Questa ciabatta è un accendifuoco

Dec 29, 2023

Qualche settimana fa avevo bisogno di una presa multipla nel mio ufficio a casa. La presa in questione si trova dietro uno schedario, quindi necessiterebbe di una spina a basso profilo. Sono andato su Amazon per acquistare una striscia soppressore di sovratensioni. È stato allora che ho notato delle strisce con spine rotanti. Ho sempre avuto qualche apprensione riguardo a connettori del genere, anche se non sono mai riuscito a capirne il motivo. Guardando le recensioni su questa particolare presa, ho riscontrato alcuni problemi spaventosi. Foto di spine fuse, prese fuse e grida di "pericolo di incendio". Quindi ho fatto quello che farebbe qualsiasi hacker pazzo: ho comprato due prese multiple. Uno con una spina fissa ad angolo retto da utilizzare nel mio ufficio e uno con una spina rotante da smontare.

Limitatori di sovratensione, prese multiple, prese multiple, hanno molti nomi. Gli Underwriter's Laboratories (UL) li chiamano "prese di alimentazione rilocabili". Hanno tutti diverse prese, la maggior parte ha un interruttore automatico di qualche tipo all'interno e alcuni hanno circuiti per la soppressione delle sovratensioni. Questi sono alcuni dei dispositivi più comuni da trovare nella casa moderna. Molte delle nostre case sono state progettate e costruite prima del suono surround, dei decoder via cavo, dei computer, dei modem, dei caricabatterie dei cellulari, dei tablet e di tutte le altre comodità moderne. Non c'erano tanti carichi elettrici, quindi le case non avevano molte prese. Le prese multiple risolvono questo problema.

Dopo un paio di giorni avevo le mie strisce in mano. Mi aspettavo che la spina ruotasse una volta, forse 270 gradi. Ciò indicherebbe che c'erano dei fili che collegavano la testina rotante al resto della spina. Non è così: questa spina girerebbe in tondo tutto il giorno.

La spina ruota di 360 gradi, ma consente comunque ai cavi caldo, neutro e di terra di rimanere collegati. Lo fa con l'aiuto di anelli collettori. Gli anelli collettori sono dispositivi che trasmettono uno o più segnali elettrici attraverso un giunto rotante. I collettori rotanti di grandi dimensioni possono trasportare 100 o più circuiti separati. La maggior parte degli alternatori per automobili utilizzano anelli collettori per fornire corrente di eccitazione CC al rotore. Dal punto di vista meccanico sono cugini stretti dei commutatori, utilizzati per trasmettere potenza ai motori CC. La differenza è che un singolo anello collettore è una singola connessione, dove un commutatore è un dispositivo di commutazione: in un motore commuta la corrente su una delle numerose bobine. Gli anelli collettori confezionati erano articoli costosi e difficili da trovare. Grazie alla globalizzazione, puoi ritirarli su Amazon. Un anello collettore a dodici circuiti ti costerà $ 9,99 spediti a casa tua.

Il problema con gli anelli collettori è che sono dispositivi meccanici. Si usurano, possono frantumarsi e le connessioni stabilite tra loro possono diventare intermittenti. Se stai alimentando un circuito tramite un collettore ad anello, è una buona idea posizionare il circuito di alimentazione dopo l'anello e includere una capacità sufficiente per assorbire eventuali connessioni intermittenti. Ho visto chip FPGA più vecchi bloccarsi e riscaldarsi abbastanza da dissaldarsi da un PCB a causa di transitori di potenza causati da un anello collettore difettoso.

Sapevo che avrei smontato questo connettore, ma Belkin mi ha fornito molte informazioni prima che tirassi fuori il cacciavite. Sulla spina stessa è stampato il BREVETTATO USA 5.775.921. L'inventore di questo particolare design della spina rotante è Jonie Chou e Belkin ha concesso in licenza il brevetto. Belkin ha anche i propri brevetti su dispositivi simili, la maggior parte inventati da John Wadsworth. In effetti, ci sono 17 riferimenti al brevetto di Jonie Chou da parte dei brevetti assegnati da Belkin. Si può affermare con certezza che Belkin investe molto in spine e prese rotanti.

Ho tenuto il brevetto del '921 a portata di mano mentre smontavo la spina rotante stessa. Le 4 viti erano facili da rimuovere. La spina però non si è staccata. È stato incollato o saldato ad ultrasuoni. Ho dovuto staccarlo usando la lama di un coltello multiuso come cuneo. La costruzione della spina segue da vicino la Figura 1 nel brevetto. Le molle tengono in posizione i due anelli: il numero 5 per il neutro e il 6 per la terra. Caldo è un albero all'estremità della spina che ruota in un manicotto all'estremità del cavo. Il lato neutro ha una piccola zona di contatto sull'anello collettore: l'ho misurato a 2,24 mm x 1,24 mm. Gli anelli stessi hanno uno spessore di 0,7 mm. Il confronto tra la costruzione e le fotografie dei guasti riportate nelle recensioni di Amazon dipinge un quadro abbastanza chiaro. L'anello collettore neutro forma una connessione resistiva. Ciò crea calore, ammorbidisce la plastica e alla fine provoca archi elettrici quando le connessioni falliscono. Il conduttore di terra dovrebbe sostenere il neutro, ma solo se la connessione fallisce completamente. A quel punto la plastica è già ammorbidita. Sarei curioso di vedere quante persone hanno problemi nell'utilizzare questi dispositivi con le prese GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter).