Slik løses det verdensomspennende dilemmaet rundt veggmonterte strømforsyninger ved å bruke utskiftbare AC-«blader»

Mange tekniske standarder er nå forente eller harmonisert globalt på tvers av store verdensomspennende regioner. For eksempel definerer IEC og tilknyttede UL-standarder sikkerhetsmandater som kreves for forbrukerprodukter. Lignende samsvarende standarder finnes for medisinsk utstyr. Selv grunnleggende AC–DC-strømforsyninger, som må oppfylle mange sikkerhets- og ytelsesstandarder, er tilstrekkelig forente slik at én enkel forsyningsmodell kan selges over hele verden.

Likevel er det ett område der en så høy grad av fellestrekk ikke eksisterer, og slik vil det fortsette å være i fremtiden: Den fysiske pluggen og stikkontakten for nettspenning som kobler små forbrukerprodukter og medisinske enheter til den veggmonterte AC–DC-adapteren/strømforsyningen. På grunn av historiske årsaker har mange land (og noen ganger til og med regioner i et land) sin egen foretrukne pluggmodul, som i bransjen kalles «blader» (blades).

Som et resultat må leverandører av små veggmonterte strømenheter med lav effekt (<10 watt) lagerføre og forsyne strømenheter som på andre måter er identiske – bortsett fra bladene. Dette kompliserer forsyningskjeden, øker kostnadene og øker risikoen for utilgjengelighet. Et annet alternativ er å bruke såkalte stasjonære enheter med utskiftbare strømledninger i stedet for veggmonterte forsyninger, men dette øker kostnadene og ulempene.

Denne artikkelen vil se på en innovativ løsning på dette tilsynelatende lille, men frustrerende problemet. GlobTek, Inc. tilbyr veggmonterte AC–DC-strømforsyninger med utskiftbare, bruker-utbyttbare blader, samt stasjonære enheter som kan utbedres, slik at strømpluggen kan skreddersys av OEM-en (OEM – original equipment manufacturer) eller sluttbrukeren for å oppfylle lokale konfigurasjonskrav. Denne innovative konstruksjonen er tilgjengelig for forsyninger der en frittstående strømledning – permanent eller flyttbar – ikke er et ønskelig eller praktisk alternativ.

Det er en enhetlig verden – eller kanskje ikke

Til tross for en stort sett harmonisert global teknologi og økonomi, finnes det dusinvis av standard bladmoduler (uformelt ofte kalt plugger og stikkontakter) i bruk over hele verden for den grunnleggende nettspenningen (figur 1). Noen er i stor grad standardisert, for eksempel pluggene i Nord-Amerika med to og tre plugger, mens andre har et svært begrenset omfang.

Figur 1: Her vises noen av de mange plugg-og-stikkontakt-bladmodulene som er i bruk over hele verden. (Bildekilde: Gear Patrol)

Årsakene til dette mangfoldet i bladkonfigurasjoner er varierte. I noen tilfeller var det et resultat av at en lokal strømleverandør eller apparatprodusent ønsket å ha en viss kontroll over sammenkoblinger, enten for overensstemmelse eller markedslåsing. Også mange eldre strømsystemer (strømkilder og tilhørende strømnett) var svært lokaliserte og betjente bare en liten region – og hadde derfor ikke behov for fellestrekk.

Det er ikke bare arrangementet av bladene som betyr noe, selve bladstørrelsene er også en faktor. I noen tilfeller er forskjellen mellom bladkonfigurasjoner ganske liten og nesten usynlig med det blotte øye. For eksempel ser den nordamerikanske NEMA 5-15-pluggen og den japanske JIS C 8303-pluggen like ut, men det er noen viktige forskjeller. Selv om bredden på bladene er like, er bladlengdene forskjellige (figur 2).

Figur 2: De standard nordamerikanske NEMA 5-15-pluggene og japanske JIS C 8303-pluggene med tre pinner er svært like, men det er små forskjeller i størrelse. (Bildekilde: Interpower Corp.)

Denne variasjonen representerer en stor utfordring for leverandører av vekselstrømsdrevne (AC-drevne) systemer og deres tilknyttede strømtilkoblinger og -adaptere. For systemer, er den vanlige løsningen å forsyne enheter med avtakbare vekselstrømskabler som kan sammenkobles med en standard internasjonal IEC 60320 C14-kontakt (figur 3) – formelt kalt en strøminngangsmodul eller PEM (power entry module) – på kabinettet eller chassiset, og deretter legge ved den aktuelle ledningen med enheten (sluttbrukeren kan alternativt kjøpe denne lokalt).

Figur 3: IEC 60320 C14-stikkontakten brukes i stor utstrekning på chassis og sammenkobles med en ledning som har en egnet nettspenningsplugg i den ene enden og en samsvarende stikkontakt på chassiset. (Bildekilde: Interpower Corp.)

For enheter som bærbare datamaskiner og PC-er, er en ledning med IEC 60320 C5-plugg og en samsvarende chassismontert IEC 60320 C6-stikkontakt på vekselstrømsadapteren også et alternativ (figur 4). (Vær oppmerksom på at, selv internasjonalt, dette ofte refereres til som en «Mikke Mus»-kontakt på grunn av formen den har – uten noen tiltenkt respektløshet!)

Figur 4: En annen vanlig kontakt for internasjonale, avtakbare AC-ledninger, for eksempel for AC-strømadaptere, er IEC 60320 C5-pluggen (venstre) og den samsvarende IEC 60320 C6-stikkontakten (midten). På grunn av tverrsnittet, kalles denne kontakten ofte en «Mikke Mus»-kontakt (høyre). (Bildekilder: Left and center, Digital Plug and Socket Museum; center, Wikipedia)

Alternativt kan sluttbrukere bruke en avtakbar adapter fra de allment utbredte settene for «internasjonalt reisende». Disse er imidlertid vanligvis av lavere kvalitet, knotete, uhåndterlige og en generell plage for seriøs bruk (figur 5).

Figur 5: Disse universaladaptersettene kan være nyttige under reising, men er stort sett uegnet for de fleste situasjoner med strømplugg-bladadaptere. (Bildekilde: CNN)

Ingen av disse løsningene er imidlertid levedyktige eller attraktive alternativer for små AC-adaptere med lav effekt som plugges direkte i AC-stikkontakten (ofte kalt veggadaptere). Her er det derfor rom for innovasjon.

En bedre tilnærming: utskiftbare blader

I stedet for å forsøke å levere forskjellige veggmonterte AC–DC-adaptere for hver bladkonfigurasjon eller ty til dyrere ikke-veggmonterte adaptere med brukerutskiftbare AC-ledninger, er en mer fantasifull tilnærming å beholde adapteren, men i stedet tilby lett utskiftbare blader (figur 6).

Figur 6: Ved å tilby bruker-utskiftbare bladmoduler, kan én enkel veggmontert strømenhet lett konfigureres til å fungere med mange AC-stikkontakter over hele verden. (Bildekilde: GlobTek, Inc.)

Dette gjør det mulig for leverandører å tilby langt færre distinkte sortimentelementer, ettersom de bare trenger å forsyne de riktige bladene – et mindre, lettere, passivt tilbehør – til en gitt region. Bruken av avtakbare blader kompromitterer ikke mekanisk eller elektrisk integritet. Alle enheter med avtakbare blader oppfyller alle relevante verdensomspennende og regionale reguleringsstandarder for ytelse, sikkerhet, effektivitet og kapasitet.

I tillegg finnes det enheter som oppfyller klasse I- eller klasse II-standarder. I klasse I-strømforsyninger er brukeren beskyttet mot farlige inngangsspenningsnivåer ved hjelp av minst ett lag grunnleggende isolasjon og et jordet ledende chassis. Alle strømforsyninger i klasse I må ha sikkerhetsjord brakt til et elektrisk ledende chassis i strømforsyningen.

Strømforsyninger i klasse II beskytter brukeren mot farlige inngangsspenningsnivåer med minst ett lag basisisolasjon, pluss et lag med tilleggsisolasjon eller et lag med forsterket isolasjon. På grunn av denne doble eller forsterkede isolasjonen, er det ikke påkrevd at IEC klasse II-strømforsyninger har ledertilkobling med sikkerhetsjord – den tredje pinnen på kontakten.

Ett eksempel er WR9QD666KRPNG2309(R), en ekstern AC–DC-veggadapter på 9 volt, 6 watt, med en inngang som har flere blader. Ett enkelt blad er inkludert med enheten. Denne klasse I-enheten måler ca. 65 × 42 × 31 millimeter (mm) og er utstyrt med en hunnkontakt på 3,5 × 1,3 × 12,0 mm på enden av den standard DC-utgangskabelen på 183 cm (cm) (andre kontakter/lengder er tilgjengelige som valgfrie ordre) (figur 7).

Figur 7: WR9QD666KRPNG2309(R) er en veggmontert klasse I-adapter som leverer 9 volt ved opptil 6 watt, i en liten, effektiv kapsling. (Bildekilde: GlobTek, Inc.)

For klasse II-konstruksjoner tilbyr WR9QE500CCPNAIMR6B, en ekstern AC–DC-veggadapter, 12 volt ved opptil 6 watt/0,5 ampere (A) (figur 8). Som en klasse II-enhet, krever den bare to blader på vekselstrømskontakten. Standard DC-utgangskabling er en 1,2 m lang kabel med en hunn-rundstiftkontakt på 5,5 × 2,1 × 11 mm (figur 8).

Figur 8: WR9QE500CCPNAIMR6B, en ekstern AC–DC-veggadapter, er klasse II-klassifisert og trenger derfor ikke et tredje jordblad. (Bildekilde: GlobTek, Inc.)

For USB og klasse II-konstruksjoner med lav effekt kan WR9QA1200USBNMEDRVB-adapteren forsyne 5 volt ved opptil 6 watt. I motsetning til veggadapterne med en DC-utgangskabel og -kontakt, har denne modellen en Type «A» USB-kontakt (figur 9).

Figur 9: WR9QA1200USBNMEDRVB-adapteren på 5 volt / 6 watt har en Type A USB-kontakt i stedet for en DC-utgangskabel og -kontakt. (Bildekilde: GlobTek, Inc.)

Utskiftbare blader gjør forskjellen

GlobTek tilbyr et bredt utvalg av avtakbare/utskiftbare blader for å håndtere kompleksiteten forbundet med å støtte AC-pluggkonfigurasjoner på verdensbasis (figur 10).

Figur 10: En titt på noen av bladene som GlobTek tilbyr, viser utfordringen rundt det å tilby en «universalstrømforsyning» for å oppnå verdensomspennende kompatibilitet. (Bildekilde: GlobTek, Inc.)

En nærmere titt på to mye brukte blader viser enkelheten til den avtakbare bladmodulen. Modulene R-NA-3 Changeable Blade T3-NA og R-NA-2(R) R-NA-2(R) Changeable Blade T2-NA er ment for bruk i Nord-Amerika for henholdsvis klasse I- og klasse II-konstruksjoner (figur 11).

Figur 11: Bladmoduler for Nord-Amerika inkluderer versjoner i klasse I (venstre) og klasse II (høyre). (Bildekilde: GlobTek, Inc.)

Installasjon eller utskifting av en bladmodul er ganske enkelt, og verktøy er ikke nødvendig. For å fjerne bladmodulen, forutsatt at det allerede er en på plass, kan en tommel eller finger brukes til å skyve og holde den fjærbelastede låsenøkkelen nede. Deretter, samtidig som låsetappen holdes nede, trekker brukeren på AC-bladet for å fjerne det. Den ønskede AC-bladenheten glir lett inn helt til den klikker på plass.

Konklusjon

Det kan være frustrerende og utfordrende for leverandører eller sluttbrukere å støtte de mange bladkonfigurasjonene for AC-plugger som er i bruk på verdensbasis. Dette gjelder spesielt for små AC–DC-veggadaptere som ikke har noen avtakbar ledning. Det å forsyne et variert sett med blader for å tilby kompatibilitet for ulike regioner, er en frustrerende oppgave som er kontinuerlig, komplisert og kostbar. For å få bukt med dette dilemmaet, tilbyr GlobTek et bredt utvalg av veggadaptere med lav effekt som har bladmoduler som kan byttes ut. Enhetene oppfyller alle gjeldende og relevante regulatoriske mandater for sikkerhet, ytelse og miljø.