Cette multiprise est un allume-feu

Dec 29, 2023

Il y a quelques semaines, j'avais besoin d'une multiprise dans mon bureau à domicile. La prise en question est située derrière un classeur, elle aurait donc besoin d'une prise à profil bas. J'ai sauté sur Amazon pour acheter une bande de parasurtenseur. C'est alors que j'ai remarqué des bandes avec des bouchons rotatifs. J'ai toujours eu des appréhensions à propos de bouchons comme ça, même si je n'ai jamais vraiment pu mettre le doigt sur pourquoi. En regardant les avis sur cette prise en particulier, j'ai trouvé des problèmes effrayants. Photos de prises fondues, de prises fondues et de cris de "risque d'incendie". J'ai donc fait ce que ferait n'importe quel hacker fou : j'ai acheté deux multiprises. Un avec une prise à angle droit fixe à utiliser dans mon bureau, et un avec une prise rotative à démonter.

Parasurtenseurs, multiprises, multiprises, ils ont plusieurs noms. Underwriter's Laboratories (UL) les appelle des "prises d'alimentation relocalisables". Ils ont tous plusieurs prises, la plupart ont un disjoncteur quelconque à l'intérieur et certains ont des circuits pour la suppression des surtensions. Ce sont quelques-uns des appareils les plus courants à trouver dans la maison moderne. Beaucoup de nos maisons ont été conçues et construites avant le son surround, les décodeurs, les ordinateurs, les modems, les chargeurs de téléphones portables, les chargeurs de tablettes et toutes nos autres commodités modernes. Il n'y avait pas autant de charges électriques, donc les maisons n'avaient pas beaucoup de prises. Les multiprises résolvent ce problème.

Après quelques jours, j'avais mes bandelettes en main. Je m'attendais à ce que la prise tourne une fois - peut-être 270 degrés. Cela indiquerait qu'il y avait des fils reliant la tête rotative au reste de la prise. Ce n'est pas le cas - cette prise tournerait en rond toute la journée.

La prise tourne à 360 degrés, tout en permettant aux fils chauds, neutres et de terre de rester connectés. Il le fait à l'aide de bagues collectrices. Les bagues collectrices sont des dispositifs qui transmettent un ou plusieurs signaux électriques à travers un joint tournant. Les grandes bagues collectrices peuvent transporter 100 circuits séparés ou plus. La plupart des alternateurs de voiture utilisent des bagues collectrices pour fournir un courant d'excitation CC au rotor. Mécaniquement, ils sont de proches cousins ​​des commutateurs, utilisés pour transmettre la puissance aux moteurs à courant continu. La différence est qu'une seule bague collectrice est une connexion unique, où un commutateur est un dispositif de commutation - dans un moteur, il commute le courant vers l'une des nombreuses bobines. Les bagues collectrices emballées étaient autrefois des articles chers et difficiles à trouver. Grâce à la mondialisation, vous pouvez les récupérer sur Amazon. Une bague collectrice à douze circuits vous coûtera 9,99 $ expédiés à votre porte.

Le truc avec les bagues collectrices, c'est que ce sont des dispositifs mécaniques. Ils s'usent, ils peuvent se briser et les connexions qui les traversent peuvent devenir intermittentes. Si vous alimentez un circuit via une bague collectrice, c'est une bonne idée de placer votre circuit d'alimentation après la bague et d'inclure suffisamment de capacité pour absorber toutes les connexions intermittentes. J'ai vu des puces FPGA plus anciennes se verrouiller et chauffer suffisamment pour se dessouder d'un PCB en raison de transitoires de puissance causés par une mauvaise bague collectrice.

Je savais que j'allais démonter ce connecteur, mais Belkin m'a donné beaucoup d'informations avant de sortir mon tournevis. Imprimé sur la fiche elle-même était BREVETÉ USA 5,775,921. L'inventeur de cette conception particulière de prise rotative est Jonie Chou, et Belkin a obtenu une licence pour le brevet. Belkin possède également ses propres brevets sur des appareils similaires, la plupart inventés par John Wadsworth. En fait, il y a 17 références au brevet de Jonie Chou parmi les brevets attribués à Belkin. Il est prudent de dire que Belkin investit massivement dans les prises et les prises rotatives.

J'ai gardé le brevet '921 à portée de main pendant que j'arrachais le bouchon rotatif lui-même. Les 4 vis se démontent facilement. La prise ne s'est pas détachée cependant. Il a été collé ou soudé par ultrasons. J'ai dû le démonter en utilisant une lame de couteau utilitaire comme coin. La construction du bouchon suit de près la figure 1 du brevet. Des ressorts maintiennent les deux anneaux en place : le numéro 5 pour le neutre et le 6 pour la masse. Hot est un arbre à l'extrémité de la fiche qui tourne dans un manchon à l'extrémité du cordon. Le côté neutre a une petite zone de contact sur la bague collectrice - je l'ai mesurée à 2,24 mm x 1,24 mm. Les anneaux eux-mêmes ont une épaisseur de 0,7 mm. La comparaison de la construction avec les photographies d'échec des critiques d'Amazon donne une image assez claire. La bague collectrice neutre forme une connexion résistive. Cela crée de la chaleur, ramollit le plastique et finit par provoquer un arc lorsque les connexions échouent. Le conducteur de terre doit sauvegarder le neutre, mais seulement si la connexion échoue complètement. À ce stade, le plastique est déjà ramolli. Je serais curieux de voir combien de personnes ont des problèmes à utiliser ces appareils avec des prises de disjoncteur de fuite à la terre (GFCI).

Comment cela peut-il arriver? Exécutons les chiffres avec une lampe de bureau. Pour simplifier les choses, nous utiliserons une ampoule à incandescence de 60 W. La loi d'Ohm nous dit que 60 W équivaut à 0,5 A à 120 V. La résistance de l'ampoule est d'environ 240 Ω. Normalement, la chute de tension sur le câblage est relativement faible. Mais disons que la résistance au niveau de la bague collectrice est de 10 Ω. Nous avons maintenant une résistance totale de 250 Ω. Le courant chute à 0,48 A et la puissance à 57,6 W.

4,8 V et 2,3 W de puissance sont maintenant abandonnés sur cette charge de 10 Ω. Cela ne semble pas beaucoup, mais où va la chaleur ? Les bagues collectrices chauffent. Une partie de la chaleur est emportée par les fils, mais pas la totalité. Le reste est déversé dans le plastique, qui commence à se ramollir. Le plastique qui s'assouplit permet à tout de commencer à bouger. Les bagues collectrices et les contacts s'écartent. Les lames de la fiche se retrouvent à des angles impairs. Enfin, la connexion commence à se rompre. Quelques microns d'espace s'ouvrent entre les contacts, ce qui est facile pour le 120 V. L'arc commence, déversant plus de chaleur dans le système et fournissant une source d'allumage. À partir de là, deux choses se produisent : le plastique mou carbonisé bouge suffisamment pour rompre la connexion, ou les choses prennent feu.

La chose étrange ici est que Belkin connaît le problème. En 2009, Belkin a rappelé 68 700 protecteurs de surtension avec prises rotatives. Les appareils problématiques avaient tous été fabriqués en 2003. Quels que soient les problèmes de fabrication, ils ont été résolus à la satisfaction de Belkin, et la société fabrique toujours des bouchons rotatifs. Mon appareil, en particulier, avait une date de fabrication de juin 2017.

Les problèmes persistent cependant. Des images de bouchons fondus sont partout sur les pages de révision d'Amazon - et pas seulement sur les dispositifs de rappel. Ce sont de nouveaux appareils, achetés cette année. Le comité de sécurité des produits de consommation a enregistré cinq rapports de suppresseurs de surtension Belkin défaillants.

À travers tout cela, il est important de noter que l'appareil Belkin et sa prise sont répertoriés par Underwriters Laboratories (UL), de sorte que les appareils ont été testés et jugés sûrs par au moins un laboratoire. Bien que Hackaday n'ait pas de statistiques d'échec pour ce modèle particulier, il pourrait être intéressant pour UL de revoir la conception.

Ce genre de chose peut arriver avec n'importe quelle connexion. La différence entre la prise Belkin et les prises traditionnelles est que les bagues collectrices rotatives offrent beaucoup plus de points de défaillance. Les prises secteur AC subissent beaucoup d'abus. Ils sont arrachés par leurs cordes. Ils sont frappés par des meubles. Ils doivent gérer la corrosion, la poussière et la crasse qui s'accumulent sur leurs lames. Ils effectuent des cycles de chauffage et de refroidissement lorsque des charges à courant élevé s'allument et s'éteignent. Tout cela se produit sur des années, voire des décennies dans certains cas. Alors pourquoi ajouter plusieurs points de défaillance à un système qui va être abusé ?

Belkin a déjà fait l'objet d'un rappel en raison de cette conception rotative. À en juger par les photos sur Amazon, ils feraient peut-être bien d'envisager de réorganiser complètement la prise rotative - avant que quelqu'un ne perde son magasin, sa maison ou pire. Cela dit, ils ne sont pas la seule entreprise à produire des bouchons rotatifs. La recherche sur Amazon de « 360 plug » révèle plusieurs autres titulaires de licence du brevet 5 775 921. Des entreprises telles que 360 ​​Electrical construisent des bandes de prises où chaque prise tourne. L'un d'entre eux est-il en sécurité ?

Quant à moi, j'ai installé le parasurtenseur à prise fixe Belkin dans mon bureau. En ce qui concerne la deuxième bande, la prise rotative sera bientôt coupée et remplacée par une prise de la quincaillerie et le parasurtenseur vivra ses jours en alimentant l'ordinateur de ma boutique.