Последний фонарик устал или Спасет ли беларуса фликер
Вопрос армянскому радио: «Стоят на трассе проститутки. Какая из них из Белоруссии?» Армянское радио отвечает: «Та, которая с фликером!»
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 светоотражающие ленты достаточно быстро перестают светоотражать (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 световыми маячками. Тема будет полезна не только ночным пешеходам/велосипедистам, но и владельцам домашних питомцев, склонных к ночному бродяжничеству. 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 светоотражающие 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 (офф.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, стояли 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 кандела/люкс х м2 (англ. (cd/lux/m2). Естественно, чем выше КС, тем лучше носителя катафота будет видно на дороге. Картинка ниже наглядно подтверждает этот тезис:
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 х 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 не был световозвращатель, свет, отраженный от него, всегда белого цвета), фальшивый — светится 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).
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 и 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 подвержены 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)
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
Главные недостаток такого маячка — частота вспышек непостоянна и изменяется в зависимости от напряжения питания. + для работы при пониженном питании все равно придется делать что-то вроде блокинг генератора. + 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 ½/8 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 хлопотным. 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, но 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…
Еще одним интересным вариантом (интересным в свете замены проволочных катушке блокинг-генераторов, потому что лично у меня именно намотка катушек забирает последние силы) может стать использование микросхемы-драйвера 5252F (популярная штука для различных конструкциях 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.
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 — 1×3в или 2×1,5 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. Всвозможные 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 не в себя.
Светодиодик какой LilyPad Pixel Board
И проводов
Копание в интернетах мне не смогло дать ответь на вопрос «что там под компаундом» и в общем, пришел к я 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…
