средствами в жестких условиях.

Вторым серьезным недостатком фликеров является их слабая эффективность в неблагоприятных сопутствующих погодных условиях: дождь, снег, туман, в пасмурную погоду. Естественно, что условия эти тормозной путь автомобиля также не уменьшают (см. картинку, значения — мили в час и футы тормозного пути, конечно не очень актуальны для стран победившей метрической системы, но переделывать красивую картину не хотелось, добавлю расшифровку 1 миля = 1,6 км, 1 фут = 0,3 м ).


В тяжёлых метеоусловиях свет от обычных фар автомобиля, а точнее, лучи ближнего и особенно дальнего света, отражаясь и рассеиваясь от мельчайших капель воды или снежинок, создают полупрозрачную пелену, которая уменьшает видимость (для коллоидных химиков напоминание про конус Тиндаля). При освещении дороги основными фарами в туман луч света рассеивается, частично отражается от капель, ослепляя водителя и существенно ухудшая видимость. Наиболее заметен этот эффект в коротковолновой части спектра, соответствующей синему цвету. Соответственно, при освещении дороги лампой за красным или желтым светофильтрами эффект отражения уменьшается, видимость становится лучше. Активно эксплуатируют эту возможность противотуманные фары. Туман, например, имеет свойство зависать над поверхностью дорог с твердым покрытием на некотором расстоянии. Поэтому свет низко установленных фар подвержен эффекту отражения света от капелек воды в меньшей степени — фары в данном случае светят «под туман», формируя остро направленный световой поток на высоте около полуметра от поверхности дороги и подсвечивая обочину. Дождь и снегопад, кстати, подобным свойством не обладают.

Что ж в такой ситуации делать ?


ИМХО нужно делать активный «фликер», т.е. носить на себе фонарик-маячок (что я постоянно и рекомендую делать людям, обеспокоенным своей дорожной безопасностью). У велосипедистов есть куча приспособ, задняя фара, наконец. А вот что делать пешеходу?

В результате размышлений сформировалось требование к маяку:

1) Минимальный размер (и желательно минимальное количество деталей)
2) Питание от одной батарейки 1,5 в (самый крайний вариант — литиевая таблетка на 3 в)
2a) Максимальная энергоэффективность (никаким там Li-ion и подзарядка по microUSB)
3) Переключаемый режим (постоянный свет/быстрое мигание/медленное мигание)

Первое, что пришло в голову — мигающий светодиод. По сути это обычный светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 – 3 Гц. Отличить можно по изображению в даташите — стрелки, показывающие свет сделаны пунктирными


Главный недостаток такого маячка — частота вспышек непостоянна и изменяется в зависимости от напряжения питания. Плюс для работы при пониженном питании все равно придется делать что-то вроде блокинг генератора. Плюс нет возможности переключать режимы

Дальше у нас шли специализированные микросхемы-драйверы светодиодных мигалок. В качестве примера можно привести LED Flasher IC 1Hz Flashing Driver M34


Здесь проблема та же — невозможность управлять режимом (только фиксированная частота переключения 1/2/8 Гц). Ну и мне так и не удалось найти за вменяемую цену эти микросхемы. Видимо, дело у производителя не пошло.

Таким же редким, дорогим и габаритным вариантом стала и микросхема-мигалка LM3909.


Хотя штука однозначно достойная: тут вам и возможность работы от 1,5 в, и аналоговое регулирование частоты мигания. Выпускай ее производитель в каком-нибудь smd-корпусе и я бы этим вариантом удовлетворился. Но нет же. Как вариант я рассматривал и «суррогаты LM3909»:


Как с использование микросхем (74НС04-A, 74HC14-B), так и сугубо на транзисторах (вариант С) устройство пусть и может работать от 1,5 в, но получается даже при smd-размерах достаточно габаритным. Примерно то же, что и мигалка на 555 таймере (но в случае таймера возникают ограничения по питанию).

Вне конкурса (просто из-за необычности исполнения) рассматривались и еще несколько устройств. Например, схема с использованием реле:


Ни по показателю миниатюрности, ни по показателю энергоэффективности штука такая меня не устраивала, но вот люблю я эти «ламповые щелчки». Интересный вариант (тоже довольно энергоемкий, зато неповторимый по своей мощности) — это мигалка из мощного светодиода и специальной мигающей лампы-неонки (мигает она за счет изгибания под нагревом биметаллической пластинки-контакта).


Несмотря на прожорливость и габариты, мигает устройство красиво, как маленький маяк…

Под спойлером, чтобы не ослепить (кликабельно)


Еще одним интересным вариантом (интересным в свете замены проволочных катушек блокинг-генераторов, потому что лично у меня именно намотка катушек забирает последние силы) может стать использование микросхемы-драйвера 5252F (популярная штука для различных конструкций на основе солнечных батарей). Все бы хорошо (в т.ч. и наличие корпуса TO-94), да опять нет регулировки частоты мигания.


Казалось бы, нет-нет да и возникнет мысль «неужели ничего нет?». Самое интересно, что есть. И спроектировано, я так подозреваю, в Китае. Называется эта штука PET LED и представляет собой герметично упакованное в шарик из эластичного пластика устройство, питающееся от литиевой батареи в 3V.


Что за оно





Внутри светодиод, кнопка, батарейка и… капелька эпоксидного компаунда с неким бескорпусным изделием.


Есть варианты и в НЕвлагостойком исполнении, позиционирующие себя как «мигалка велосипедиста». Что интересно, на разных типах питания — 1х3в или 2х1,5 в


Внутри, уже традиционно — бла бла бла и капелька компаунда:


Большинство тех, с кем я обсуждал данный вопрос, сходятся в том, что в компаунд залит микроконтроллер. Первой мыслью было, традиционно, arduino. Всевозможные lilypad-ы, несмотря на простоту и свою wearable-ориентированность, занимают много места и требуют проводников в виде токопропроводящих нитей. Про дешевизну речь, как понятно, не идет. Ну и LilyTiny на attiny85 еще и жрет энергию как не в себя.


А к нему еще надо дополнительно
Батареечный отсек

Светодиодик какой LilyPad Pixel Board

И проводов


Копание в интернетах мне не смогло дать ответ на вопрос «что там под компаундом» и в общем, пришел я к точке невозврата, за которой лишь обращение за советом к коллективной мудрости хабра-сообщества. Ребята, разработчики электроники и радиолюбители, может быть, у кого-то есть мысли по поводу такого сверхпростого и сверхэкономичного маячка? И можно ли реализовать такое миниатюрное устройство на микроконтроллере, которому вместе со светодиодом (smd) хватало бы напряжения в 1.5 в. Доступные в наших краях atiny 13 или pic10, по отзывам, не особо хотят работать при низких напряжениях, сбоят и отключают периферию…

UPDATE: интересный вариант подкинул drWhy. Это мигалка со спиннера. Мне эта идея сразу понравилась, потому что подразумевала как раз то, что мне было нужно. Но внезапно, попытавшись найти спиннер (!) в Минске я столкнулся с полным отсутствием таких штук. Они исчезли одним махом (притом еще какой-то месяц назад спиннеро-безумие наблюдалось везде, от подземных переходов до аэропортов). Единственную подходящую модель для разборки удалось выловить в парке Горького. Подходящую = такую в которой микросхемы не были бы залиты в компаунд (пришлось вскрывать корпуса и проверять, чтобы не взять очередного кота в мешке). В итоге такая штука нашлась, три миниатюрных фонарик в герметичных корпусах — всего за 1,5$. Можно брать и использовать. Пока это абсолютный лидер по цене (даже без учета того, что на алиэкспресс можно за 1,5$ взять три (!) спиннера с тремя маячками в каждом).


Фото россыпью


Внутри оказались три светодиода разных цветов, кнопка, микронтроллер (?) или какой-то хитрый LED-драйвер + две батарейки LR1130. Примерная схемка выглядит как-то так:


Правда установить, что это за штука «TX-333» (и даташит найти соотв.) мне пока не удалось… Очень уж напоминает attiny10 какой-нибудь или pic10, а подтвердить не могу :)


+22
14.1k 32
Support the author
Comments 74
Top of the day