Pourquoi le châssis est-il utilisé comme masse dans les circuits électriques automobiles

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L'électronique automobile utilise généralement le châssis métallique comme connecteur de masse négatif pour les circuits CC. Évidemment, cela économise quelque chose sur le câblage. Y a-t-il une raison électrique à cette approche?

(Je ne demande pas pourquoi négatif au lieu de positif, mais pourquoi cadre métallique au lieu de fil.)

bavoir
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C'est un énorme blob conducteur avec probablement l'équivalent d'une très très faible impédance .. et oui, il peut être utilisé pour économiser beaucoup de fils de retour à la terre
KyranF
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Et certaines voitures sont un terrain positif. Vous ne vous souvenez plus lequel: de vieilles VW?
Brian Drummond
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Avez-vous déjà eu ce problème ennuyeux de «fil de masse lâche» auparavant, dans les platines d'essai, etc.? Enfin pas avec une voiture! Il suffit de le boulonner là-dedans! Elle sera bonne camarade!
KyranF
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@KyranF Je dois être en désaccord, malheureusement. Il y a des dizaines (ou plus) de terrains dans une voiture et quand l'un d'eux se détache, cela peut causer toutes sortes de problèmes étranges. Sous le tableau de bord (de nombreux fils) et la sangle de sol fixant le bloc moteur au châssis sont courantes dans les voitures plus anciennes. Bleh. Tant de douleur, et cela semble se produire beaucoup plus souvent que des problèmes avec l'autre côté.
Spehro Pefhany

Réponses:

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Il n'y a pas de raison électrique, mais plutôt une raison de poids. En utilisant la structure métallique existante comme sol, il réduit efficacement le nombre de fils d'environ la moitié, et économise donc beaucoup de poids. (Par exemple, sinon chaque feu arrière devrait avoir deux fils au lieu d'un.)

N'oubliez pas non plus que certaines charges électriques d'une automobile consomment beaucoup de courant. Un démarreur, par exemple, utilise très couramment un fil 0 AWG qui pèse environ 0,5 kg / m.

Fait intéressant, bien que ce ne soit pas votre question, le choix du négatif par rapport au positif est entièrement arbitraire. En fait, dans les années 1960, Volkswagen a utilisé un système de «mise à la terre positive» de 6 V pour la Cox jusqu'à environ 1967, date à laquelle ils sont finalement passés au système de mise à la terre négative de 12 V qui est standard aujourd'hui.

Edward
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La protection galvanique contre la corrosion peut présenter certains avantages à utiliser le sol comme négatif, la corrosion se produira sur le corps et non sur le câblage chargé positivement. Le châssis étant également mis à la terre, il n'y a presque aucune chance de rebond ou de boucles de terre car tous les systèmes ont une connexion de terre à point unique / étoile.
KalleMP
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@KalleMP, je pense que vous avez obtenu la protection contre la corrosion à l'envers. Je reçois toute la corrosion sur ma borne positive de la batterie, pas sur ma carrosserie. C'est ce qu'on appelle également la protection cathodique. Ce fut mon premier hit, rroc.org.au/wiki/index.php?title=Technical:Polarity
George Herold
@KalleMP, mais un châssis positif fournit la même connexion commune à faible impédance, donc n'a-t-il pas le même manque de boucles de "masse" qu'un châssis négatif? Je ne vois pas comment la polarité affecte les boucles de masse.
cristoper
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@cristoper Tout à fait raison, la partie au sol n'est pas pertinente pour les problèmes de boucle de terre, c'est la partie commune qui aide à cette partie. Une mise à la terre positive fournirait les mêmes avantages, car tous les accessoires étaient également mis à la terre et pouvaient facilement être connectés à leur boîtier.
KalleMP
@GeorgeHerold J'ai peut-être en effet eu le problème de la corrosion en arrière, mais cela peut toujours être lié aux raisons du choix du sol négatif. Partout où la corrosion s'est produite, il a pu être décidé qu'avec une mise à la terre positive, elle était au mauvais endroit. Voir aussi la réponse que j'ai faite ci-dessous pour des liens pour développer la confusion
KalleMP
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Plus vous utilisez de fils, plus vous avez de fils qui peuvent échouer. Plus vous avez de fils susceptibles de tomber en panne, plus il est probable que quelque chose va cesser de fonctionner. Il n'y a vraiment aucun moyen (pour autant que je sache) que le châssis tombe en panne électroniquement, ce qui n'empêchera pas non plus les choses de fonctionner pour d'autres raisons plus importantes, donc en utilisant le châssis, vous diminuez le nombre de façons possibles pour votre voiture, ou certaines composant de celui-ci, peut cesser de fonctionner.

Saidoro
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Ironiquement, cela est venu parce que j'ai eu un échec de connexion du châssis sur ma remorque de bateau. La remorque est de type pivotante et seul un boulon rouillé relie la section avant à l'arrière. Le fil de terre était à l'avant et les lumières à l'arrière. Lorsqu'on les tirait, la connexion était parfois perdue lorsque les sections rebondissaient et les lumières vacillaient. Depuis, j'ai attaché un fil de terre plus long et déplacé le point de fixation sur la section arrière du châssis.
dossard
Une multitude de problèmes ennuyeux et difficiles peuvent survenir avec une sangle de masse manquante ou corrodée entre le moteur et le châssis; tout, des ratés aléatoires aux batteries mortes aux feux arrière vacillants.
Edward
Le câblage de la remorque devrait être un exemple de la façon dont éviter d'avoir des fils est un avantage. Il semble que chaque printemps, je découvre qu'un rongeur a utilisé la moitié du câblage de ma remorque pour une collation.
whatsisname
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Bien que les autres réponses convaincantes soient correctes, je devrais ajouter la réponse vraiment vraiment évidente, qui étant donné qu'il s'agit d'un site axé sur l'ingénierie, aurait dû être mentionné maintenant.

COÛT

L'industrie automobile est très compétitive, avec des marges de rasoir minces et un environnement exigeant pour fonctionner. Et le cuivre est très cher.

espace réservé
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C'est en réponse à mon commentaire ci-dessus qui ne rentrerait pas dans un commentaire.

Il essaie également d'offrir un lien vers un bon résumé de la question principale, puis un peu d'histoire pour clarifier le problème de terrain négatif vs positif que je pensais à tort être clair.

Dans ce premier lien, l'auteur explique clairement les raisons et les avantages de l'utilisation du châssis comme point de mise à la terre commun et également la meilleure façon de l'utiliser et quand ne pas le faire. En termes simples, le châssis est un bon point de référence de tension commune à faible résistance. http://www.w8ji.com/negative_lead_to_battery.htm

De nombreux sites semblent indiquer que la mise à la terre positive était utilisée pour empêcher la corrosion des fils à l'époque d'une isolation moins efficace. http://lajagclub.com/the-argument-for-positive-ground/ http://www.jalopyjournal.com/forum/threads/why-neg-ground-vs-pos-ground.497935/

Wikipédia a un petit extrait de discussion concernant le choix de la polarité mentionné sur une page de discussion, mais les informations sur les boues de radiateur ne sont plus dans la page de la batterie automobile car elles peuvent ne pas être vérifiables. https://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Reference_desk/Archives/Science/2010_October_4#Six_volt_automotive_systems

De nombreuses références plus vagues indiquent que la corrosion a été une préoccupation, mais aucun consensus n'a été trouvé quant à savoir laquelle était vraiment pire ou si le châssis ou le câblage était protégé. http://www.yesterdaystractors.com/cgi-bin/viewit.cgi?bd=nboard&th=848277

Le passage à la standardisation a peut-être été provoqué par le marché des accessoires. L'utilisation croissante de composants semi-conducteurs (régulateurs de tension) signifiait que la façon dont les pièces étaient connectées importait. Les voitures étaient souvent converties en terre négative pour prendre en charge les équipements radio conformes aux conventions de conception électronique. La nécessité de choisir une norme «toute norme» pour les voitures peut avoir été externe aux désirs des besoins en électricité de la voiture et motivée par la commodité commerciale. La qualité de l'étincelle est mentionnée occasionnellement mais la polarité du châssis ne l'aurait pas forcé à être l'un ou l'autre car la bobine pourrait être connectée selon les besoins.

KalleMP
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Les premiers autoradios à semi-conducteurs utilisaient des transistors PNP Ge partout parce que c'était tout ce qui était disponible à l'époque. Cela a rendu la terre positive plus pratique et a peut-être contribué à ce que les voitures britanniques soient en retard pour passer à la terre négative.
Autistique du
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Bavoir, Pour répondre à votre question: Oui, il y a une raison électrique à utiliser le châssis du véhicule comme sol. Voici un exemple: vous avez besoin d'une prise électrique (prise Anderson, par exemple) à l'arrière de votre véhicule pour alimenter un appareil qui tire 50 ampères et la longueur de câble requise pour atteindre la prise est de 7 mètres. Maintenant, pour calculer la taille du câble, vous devez également tenir compte de la longueur du câble de retour (négatif). En utilisant les exemples d'exigences ci-dessus avec une installation à deux câbles, c'est-à-dire que des câbles positifs et négatifs relient la fiche à la batterie et sur la base d'une tension de batterie de 13,8 et d'une chute de tension de ~ 3% donnant une tension de travail de ~ 13,4 volts à la fiche. Vous devez exécuter 14 mètres de câble 4/0 AWG (B&S). Alors que si vous utilisiez le châssis du véhicule comme sol, il vous suffirait de courir sur une longueur de 7 m de 5 AWG (B & S) plus une courte longueur entre la borne négative de la prise et le châssis, disons ~ 1 mètre, ce qui porte la longueur totale à 8 mètres de 5 AWG contre 14 mètres de 4/0 AWG, une économie énorme. Une bonne idée est de mettre à niveau les câbles de masse de la carrosserie et du châssis à partir de la borne négative de la batterie, car les câbles d'origine sont dimensionnés en fonction de la charge électrique standard du véhicule et peuvent ne pas être suffisamment lourds pour supporter une charge accrue sur la masse du châssis.

Nomade gris
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Bien sûr, il s'agit d'un câble de 7 mètres de câble 5 AWG (B & S) de la borne positive de la batterie
Grey Nomad
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Je ne suis pas ingénieur électricien, mais il me semble que si le châssis est en effet une masse appropriée (que le côté négatif de la batterie soit connecté ou non), alors l'explication habituelle pour laquelle nous devrions toujours déconnecter la borne NÉGATIVE avant travailler sur notre voiture est faux (voir lien ci-dessous). Tant que le câble positif est connecté, nous courons le risque de court-circuiter un certain nombre de circuits dans le système. J'ai fait sauter suffisamment de fusibles pour apprendre à la dure.

Déconnexion de l'alimentation

Dennis
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Ce n'est pas faux. Le problème est que si vous déconnectez d'abord le +, vous courez le risque de ponter le + vers le châssis tout en effectuant la tâche. Déconnexion - d'abord ne souffre pas de ce problème. De même, lorsque vous attachez des câbles de saut, vous connectez + en premier afin que s'il glisse et frappe le châssis, cela n'aura pas d'importance car il n'y a pas de circuit complet.
Transistor
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Pour avoir un niveau de sécurité supplémentaire: Si des connexions de câbles se perdent, tombent sur le châssis et le mettent sous tension, un courant circule dans le corps de quelqu'un qui le touche. C'est un risque élevé pour les gens. Pour éviter cela, il est mis à la terre.

spekulatius
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Je pense que vous constaterez que la plupart des câbles automobiles sont en 12VDC, donc un humain peut toucher en toute sécurité les deux bornes d'une batterie de voiture. La seule partie à haute tension (dans une voiture non électrique et non hybride de toute façon) est le côté secondaire du circuit d'allumage - les fils de la bougie.
Edward
Certes, en général, je préfère rester du bon côté et le garder à la terre. Une autre raison est que différentes alimentations pourraient potentiellement être dépassées dans leurs capacités si un courant circule d'un appareil à l'autre via le châssis. Cela augmente le risque d'échec.
spekulatius
Si le châssis était isolé et qu'il entrait en contact avec un fil, une personne devrait contacter à la fois le châssis et un chemin de retour vers la source de tension afin d'être soumise à tout courant.
gbarry