Miten ratkaista maailmanlaajuinen seinäadapteriongelma vaihdettavilla AC-pistokeosilla?

Monet tekniset standardit on nyt yhtenäistetty tai yhdenmukaistettu laajoilla alueilla kautta maailman. Esimerkiksi IEC- ja siihen liittyvät UL-standardit määrittelevät kuluttajatuotteiden turvallisuusvaatimukset. Samantyyppisiä yhdenmukaisia standardeja on olemassa myös lääkinnällisille laitteille. Jopa AC/DC-perusvirtalähteet, joiden tulee täyttää monia turvallisuus- ja suorituskykystandardeja, ovat riittävän yhdenmukaistettuja, jotta yhtä ainoaa virtalähdemallia voidaan myydä maailmanlaajuisesti.

On olemassa kuitenkin yksi alue, jolla ei ole eikä tule olemaan yhtä suurta yhtenäisyyttä: fyysinen AC-pistotulppa ja -pistorasia, joilla pienet kuluttajatuotteet ja lääkinnälliset laitteet yhdistetään erilliseen AC/DC-adapteriin/-virtalähteeseen. Historiallisista syistä johtuen monilla mailla (ja joskus jopa maan sisäisillä alueilla) on oma suosittu pistotulpparakenne, jota kutsutaan myös pistokkeeksi.

Tämän vuoksi pienten, pienitehoisten (< 10 wattia) erillisten virtalähdeyksiköiden myyjät joutuvat varastoimaan ja toimittamaan virtalähdeyksiköitä, jotka ovat identtisiä – pistokeosaa lukuun ottamatta. Tämä mutkistaa toimitusketjua, nostaa kustannuksia ja lisää riskiä, ettei juuri haluttua versiota ole saatavana. Toinen vaihtoehto on käyttää erillisten seinään kiinnitettävien virtalähteiden sijasta niin kutsuttuja työpöytäyksiköitä vaihdettavilla virtajohdoilla, mutta tämä lisää kustannuksia ja hankaluutta.

Tässä artikkelissa tarkastellaan innovatiivista ratkaisua tähän näennäisesti pieneen, mutta turhauttavaan ongelmaan. GlobTek, Inc. tarjoaa erillisiä seinään kiinnitettäviä AC/DC-virtalähteitä käyttäjän vaihdettavilla pistokeosilla sekä muunneltavia työpöytäyksiköitä. Tällöin OEM-valmistaja tai loppukäyttäjä voi räätälöidä pistotulpan paikallisten konfiguraatiovaatimusten mukaisesti. Tämä innovatiivinen rakenne on saatavilla sellaisiin virtalähteisiin, joissa erillinen virtajohto – pysyvä tai irrotettava – ei ole toivottava tai käytännöllinen vaihtoehto.

Maailma on yhtenäinen – vaan ei taidakaan olla

Maailmassa käytetään AC-perusjohdoissa kymmeniä standardimuotoisia pistokeratkaisuita (joita kutsutaan usein epävirallisesti pistokkeiksi ja pistorasioiksi), vaikka muutoin maailmanlaajuinen teknologia ja talous on laajalti yhdenmukaistettua (kuva 1). Jotkin niistä ovat laajalti standardoituja, kuten kahden ja kolmen kosketintapin pistotulpat Pohjois-Amerikassa, kun taas toisten käyttö rajoittuu hyvin pienelle alueelle.

Kuva 1: Kuvassa on joitakin lukuisista maailmanlaajuisesti käytössä olevista pistotulppien ja pistorasioiden pistokeratkaisuista. (Kuvan lähde: Gear Patrol)

Syyt tällaiseen pistokeratkaisujen monimuotoisuuteen vaihtelevat. Joissakin tapauksissa syynä on ollut paikallisen sähköntoimittajan tai laitevalmistajan pyrkimys hallita liitäntöjä, olipa kyse sitten yhdenmukaisuudesta tai markkinoiden sulkemisesta. Lisäksi monet varhaiset virtajärjestelmät (virtalähteet ja niihin liittyvä verkko) olivat hyvin paikallisia ja palvelivat vain pientä aluetta, joten niiden yhtenäistämiselle ei ollut tarvetta.

Kyse ei ole pelkästään pistokeosan muodosta, sillä myös kosketintappien mitat ovat tärkeitä tekijöitä. Joissain tapauksissa kosketintappikonfiguraatioiden välinen ero on melko pieni ja huomaamaton paljaalla silmällä. Pohjoisamerikkalainen NEMA 5-15 -pistoke ja japanilainen JIS C 8303 -pistoke näyttävät esimerkiksi samalta, mutta niissä on joitakin ratkaisevia eroja. Vaikka piikkien leveys on sama, niiden pituudet poikkeavat toisistaan (kuva 2).

Kuva 2: Pohjoisamerikkalaisen NEMA 5-15- ja japanilaisen JIS C 8303 -standardin mukaiset kolmen kosketintapin pistotulpat ovat hyvin samankaltaisia, mutta niissä on pieniä mittaeroja. (Kuvan lähde: Interpower Corp.)

Tämä monimuotoisuus on vakava haaste AC-käyttöisten järjestelmien ja niiden virtaliitäntöjen ja -adapterien valmistajille. Yleinen ratkaisu järjestelmiä varten on toimittaa yksiköitä, joissa on irrotettavissa olevat AC-virtajohdot, jotka voidaan liittää kotelossa tai rungossa olevaan kansainvälisen IEC 60320 -standardin mukaiseen C14-kojevastakkeeseen (kuva 3) – viralliselta nimeltään virransyöttömoduuli (Power Entry Module, PEM) – ja toimittaa sopiva virtajohto yksikön mukana (tai loppukäyttäjä voi hankkia sen paikan päällä).

Kuva 3: Standardin IEC 60320 mukaista C14-kojevastaketta käytetään laajalti rungoissa. Siihen liitetään johto, jonka toisessa päässä on sopiva AC-virtapistoke ja toisessa päässä vastaava kojepistoke. (Kuvan lähde: Interpower Corp.)

Kannettavien ja pöytätietokoneiden kaltaisissa laitteissa on myös mahdollista käyttää johtoa, joissa on standardin IEC 60320 mukainen C5-pistoke ja vastaava runkoon asennettu IEC 60320 -standardin mukainen C6-vastake AC-virta-adapterissa (kuva 4). (Huomaa, että sitä kutsutaan kansainvälisestikin usein ”mikkihiiriliittimeksi” sen muodon takia – ei kuitenkaan siksi, että se olisi huonompi kuin muut!)

Kuva 4: Toinen yleinen liitin kansainvälisiin, irrotettavissa oleviin AC-johtoihin, kuten AC-virta-adaptereihin, on standardin IEC 60320 mukainen C5-pistoke (vasemmalla) ja vastaava IEC 60320 -standardin mukainen C6-vastake (keskellä). Tätä liitintä kutsutaan usein ”mikkihiiriliittimeksi” (oikealla) sen poikkileikkauspinnan muodon vuoksi. (Kuvan lähteet: Vasemmalla ja keskellä, Digital Plug and Socket Museum; keskellä, Wikipedia)

Vaihtoehtoisesti loppukäyttäjät voivat käyttää irrotettavaa adapteria, joita löytyy tavallisista ”kansainvälisen matkustajan” pakkauksista. Ne ovat kuitenkin yleisesti heikkolaatuisia, epäkäytännöllisiä, isokokoisia ja kaiken kaikkiaan hankalia normaalikäytössä (kuva 5).

Kuva 5: Nämä yleismalliset adapterisarjat voivat olla hyödyllisiä matkustettaessa, mutta ne eivät yleensä sovi useimpiin sovelluksiin, joissa pistotulpalle tarvitaan pistokeadapteri. (Kuvan lähde: CNN)

Mikään näistä ratkaisuista ei kuitenkaan ole käyttökelpoinen tai houkutteleva vaihtoehto pienille pienitehoisille AC-adaptereille, jotka kytketään suoraan AC-pistorasiaan (joita usein kutsutaan seinäadaptereiksi). Tähän tarkoitukseen tarvitaan siten innovaatiota.

Parempi lähestymistapa: vaihdettavat pistokeosat

Sen sijaan, että yritettäisiin toimittaa erilaisia erillisiä AC/DC-seinäadaptereita kutakin pistokekonfiguraatiota varten tai että turvauduttaisiin kalliimpiin toisentyyppisiin adaptereihin, joissa on käyttäjän vaihdettavissa olevat AC-johdot, kekseliäämpi lähestymistapa on säilyttää adapteri, mutta tarjota sen sijaan helposti vaihdettava pistokeosa (kuva 6).

Kuva 6: Käyttäjän vaihdettavan pistokeosan ansiosta sama erillinen virtalähde voidaan konfiguroida helposti toimimaan lukuisien maailmanlaajuisten AC-pistorasioiden kanssa. (Kuvan lähde: GlobTek, Inc.)

Näin myyjät tarvitsevat paljon vähemmän erillisiä tuotteita, koska niiden tarvitsee vain tarjota sopiva pistokeosa – pienempi, kevyempi ja passiivinen lisäosa – kyseiselle maantieteelliselle alueelle. Irrotettavien pistokeosien käyttö ei vaaranna mekaanista tai sähköistä eheyttä. Kaikki irrotettavilla pistokeosilla varustetut yksiköt täyttävät kaikki olennaiset suorituskykyä, turvallisuutta, tehokkuutta ja ominaisuuksia koskevat maailmanlaajuiset ja alueelliset lakisääteiset standardit.

Lisäksi saatavilla on yksiköitä, jotka täyttävät luokan I tai II standardit. Luokan I virtalähteissä käyttäjä on suojattu vaarallisilta tulojännitetasoilta vähintään yhdellä peruseristyskerroksella ja maadoitetulla johtavalla rungolla. Kaikissa luokan I virtalähteissä suojamaadoitus täytyy kytkeä virtalähteen sähköä johtavaan runkoon.

Luokan II virtalähteet sen sijaan suojaavat käyttäjää vaarallisilta tulojännitetasoilta vähintään yhdellä peruseristyskerroksella sekä lisäeristyskerroksella tai vahvistetulla eristyskerroksella. Tämän kaksinkertaisen tai vahvistetun eristyksen ansiosta IEC-luokan II virtalähteissä ei vaadita suojamaadoitusjohtimen kytkentää – pistotulpan kolmatta kosketintappia.

Yksi esimerkki on 9 voltin ja 6 watin ulkoinen AC/DC-seinäadapteri WR9QD666KRPNG2309(R), johon voidaan liittää monia erilaisia pistokeosia. Tämän laitteen mukana toimitetaan yksi pistokeosa. Tämän luokan I laitteen mitat ovat noin 65 × 42 × 31 millimetriä (mm). Siihen kuuluu 3,5 × 1,3 × 12,0 mm:n naarasholkkiliitin 183 senttimetrin (cm) mittaisen DC-vakiolähtökaapelin päässä (muita liittimiä/pituuksia on saatavana tilauksesta) (kuva 7).

Kuva 7: WR9QD666KRPNG2309(R) on luokan I seinäadapteri, joka tarjoaa 9 volttia ja jopa 6 wattia pienessä ja tehokkaassa kotelossa. (Kuvan lähde: GlobTek, Inc.)

Luokan II sovelluksiin tarkoitettu ulkoinen seinäadapteri WR9QE500CCPNAIMR6B tarjoaa 12 volttia ja jopa 6 wattia/0,5 ampeeria (A) (kuva 8). Koska kyseessä on luokan II laite, AC-liitin vaatii vain kaksi kosketintappia. DC-lähtökaapeli on oletusarvoisesti 1200 mm pitkä kaapeli, johon kuuluu naarasholkkiliitin 5,5 × 2,1 × 11 mm (kuva 8).

Kuva 8: Ulkoinen AC/DC-seinäadapteri GlobTek WR9QE500CCPNAIMR6B kuuluu luokkaan II, joten se ei vaadi kolmatta maadoitustappia. (Kuvan lähde: GlobTek, Inc.)

USB- ja pienitehoisiin luokan II sovelluksiin tarkoitettu adapteri WR9QA1200USBNMEDRVB tarjoaa 5 volttia ja jopa 6 wattia. Toisin kuin DC-lähtökaapelia ja -liitintä käyttävät seinäadapterit, tässä adapterimallissa on A-tyypin USB-jakkiliitin (kuva 9).

Kuva 9: 5 voltin ja 6 watin adapterissa WR9QA1200USBNMEDRVB on DC-lähtökaapelin ja -liittimen sijasta A-tyypin USB-liitin. (Kuvan lähde: GlobTek, Inc.)

Vaihdettavat pistokeosat ovat ratkaisu

GlobTek tarjoaa laajan valikoiman irrotettavia/vaihdettavia pistokeosia, joilla voidaan ratkaista maailmanlaajuisten AC-pistokekonfiguraatioiden tukemiseen liittyvät ongelmat (kuva 10).

Kuva 10: GlobTekin tarjoamien pistokeosien tarkastelu osoittaa, kuinka haastavaa on tarjota ”universaali” virtalähde maailmanlaajuisen yhteensopivuuden saavuttamiseksi. (Kuvan lähde: GlobTek, Inc.)

Kahden laajalti käytetyn pistokeosan lähempi tarkastelu havainnollistaa irrotettavan pistokeratkaisun yksinkertaisuuden. Vaihdettavat pistokeosat R-NA-3 T3-NA ja R-NA-2(R) T2-NA on tarkoitettu käytettäväksi Pohjois-Amerikassa luokan I ja luokan II sovelluksissa (kuva 11).

Kuva 11: Pohjois-Amerikassa käytettävät pistokeratkaisut kattavat luokan I (vasen) ja luokan II (oikea) versiot. (Kuvan lähde: GlobTek, Inc.)

Pistokeosan asentaminen tai vaihtaminen on melko helppoa, eikä siihen tarvita työkaluja. Jos pistokeosa on jo paikallaan, se irrotetaan painamalla peukalolla tai sormella jousikuormitteista lukitusavainta ja pitämällä sitä alhaalla. Samalla kun lukitustappia pidetään alhaalla, AC-pistokeosa irrotetaan vetämällä. Haluttu AC-pistokeosa yksinkertaisesti työnnetään paikalleen, kunnes kuuluu napsahdus.

Yhteenveto

Myyjien tai loppukäyttäjien kannalta voi olla turhauttavaa ja haastavaa tukea monia maailmanlaajuisesti käytössä olevia AC-pistotulppakonfiguraatioita. Tämä koskee erityisesti pieniä AC/DC-seinäadaptereita ilman irrotettavaa verkkojohtoa. Erilaisten pistokeratkaisuiden toimittaminen paikallisten vaatimusten mukaisesti on jatkuva, monimutkainen ja kallis päänvaiva. GlobTek ratkaisee tämän ongelman tarjoamalla laajan valikoiman pienitehoisia seinäadaptereita käyttäjän vaihdettavilla pistokeosilla. Nämä yksiköt täyttävät kaikki sovellettavat ja asiaankuuluvat turvallisuuteen, suorituskykyyn ja ympäristöön liittyvät lakisääteiset määräykset.