Perché il telaio viene utilizzato come massa nei circuiti elettrici automobilistici

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L'elettronica automobilistica utilizza generalmente il telaio metallico come connettore di terra negativo per i circuiti CC. Ovviamente questo risparmia qualcosa sul cablaggio. C'è un motivo elettrico per questo approccio?

(Non sto chiedendo perché negativo invece che positivo, ma perché telaio metallico anziché filo.)

ground wiring automotive

— bavaglino
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È un enorme blob conduttivo con probabilmente l'equivalente di un'impedenza molto bassa .. e sì, può essere usato per salvare molti fili di ritorno a terra

— KyranF

Correlati: impianto elettrico automobilistico. Come funziona tutto?

— JYelton,

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E alcune auto sono terreno positivo. Non ricordi quale: vecchie VW?

— Brian Drummond,

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Hai mai avuto quel fastidioso problema di "filo di terra allentato" prima, su breadboard ecc? Beh, non con una macchina! Basta avvitarlo proprio lì dentro! Avrà ragione amico!

— KyranF,

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@KyranF Devo dissentire, sfortunatamente. Ci sono decine (o più) di terreni in un'auto e quando uno di questi si allenta può causare tutti i tipi di strani problemi. Sotto il trattino ( molti fili) e la cinghia di messa a terra che collega il blocco motore al telaio sono quelli comuni nelle auto più vecchie. Bleh. Tanto dolore, e sembra accadere molto più spesso dei problemi con l'altra parte.

— Spehro Pefhany,

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Non c'è una ragione elettrica, ma piuttosto una ragione di peso. Usando la struttura metallica esistente come terra, riduce efficacemente il numero di fili di circa la metà, risparmiando così un sacco di peso. (Ad esempio, altrimenti ogni fanale posteriore dovrebbe avere due fili invece di uno.)

Ricorda anche che alcuni carichi elettrici in un'automobile consumano molta corrente. Un motorino di avviamento, ad esempio, utilizza molto comunemente filo 0 AWG che pesa circa 0,5 kg / m.

È interessante notare che, sebbene non sia una tua domanda, la scelta tra negativo e positivo è del tutto arbitraria. In effetti, negli anni '60, la Volkswagen utilizzava un sistema a "terra positiva" da 6 V per il Maggiolino fino al 1967 circa, quando alla fine passarono al sistema di terra negativo a 12 V che è standard oggi.

— Edward
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La protezione dalla corrosione galvanica può comportare alcuni benefici nell'utilizzare il terreno in quanto negativo, si verificherà corrosione sul corpo e non sui cavi caricati positivamente. Anche avendo il telaio a terra non c'è quasi alcuna possibilità di rimbalzo a terra o anelli di terra perché tutti i sistemi hanno una connessione a terra quasi singola / a stella.

— KalleMP,

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@KalleMP, penso che tu abbia la protezione dalla corrosione all'indietro. Ottengo tutta la corrosione sul mio terminale positivo della batteria, non sulla mia carrozzeria. Si chiama anche protezione catodica. Questo è stato il mio primo successo, rroc.org.au/wiki/index.php?title=Technical:Polarity

— George Herold

@KalleMP, ma uno chassis positivo fornisce la stessa connessione comune a bassa impedenza, quindi non ha la stessa mancanza di loop "terra" di uno chassis negativo? Non vedo come la polarità influisca sugli anelli di massa.

— cristoper,

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@cristoper Abbastanza bene, la parte di terra è irrilevante per i problemi del circuito di terra, è la parte comune che aiuta con quella parte di esso. Un terreno positivo fornirebbe gli stessi benefici se tutti gli accessori fossero anche terreno positivo e potrebbero avere il loro involucro collegato facilmente.

— KalleMP,

@GeorgeHerold Potrei davvero avere la corrosione all'indietro, ma potrebbe ancora riferirsi ai motivi della scelta del terreno negativo. Ovunque si sia verificata la corrosione, potrebbe essere stato deciso che con un terreno positivo si trovava nel posto sbagliato. Vedi anche la risposta che ho fatto di seguito per i collegamenti per elaborare la confusione

— KalleMP

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Più fili usi, più fili hai che possono guastarsi. Più fili hai che possono guastarsi, più è probabile che qualcosa smetta di funzionare. Non c'è davvero modo (per quanto ne sappia) che il telaio fallisca elettronicamente che non farà smettere di funzionare anche per altri motivi più importanti, quindi usando il telaio diminuisci il numero di possibili modi in cui la tua auto, o alcuni un suo componente, può smettere di funzionare.

— Saidoro
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Ironia della sorte, questo è emerso perché ho avuto un errore di connessione del telaio sul rimorchio della mia barca. Il rimorchio è di tipo girevole e solo un bullone arrugginito collega la parte anteriore alla parte posteriore. Il filo di terra era sul davanti e le luci sul retro. Quando veniva tirato, occasionalmente la connessione veniva persa mentre le sezioni rimbalzavano e le luci tremolavano. Da allora ho attaccato un filo di terra più lungo e ho spostato il punto di attacco nella parte posteriore del telaio.

— pettorale

Un'intera serie di problemi fastidiosi e difficili può verificarsi con una cinghia di massa mancante o corrosa tra il motore e il telaio; tutto, dagli accensioni casuali alla batteria scarica alle luci posteriori tremolanti.

— Edward,

Il cablaggio del rimorchio dovrebbe essere un esempio di come evitare di avere fili sia un vantaggio. Sembra che ogni primavera scopro che alcuni roditori hanno usato metà del cablaggio del mio rimorchio per uno spuntino.

— whatsisname

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Mentre le convincenti altre risposte sono corrette, dovrei aggiungere la risposta davvero ovvia, che dato che si tratta di un sito incentrato sull'ingegneria, dovrebbe essere stato menzionato ormai.

COSTO

L'industria automobilistica è altamente competitiva, con margini sottili e un ambiente impegnativo in cui operare. Il rame è molto costoso.

— segnaposto
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Questo è in risposta al mio commento sopra che non rientrerebbe in un commento.

Cerca anche di offrire un collegamento a un buon commento sulla domanda principale e quindi un po 'di storia per chiarire il problema del terreno negativo rispetto a quello positivo che erroneamente pensavo fosse chiaro.

In questo primo collegamento l'autore spiega chiaramente i motivi e i vantaggi dell'utilizzo del telaio come punto di riferimento comune e anche il modo migliore per usarlo e quando non farlo. Per dirla semplicemente lo chassis è un buon punto di riferimento di tensione comune a bassa resistenza. http://www.w8ji.com/negative_lead_to_battery.htm

Molti siti sembrano indicare che il terreno positivo era in uso per prevenire la corrosione dei fili nei giorni di iniezioni meno efficaci. http://lajagclub.com/the-argument-for-positive-ground/ http://www.jalopyjournal.com/forum/threads/why-neg-ground-vs-pos-ground.497935/

Wikipedia ha un piccolo frammento di discussione sulla scelta della polarità menzionata in una pagina di discussione, ma le informazioni sui fanghi del radiatore non sono più nella pagina della batteria automobilistica in quanto potrebbero non essere verificabili. https://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Reference_desk/Archives/Science/2010_October_4#Six_volt_automotive_systems

Molti altri riferimenti vaghi indicano che la corrosione è stata una preoccupazione, ma nessun consenso su quale fosse davvero peggio o se il telaio o il cablaggio fossero protetti. http://www.yesterdaystractors.com/cgi-bin/viewit.cgi?bd=nboard&th=848277

Il passaggio alla standarisation potrebbe essere stato guidato dal mercato degli accessori. L'uso crescente di componenti a semiconduttore (regolatori di tensione) significava che contava il modo in cui le parti erano collegate. Le automobili venivano spesso convertite in terra negativa per supportare apparecchiature radio realizzate con convenzioni di progettazione elettronica. La necessità di scegliere uno standard "qualsiasi standard" per le auto potrebbe essere stata esterna ai desideri delle esigenze di elettricità delle auto e guidata dalla convenienza commerciale. La qualità della scintilla viene menzionata di tanto in tanto, ma la polarità del telaio non avrebbe forzato l'uno o l'altro in quanto la bobina potrebbe essere collegata come richiesto.

— KalleMP
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Le prime autoradio a stato solido utilizzavano transistor PNP Ge dappertutto perché era tutto ciò che era disponibile al momento. Ciò rendeva più conveniente una terra positiva e potrebbe aver contribuito a ritardare le auto britanniche a diventare negative.

— Autistico,

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Bavaglino, per rispondere alla tua domanda: Sì, c'è un motivo elettrico per usare il telaio del veicolo come terra. Ecco un esempio: è necessaria una presa elettrica (spina Anderson, diciamo) sul retro del veicolo per alimentare un dispositivo che consuma 50 ampere e la lunghezza del cavo richiesta per raggiungere la spina è di 7 metri. Ora per calcolare la dimensione del cavo devi prendere anche la lunghezza del cavo di ritorno (negativo). Utilizzando i requisiti di esempio sopra con un'installazione a doppio cavo, cioè cavi positivi e negativi corrono verso la spina dalla batteria e basati su una tensione della batteria di 13,8 e una caduta di tensione di ~ 3% che fornisce una tensione di funzionamento di ~ 13,4 volt alla spina. Dovresti percorrere 14 metri di cavo 4/0 AWG (B&S). Considerando che usando il telaio del veicolo come terra dovresti percorrere solo 7 m di lunghezza di 5 AWG (B & S) più una breve lunghezza dal terminale negativo della spina allo chassis, diciamo ~ 1 metro, portando la lunghezza totale a 8 metri di 5 AWG contro 14 metri di 4/0 AWG, un enorme risparmio. Una buona idea è aggiornare i cavi di massa del telaio e del telaio dal terminale negativo della batteria poiché i cavi originali sono dimensionati in base al carico elettrico standard del veicolo e potrebbero non essere abbastanza pesanti da gestire un carico maggiore sulla terra del telaio.

— Nomade Grigio
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Ovviamente si tratta di un cavo di 5 AWG (B & S) lungo 7 metri dal terminale positivo della batteria

— Gray Nomad

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Non sono un ingegnere elettrico, ma mi sembra che il telaio sia effettivamente una terra adatta (indipendentemente dal fatto che sia collegato il lato negativo della batteria), quindi la solita spiegazione del motivo per cui dovremmo sempre scollegare il terminale NEGATIVO prima di lavorare sulla nostra auto è falso (vedi link sotto). Finché il cavo positivo è collegato, corriamo il rischio di cortocircuitare un numero qualsiasi di circuiti nel sistema. Ho bruciato abbastanza micce per imparare nel modo più duro.

Disconnessione dell'alimentatore

— Dennis
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Non è falso. Il problema è che se si disconnette prima il + si corre il rischio di collegare il + allo chassis mentre si esegue l'attività. Disconnessione: innanzitutto non si verifica questo problema. Allo stesso modo, quando si collega il jump jump si collega prima + in modo che se scivola e colpisce il telaio non importa perché non esiste un circuito completo.

— Transistor

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Per avere un ulteriore livello di sicurezza: se si perde qualsiasi connessione via cavo, cade sul telaio e lo mette in tensione, una corrente fluisce attraverso il corpo di qualcuno che lo tocca. Questo è un rischio elevato per le persone. Per evitare ciò, viene messo a terra.

— Spekulatius
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Penso che scoprirai che la maggior parte dei cablaggi automobilistici è a 12VDC, quindi un essere umano può toccare in modo sicuro entrambi i terminali di una batteria dell'auto. L'unica parte che è l'alta tensione (in un'auto non elettrica, non ibrida comunque) è il lato secondario del circuito di accensione - i fili della candela.

— Edward,

È vero, in genere preferirei semplicemente stare sul sicuro e tenerlo a terra. Un altro motivo è che i diversi alimentatori potrebbero potenzialmente essere superati nelle loro capacità se una corrente fluisce da un dispositivo all'altro attraverso lo chassis. Questo aumenta il rischio di fallimento.

— spekulatius,

Se il telaio fosse isolato ed entrasse in contatto con un filo, una persona dovrebbe contattare sia il telaio sia un percorso di ritorno alla sorgente di tensione per essere soggetto a qualsiasi corrente.

— Gbarry,