Určitě to znáte také, když má mobilní zařízení větší výkon a napájení z akumulátorů, tak při připojování konektorů zdroje občas vyletí nějaká ta jiskra. Malé obloukové výboje opalují kontaktní plochy a ničí je. Co s tím?
Větší výkon bývá provázen i vyšší kapacitou kondenzátorů a při jejich nabíjení po spojení vodičů jde zdroj na nepatrný okamžik téměř do zkratu. Proud může mžikově dosáhnout až stovek ampérů, takže malé kousky kovu se doslova vypaří. Tomuto jevu se dá zabránit tak, že počáteční nabíjení kondenzátorů proběhne přes rezistor, proto se někdy k silovému konektoru přidává druhý menší (nabíjecí) nebo se vidlice konektoru nejdřív dotkne k tomu určeného vývodu rezistoru na silovém konektoru a teprve potom se zasouvá do zdířky.
Pomalé nabití kondenzátoru sice efektivně odstraní oblouk a tedy i opotřebení konektoru, ale přináší nové a poměrně velké nebezpečí. Pokud není zařízení vůči tomu dostatečně odolné, může pomalý náběh napětí narušit proces inicializace (počátečního resetu) mikrokontrolérů, což se týká nejen hlavního řízení, ale třeba i „skrytých“ mikrokontrolérů v servech, regulátorech pohonu nebo další elektronice. Následkem může být v podstatě nepředvídatelné chování, v mezním případě se mohou třeba otevřít všechny tranzistory můstku regulátoru, zkratují akumulátor a ve zlomku vteřiny doslova vyhoří. Není to příliš pravděpodobné, ale může se to stát a už se to i mnohokrát stalo. Problémem je typicky příliš pomalé nabíjení kondenzátorů, ale také třeba prodleva mezi tím, když ručně přes rezistor nabíjíme kondenzátory, potom konektor odpojíme a teprve se snažíme o spojení silových kontaktů.
Poutač na nejikřící konektory na veletrhu
Na veletrhu v Lipsku jsem v nabídce firmy Daim’s Kabelshop viděl speciální „nejiskřící“ konektory, které dovolují zpomalit nabití kondenzátorů a současně omezují na minimum pravděpodobnost nežádoucích jevů. Princip ukazuje nákres. Dutinka konektoru je zkrácena a přes izolační vrstvu je na ní navlečen kovový nástavec, který ji naopak prodlužuje. Vtip je v tom, že vidlice se při běžném zapojování vždy nejdřív dotkne nástavce, který je přes rezistory spojen s tělem konektoru a dojde k nabití kondenzátorů omezeným proudem. Zasouvání ale plynule pokračuje a vidlice se bez přerušení kontaktu spojí s tělem konektoru a vytvoří silové propojení. Uvedená firma nabízí takto upravené konektory o průměru 4, 5,5 a 6 mm.
Úspěšně jsem vyzkoušel domácí úpravu konektorů G4. Nejdřív je třeba dutinku zkrátit asi o 2 mm, řezacím kotoučkem upnutým do brusky Dremel to jde rychle. Po začištění hran se konec zkrácené dutinky ovine jednou vrstvou kaptonové lepicí pásky s malým, asi 0,5 mm přesahem přes okraj. Kapton spolehlivě izoluje, hravě vydrží teplotu pájení a jeho hladký povrch usnadní nasunutí nástavce. Nástavec by bylo asi nejlepší vysoustružit z mosazné trubky 6/4 mm. Postačí i vrtačka s přesným vedením, která odvrtá zevnitř stěnu trubky na vnitřní průměr 5,2 mm do hloubky asi 5 mm. 5,2 mm je vnější průměr zdířky G4 zvětšený o tloušťku navinuté kaptonové pásky. Pak odřízneme nástavec v délce 7 – 8 mm, musí v něm zbýt kolem 2 mm nesvrtaného vnitřního průměru (4 mm). Já jsem k výrobě použil měděnou trubku prostě proto, že jsem ji měl při ruce.
K nástavci připájíme z protilehlých stran rezistory, nasuneme jej na zkrácenou zdířku obalenou kaptonem, ale ne silou na doraz, aby nedošlo ke zkratu. Mělo by to jít přiměřeně ztuha. Po zkrácení vývodů rezistory připájíme na zdířku. Vyplatí se mít zdířku předem připájenou na silový kabel, jednak se potom snadněji drží, ale při dodatečném pájení silného kabelu hrozí, že se rezistory uvolní. Tím je téměř hotovo, poslední operací je kontrola zapojení ohmmetrem (jestli nenastal zkrat) a zatažení celku do smršťovací bužírky. Celkově by konektor včetně nástavce neměl být o víc než 1,5 mm delší než původní.
Pro správnou funkci je klíčová volba hodnoty rezistorů, příliš velká nabíjení moc zpomalí (nebezpečí nedokonalého resetu), příliš malá nezabrání výboji. Prodávané konektory mají dva rezistory 20 ohmů paralelně, tedy celkem 10 ohmů. Podle mého názoru je tato hodnota vhodná spíše pro šesti a vícečlánky Li-pol (napětí kolem 24 V), potřebujeme nabít kondenzátory co nejrychleji a proud 2 až 4 A ještě výraznější oblouky nedělá. Pro 2 nebo 3 článkové sady (8 – 12 V) se mi osvědčil odpor 1 – 2 ohmy (dva rezistory 2,2 až 4,7 ohmu paralelně). I když jsou rezistory dimenzované na výkon jen 0,5 W a mžikově je na nich ztráta nejméně 100x vyšší, nevadí to, nabíjení trvá opravdu krátce a nezpůsobí ani znatelné zahřátí. Konektory v provozu spojujeme plynule bez prodlev, k zamezení oblouku stačí nabíjení přes nástavec po dobu několika setin sekundy.
Takto upravené konektory se mi zatím plně osvědčily a nikdy nevedly k nedokonalému resetu regulátoru nebo jinému problému. Jiné typy konektorů se stejnou koncepcí by měly jít upravit podobně.