Störningar, orsak åtgärd och fina märken....

[IngemarE 3 626]

Här kommer nog mitt längsta inlägg någonsin.....

 

Som ni vet brukar jag med en predikants envishet såga prylar som stör och som inte uppfyller krav såsom CE o.s.v. Men allt är ju inte svart eller vitt, prylarna måste ju också ha en viss tålighet mot störningar på t ex spänningen de matas med.

 

Grundprincipen är att en pryl skall fungera i det sammanhang den är designad för. Därför är t ex CE-kravet på hur mycket en pryl får störa betydligt mildare (=mer störningar är ok) om den skall sitta i en industri än om den är avsedd för konsument och hemmiljö. På samma sätt måste den också tåla att utsättas för mer störningar i en industrimiljö. Elstörningarna kan vara kabelbundna (t ex matningsspänningskablarna) eller luftburna (kan gå in och störa grannbåtens VHF).

 

För vissa fordon finns inte CE-paraplyets regler för elektriska störningar på samma sätt som för konsumentprylar. Men dessa branscher har i de flesta fall egna regler som fungerar bra, t ex personbilar: En pryl som designas för att sitta i ett fordon/bil måste uppfylla ganska höga krav/standarder på just störtålighet. Detta är biltillverkarna själva mycket noga med, då de inte vill ha dålig reklam för sitt märke.

Alla större tillbehörstillverkare kan också detta, och köper man ett tillbehör (en stereo t ex) av ett känt fabrikat brukar den uppfylla det som krävs. Och går mycket riktigt heller inte sönder när startmotorn släpper och det blir en rejäl spik på det som brukar kallas ”12V” i elsystemet. Inte heller stänger de av sig eller ens att stereon börjar låta illa när spänningen bara blir 9V och full med störningar och ”skräp” när startmotorn körs. Tänk om stereon skulle stängas av varje gång man startade motorn…..🤔

 

Värre är det med båtar. Antalet som byggs av varje design är litet. Kunskapen om ”smutsigheten” på elsystemet i ett fordon är ofta obefintligt. Motorinstallationen brukar klara sig, eftersom motorn köps i ett paket med tillhörande monteringsinstruktioner. Dessutom är den så dyr att ingen designer vågar ändra någonting eller hitta på egna lösningar. För de som designar är ofta just designers - numera. Inte tekniker eller ingenjörer. Men elsystemet - hur svårt kan det vara ?  En plus och en minus, några brytare.

 

Tyvärr gäller detta även båttillbehör, i synnerhet de lite mindre fabrikaten och på billiga prylar. Detta kan man ha lite i bakhuvudet när jag nedan berättar om den felsökning jag åkte på att göra i vår nya båt i dagarna.

 

-------------------------

 

Vi har en fläkt på toa av denna modell (VETUS). Kostar troligen 10-15:- i elektronikkomponenter och en tia till för plasthuset i tillverkning. Men säljs i handeln för c:a 1000:-:

Ibland ”hickar” den till och går ner i varv en halvsekund eller så, för att sedan direkt gå normalt igen. Det händer bara när vissa saker är igång i båten eller man är på vissa knappar...tror vi. Jag har inte brytt mig så mycket utan tänkt (liksom säkert 99,5% av alla båtägare som har denna) att det är väl naturliga ”dippar” på 12V-spänningen när saker slås på och av.

 

Men på senaste turen när jag satt ett tag på toa och hörde den ”hicka” med några minuters mellanrum började jag fundera. Det stämmer inte. Märkte också att den ”hickar” ju bara när jag stänger av vissa saker (bl.a. strömmen till en pump) men inte när jag slår på. Provade vidare, och fick samma sak med en av takspottarna - ”hickade” när jag bröt, men inte när jag tände den. Och genom att ”dutta” med många brytningar kunde jag nästan få fläkten att stanna. En fläkt som alltså satt matad direkt på 12V, låt vara med långa kablar.

Nu började hornen växa ut på allvar….

 

Ett loggande mätinstrument kopplades in idag morse, med vilket jag snabbt konstaterade att det inte fanns några spänningsdippar i proportion till varvtalsändringens omfattning och tidslängd. På vissa saker jag testade med såsom bogpropellern kunde jag skapa en rejäl dipp på systemspänningen, men trots detta ingen ”hicka” på fläkten. Jag började få mina misstankar, så fläkten monterades bort och togs med hem till labbet.

 

Återskapande i labbet:

Med en rulle kabel för att efterlikna båtens matning, en likadan spot som i båten och fläkten uppkopplad kunde jag återupprepa det hela hemma. Observera att fläkten här sitter på kontinuerlig 12V från ett labbaggregat och spänningsfallet i kabeln är bara något tiotal mV. Den har alltså "12V" hela tiden. Ändå nästan stannar den vid ”hickningarna” (höj ljudet så hör ni den):

 

Mätningar:

Utan att gå in på alltför djupa elektronikteorier så visade sig problemet vara relaterat bl.a. till den störspik som alstras vid frånkoppling av en induktiv komponent. I andra trådar har det ibland talats om att sätta en diod över reläspolar för att ta kål på denna. Här har vi lite liknande, fast det är matningskabeln som är en stor del av induktansen. Nedan visas hur spänningen ser ut över fläkten i det ögonblick strömmen på toan bryts till en av takspottarna (LED), en spot som matas av samma säkring och samma metrar med kabel och grenas av från en punkt nära fläkten:

 

Som synes är spänningsspiken vid avstängning på ”12V” uppe i nästan 40V, låt vara att den bara varar i 2us.

 

Det finns en annan aspekt på det hela också. En induktans fungerar som broms (eller nästan avbrott) för snabba pulser. Därför måste elektronik som matas via långa kablar ofta ha en lokal kondensator nära sig, lite som en ”buffert” som utjämnar, filtrerar och som energin för de snabba, korta strömuttagen kan hämtas ifrån. Detta vet t ex bilstereobyggare (även om det där är helt andra strömnivåer).

Fläkten visar sig mycket riktigt ha ett litet kretskort i sig, så här finns elektronik som skulle kunna få hispan.

 

Åtgärd:

Med en kondensator, en i sammanhanget ändå ganska liten (47uF), löses två problem: Pulsen dödas då kondensatorn slukar upp snabba spänningsförändringar. Samtidigt blir den en kraftbuffert för elektroniken, som behöver matas med låg s.k. impedans (=växelströmsmotstånd, jmfr resistans som är likströmsmotstånd) för att fungera. Efter inkoppling av kondensatorn är skillnaden total, det går inte få fläkten att ”hicka” alls längre:

 

Varför blev det så här ?

Fläkten är säkerligen godkänd - för sin applikation. Dvs datorfläkt, att monteras i dator eller apparat. Då är ledningarna så korta att man sannolikt inte ens har med de ledningsbundna störtålighetskraven vid testning. Och det är nära till "bra" ström/kraft.

 

Fläkten har VETUS etikett och ingen annan finns under, vilket tyder på att de köper den direkt från en fabrik i Asien. Troligen har kraven varit "de här måtten", ”så billig som möjligt” och ”12V DC”, och den som ställt kraven har inte haft tillräcklig kunskap om vare sig fordons-el, störningar eller förstått vad leverantören kommer skala bort för "dyra" komponenter som de inte tror behövs.

Inte heller vad som händer med CE-kraven dvs vad som är relevant om man byter applikation. Jag skulle nog våga sticka ut hakan och påstå att den fläkten inte uppfyller kraven, när den nu används i denna applikation, och att VETUS inte gjort ett enda eget elmiljötest mot användning i fordon/båt.

”Men hallå - hur svårt kan det vara, en fläkt är ju en fläkt och den funkar ju jättebra när vi testar på bänken och i båt ?”

 

Resultatet har blivit att en datorfläkt avsedd för montering med korta kablar mot strömförsörjningen och med så många komponenter bortrationaliserade som möjligt (kondensatorer är dyra i sammanhanget, flera kronor) har hamnat i en pryl som kan komma att ha metervis med matningskabel och sitta på en spänning som kan vara både 9 och 14V, med en massa skräppulser på upp till 40V. Något som får elektroniken att spåra ur och starta om. Och ”hicka”.

 

Provade också att köra en annan likvärdig fläkt, men som säljs under en producents egna märke, dvs de måste själva ta ansvar för att den fungerar i olika oförutsedda applikationer. Och den fungerade som synes utmärkt, rakt av:

 

Reklamera ?  Nja, den fungerar ju. Att ”hicka” är ju max ett skönhetsfel. Och vem kan bevisa att det ens ÄR ett fel och inte ”riktiga” spänningsdippar i den egna båten ?  Inte många….

 

Så kan det bli när man sätter en sak i fel applikation, och samtidigt försöker spara in pengar på allt utan att förstå vad man egentligen gör. Här har ju VETUS tur att fläkten inte går sönder, för då hade det säkert blivit reklamationer så den designats om.

 

Men det visar också att man kan inte bara skylla på den som stör, i vissa fall är det faktiskt störtåligheten hos den störda prylen som inte lever upp till kraven.

 

Slut på redovisningen 😉

 

[Mackey 4 477]

Tack för ett intressant och lärorikt inlägg.

Mackey

Redigerad 30 Juli , 2022 av Mackey