Как это сделано: радиометр, нитратомер и другие сенсоры для iPhone

    По заказу американского стартапа Lapka и мы разработали конструкцию корпуса, подобрали материалы и произвели опытные образцы четырех датчиков для мобильных устройств Apple: радиометра, нитратомера, измерителей влажности и электромагнитных полей.

    Эти сенсоры подключаются к стандартному аудиоразъему iPhone, iPad или iPod, используют их энергоресурсы и процессор, анализируют данные, полученные при замерах, а результаты отображают в интерфейсе бесплатного iOS-приложения.

    В рамках этой статьи мы хотим поделиться своим опытом и рассказать читателям Хабра о реализации проекта.




    Авторы проекта, Вадик Мармеладов и Сергей Филлипов, поставили перед собой цель соединить стиль Ив Сен-Лорана с технологиями НАСА. Они разработали концепцию дизайна и программно-аппаратную начинку Lapka, а задачи по проектированию корпуса, выбору материалов и прототипированию они поручили нам, специалистам независимого дизайн-центра электроники Promwad.

    На первой фотографии — готовый набор устройств — результат наших совместных усилий. Но давайте разберемся, из чего и как всё это сделано.


    На фото (слева направо): датчики Lapka для определения уровня радиации, электромагнитного излучения, количества нитратов в овощах и фруктах и уровня влажности (самый маленький сенсор вверху). Источник всех иллюстрации для статьи: https://mylapka.com.

    1. Подбор материалов для корпуса


    Мы получили в свое распоряжение подробную информацию о том, как должны выглядеть готовые устройства: дизайн-скетчи, требования к материалам, цветам и т.д. Наша задача — воплотить эти пожелания в реальном устройстве.

    Каждый датчик Lapka — это пластиковый блок с деревянной основой, в которой сделано отверстие для провода, пропорции всех элементов построены на кубе с гранью 19 мм.

    При выборе пластика мы установили следующие критерии: белый матовый цвет, высокая плотность и приятные тактильные ощущения. Материал должен ассоциироваться со слоновой костью, ведь одна из особенностей проекта Lapka, его конкурентное преимущество — это необычный дизайн.

    Как правило, разработчики измерительного оборудования не уделяют особого внимания эстетическому решению корпуса, т.к. для них главное — это эргономика и функциональность. Мы же должны подчеркнуть не только современную техническую начинку, но также особый стиль датчиков. Они должны стать для пользователя не просто полезным аксессуаром, но своего рода украшением, талисманом для защиты от опасностей окружающего мира.

    На фото: миниатюрный счетчик Гейгера-Мюллера CJ32 (детектор жесткого бета- и гамма-излучения) — техническая начинка радиометра Lapka.

    Важно учитывать, что сенсоры используются в паре с мобильными устройствами Apple, которые отличаются своим фирменным дизайном, это задает определенные требования к качеству материалов. Устройства Lapka должны гармонично сочетаться с iPhone и iPad.


    На фото: измеритель влажности Lapka

    В соответствии с технологией производства мы отобрали 3 варианта пластиков с необходимой прочностью и показателями поглощения/преломления света, чтобы сделать окончательный выбор на этапе тестирования опытных образцов.

    Интересной задачей оказался подбор древесины, мы ориентировались на твердые породы темного цвета. Ради внешнего вида и приятных тактильных ощущений пришлось отказаться от дополнительного покрытия, поэтому кубик-основа Lapka — это живое полированное дерево, со своей приятной текстурой.


    На фото: радиометр Lapka

    Третий материал для сенсоров Lapka — металл, он используется для щупа измерителя нитратов, который взаимодействует с мякотью и соком овощей и фруктов. Соответственно он должен отличаться устойчивостью к агрессивным средам (различным кислотам и т.п.). Еще одна особенность — крепление щупа к пластиковому корпусу должно быть реализовано без наружных крепежных элементов. Мы выбрали две различные марки нержавеющей стали — для основания щупа и его рабочей части.

    Так, металлический элемент, прилегающий к корпусу нитратомера, изготовлен из стали с выраженными магнитными свойствами. Мы обеспечили его надежное крепление за счет постоянного кольцевого магнита в корпусе (усилие на отрыв — 4 кг). Сам щуп был изготовлен из немагнитной марки стали, чтобы не контактировать с магнитом в закрытом положении устройства.


    На фото: плата и щуп нитратомера Lapka

    2. Разработка конструкции деталей сенсоров Lapka


    На этом этапе мы занимались 3D-моделированием и подготовкой конструкторской документации. Нужно было продумать надежную внутреннюю фиксацию печатных плат сенсоров и учесть литьевые уклоны.

    Отдельное внимание мы уделили герметичности нитратомера в месте крепления щупа, чтобы внутрь прибора не проникали жидкости. Эта задача была решена с помощью высокотекучих пластиков с высокой адгезией к металлу.

    Сам щуп мы сделали нестандартного размера, чтобы пользователь по ошибке не принял его за аудиоджек и не подключил к устройству Apple. :)


    На фото: нитратомер Lapka

    3. Постановка на производство: прототипы, оснастка, установочная партия


    Одним из самых волнующих этапов проекта стало для нас изготовление прототипов, мы заказали несколько комплектов приборов с использованием различных материалов, а потом тестировали их на прочность, анализировали внешний вид, сочетание цветов и тактильные ощущения.

    В итоге мы остановились на следующем сочетании материалов:
    • Для изготовления пластикового корпуса выбрали полиоксиметилен (POM), который отличается физиологической безвредностью, жесткостью, прочностью, устойчивостью к ударным нагрузкам, маслам и органическим растворителям. Благодаря таким свойствам он используется в качестве заменителя металлов и сплавов в автомобильной промышленности и ортопедической стоматологии.
    • Для деревянной основы сенсоров мы выбрали сапеле — этот вид деревьев произрастает в Африке. По свойствам такая древесина близка к махагони (так называемому «красному дереву»), поэтому часто называется африканским махагони. Этот декоративный материал со слабым контрастным полосатым рисунком хорошо поддается механической обработке и полировке, но при этом довольно твердый. Из сапеле изготавливают паркет, мебель, электрогитары и другие музыкальные инструменты.

    Итогом нашей работы стало производство установочной партии и полный пакет конструкторской документации для серийного производства.

    Более подробная информация о реализации этого проекта доступна в портфолио Promwad.
    &nbsp
    Promwad
    40,23
    Контрактная разработка и производство электроники
    Поделиться публикацией

    Комментарии 35

      +3
      Как раз на прошлой неделе смотрел их промо сайт. Рендеры вызывают желание купить, «позитивные вибрации» (если они существуют) тут генерятся в полной мере. И это Ваша заслуга! Очень круто, что такие продукты проектируются у нас.

      З.Ы. а сам продукт очень нишевый и в жизни врят ли применимый :) Ибо хороший маркетинг и сочная упаковка не делают его использование удобным
        +3
        IvanFF, спасибо за отзыв!

        Для «позитивных вибраций» можно еще вот это видео от команды Lapka посмотреть:

        +2
        Качество сборки и общий вид на последней картинке убили всё впечатление. Но проект на самом деле интересный и компактный, по сравнению с той же do-ra. Вопрос при приложения: только на продукцию apple ориентируетесь или есть планы на другие устройства?
          0
          lampa, вы правы, не будем смешивать качественную рекламу с любительскими фото, сделанными на этапе разработке. О нашей внутренней кухне расскажем в других статьях. :)
          +5
          Отлично, как сделано есть. Ещё хотелось бы увидеть, как это работает.
          Устройства генерируют аудиосигнал, который вы обрабатываете в приложениях?
          Где можно почитать, как работать с устройствами подобным образом?

          Думал, вы хотя бы пару строк об этом напишете.
            0
            Dreddik, спасибо за хороший вопрос. К сожалению, мы не можем рассказать о технической начинке датчиков, т.к. разработкой аппаратно-программной платформы занималась команда Lapka. На их сайте mylapka.com есть краткая информация о методах и процессах измерений для каждого сенсора — см. раздел Show tech info (ссылка в правом нижнем углу).

            В рамках этого проекта нам можно задавать вопросы по разработке конструкции корпуса и по технологиям производства.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                0
                Снимаю шляпу перед маркетологами. Запишусь на курсы вранья — сам пока так не умею.
              +1
              все, конечно, красиво!
              но скажите ка лучше — какие погрешности в измерениях у используемых датчиков? ;)
                +2
                Мы предвидели вопросы о точности измерений, поэтому сразу указали их в подписях к фото.

                Измеритель влажности и температуры: ± 3%.
                Радиометр: от ± 30% через 3 минуты измерений до ± 3% через 20 минут.
                Нитратомер и измеритель электромагнитного поля: ± 30%.
                  +1
                  Мне кажется что ± 30% это серьезный разброс. Если допустимый процент нитратов например 15% то датчик может показать 30%?
                    +2
                    Я думаю, если погрешность 30%, то он может показать от 10% до 20%, соответственно, при реальном значении 15%.
                      0
                      обратите внимание, что написано ±. Это значит, что 30% в каждую сторону.
                      +1
                      Без ионоселективного электрода это по сути игрушка, а не нитратомер, т.к мерить будет что попало, а не только нитраты. И говорить о какой-либо точности вообще неуместно.
                        +4
                        Если кто не верит, что это погремушка, то приведу цитату из теста «бытовых» тестеров, работающих на том же самом принципе:
                        При измерении концентрации нитрат-ионов в свежих помидорах показания прибора «СОЭКС» отличались от точных лабораторных результатов в 120 раз, а показания VITATEST – в 250 раз.

                        www.ripi-test.ru/testy/1073-nitrat-testery#C02
                        +2
                        Да, ankane, этот прибор не позволит вам уверенно отбраковать/оставить фрукты и овощи, в которых концентрация нитратного азота близка к предельно допустимой. Но он позволит в целом оценивать разницу в качестве продуктов и наблюдать за динамикой. А самое — можно будет отказаться от сильно загрязненных продуктов, где результат очевиден даже при такой погрешности.

                        Высокоточные нитратомеры с погрешностью ± 5/10% — это гораздо более массивные устройства с ценой около 300$.

                        Вот как сказал о своей разработке основатель стартапа Lapka в интервью популярному изданию The Verge: «All of these things exist in your life, but they’re all ugly and they’re $300 each.»
                        +11
                        С такой точностью — это набор генераторов случайных чисел в красивом дизайне.
                          +2
                          А ведь радиометр на самом деле очень хорош в качестве генератора.
                        –5
                        Все подписано, читайте внимательно.

                        Я буду обновлять страницу перед тем как писать комментарий, я буду обновлять страницу перед тем как писать комментарий, я буду…
                        +9
                        При выборе пластика мы установили следующие критерии: белый матовый цвет, высокая плотность и приятные тактильные ощущения.

                        А влияние материалов на работу измерительных устройств вы учитывали? Например, пара миллиметров плотного пластика полностью поглощают бету, за исключением очень жесткого излучения.
                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                            0
                            Неожиданный дизайнерский ход — дерево с белым пластиком. И на мой взгляд неудачный, как старую точилку приклеили.
                              +2
                              А я бы для взял себе нитратомер. Только для андроида бы мне…
                                0
                                Все выглядит очень интересно. Надеюсь в дальнейшем будет реализация и для андроида.
                                Просвятите, а для чего в повседневной жизни (и не только) может понадобится измеритель электромагнитного поля?
                                  +1
                                  Чтобы знать, когда надевать шапочку из фольги.
                                    0
                                    Если он многоосевой — можно использовать как магнитный компас.
                                      0
                                      Так ведь в смартфонах, и в частности в айфоне, и так есть компас, разве нет?
                                      0
                                      он же кстати есть в обычных андроид мобилах, не? Я своим I9001, а теперь и Note2 могу вполне сносно проводку детектить )
                                        0
                                        Можно поподробнее, как вы это делаете? Нужен какой то дополнительный софт?
                                        И ещё вопрос, зачем нужно проводку детектить? Вы строитель или электрик?
                                          0
                                          Про проводку задумывается каждый, кто хоть раз взял в руки перфоратор присобачить что-то дома на стену…

                                          А что, современные датчики на iPhone/Android реально могут обнаружить проводку? (вопрос <Scratch>)
                                            0
                                            Дык возьмите да попробуйте. Это зависит от конкретного телефона
                                              0
                                              На это всё и рассчитано.
                                      0
                                      Как и где налаживали производство? Как сложно это реализовать небольшой команде? Как определились с пластиком?
                                        0
                                        Давно видел их, подача на сайте — великолепна.
                                          0
                                          Живьем тоже красиво выглядят, но когда я вижу их в Ресторе, каждый раз удивляюсь ценам

                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                        Самое читаемое