Этот удлинитель — разжигатель огня

Dec 29, 2023

Несколько недель назад мне понадобился удлинитель в домашнем офисе. Розетка, о которой идет речь, расположена за картотекой, поэтому для нее потребуется низкопрофильная вилка. Я зашел на Amazon, чтобы купить полосу ограничителя перенапряжения. Именно тогда я заметил полоски с вращающимися заглушками. У меня всегда были некоторые опасения по поводу подобных пробок, хотя я никогда не мог понять, почему. Просматривая отзывы об этой конкретной вилке, я обнаружил несколько пугающих проблем. Фотографии оплавленных вилок, оплавившихся розеток и крики о «пожароопасности». Поэтому я сделал то, что сделал бы любой сумасшедший хакер: купил два удлинителя. Один с фиксированной прямоугольной вилкой для использования в офисе, а другой с вращающейся вилкой, которую можно разобрать.

Ограничители перенапряжения, удлинители, розетки — у них много названий. Лаборатории Underwriter's Laboratories (UL) называют их «перемещаемыми отводами». У всех есть несколько розеток, у большинства есть какой-то автоматический выключатель внутри, а у некоторых есть схемы для подавления перенапряжений. Это одни из наиболее распространенных устройств, которые можно найти в современном доме. Многие из наших домов были спроектированы и построены до появления объемного звука, кабельных приставок, компьютеров, модемов, зарядных устройств для мобильных телефонов, планшетов и всех других современных удобств. Электрических нагрузок было не так много, поэтому в домах было мало розеток. Удлинители решают эту проблему.

Через пару дней полоски были у меня на руках. Я ожидал, что пробка повернется один раз – возможно, на 270 градусов. Это указывало бы на наличие проводов, соединяющих вращающуюся головку с остальной частью вилки. Это не так – эта вилка будет крутиться кругами целый день.

Вилка вращается на 360 градусов, но при этом позволяет оставаться подключенными к горячему, нейтральному и заземляющему проводам. Делается это с помощью контактных колец. Контактные кольца — это устройства, которые передают один или несколько электрических сигналов через вращающееся соединение. Большие контактные кольца могут содержать 100 или более отдельных цепей. В большинстве автомобильных генераторов переменного тока используются контактные кольца для подачи постоянного тока возбуждения на ротор. Механически они близкие родственники коммутаторов, используемых для передачи мощности двигателям постоянного тока. Разница в том, что одинарное контактное кольцо представляет собой единое соединение, где коммутатор является коммутирующим устройством — в двигателе он коммутирует ток на одну из нескольких катушек. Упакованные контактные кольца раньше были дорогими и труднодоступными товарами. Благодаря глобализации вы можете купить их на Amazon. Двенадцатиконтурное контактное кольцо с доставкой до двери обойдется вам в 9,99 доллара.

Суть контактных колец в том, что они являются механическими устройствами. Они изнашиваются, могут сломаться, а соединения между ними могут стать прерывистыми. Если вы питаете цепь через контактное кольцо, рекомендуется разместить цепь питания после кольца и включить достаточную емкость, чтобы компенсировать любые прерывистые соединения. Я видел, как старые чипы FPGA фиксировались и нагревались настолько, что отпаивались от печатной платы из-за переходных процессов в питании, вызванных неисправным контактным кольцом.

Я знал, что буду разбирать этот разъем, но Белкин дал мне много информации, прежде чем я достал отвертку. На самой вилке было напечатано ЗАПАТЕНТОВАНО США 5,775,921. Изобретателем этой конкретной конструкции вращающейся заглушки является Джони Чоу, и компания Belkin получила лицензию на патент. У Belkin также есть собственные патенты на подобные устройства, большинство из которых изобретено Джоном Уодсвортом. Фактически, в патентах, переданных компании Belkin, имеется 17 ссылок на патент Джони Чоу. Можно с уверенностью сказать, что компания Belkin вкладывает значительные средства в вращающиеся вилки и розетки.

Я держал патент 921 под рукой, пока разбирал саму вращающуюся заглушку. 4 винта выкрутились легко. Хотя штекер не развалился. Его приклеивали или приваривали ультразвуком. Мне пришлось разобрать его, используя лезвие канцелярского ножа в качестве клина. Конструкция вилки точно соответствует рисунку 1 в патенте. Пружины удерживают на месте два кольца: номер 5 для нейтрального положения и номер 6 для заземления. Горячим является вал на конце вилки, который вращается во втулке на конце шнура. Нейтральная сторона имеет крошечное пятно контакта на контактном кольце — я измерил его размерами 2,24 x 1,24 мм. Сами кольца имеют толщину 0,7 мм. Сравнение конструкции с фотографиями неудач из обзоров Amazon дает довольно четкую картину. Нейтральное контактное кольцо образует резистивное соединение. Это создает тепло, размягчает пластик и в конечном итоге вызывает искрение из-за выхода из строя соединений. Заземляющий провод должен дублировать нейтраль, но только в том случае, если соединение полностью нарушено. К этому моменту пластик уже размягчился. Мне было бы любопытно посмотреть, сколько людей имеют проблемы с использованием этих устройств с розетками прерывателя цепи замыкания на землю (GFCI).