„Fail!”, over kapotte apparaten

Als je een apparaat of machine ontwerpt, moet je er als ontwerper altijd rekening mee houden dat het apparaat een keer spontaan kapot kan gaan. Bijvoorbeeld omdat de onderdelen of verbindingen verouderen.

Dat een apparaat bij een storing gerepareerd moet worden is iets waar je niets aan kunt doen. Maar je moet wel proberen te voorkomen dat er op het onverwachte moment iets ernstigs gebeurt, bijvoorbeeld dat het apparaat in het gezicht van de consument ontploft. En als het even kan dat er zo weinig mogelijk andere onderdelen ook kapot gaan.

Zekering

Daarom worden er aan apparaten onderdelen toegevoegd die zogezegd bij „normaal gebruik” geen nut hebben. Een voorbeeld dat de meeste mensen zullen kennen uit de Natuurkundelessen is de zekering: als er zich ergens in het apparaat een kortsluiting bevindt, zal de zekering als eerste kapot gaan om zo het apparaat te beschermen tegen meer schade.

Moderne electronica gebruikt veel minder stroom en is erg gevoelig, daarom is een zekering tegenwoording niet meer altijd even effectief. Op sommige plaatsen wordt in plaats van zekeringen een weerstand met een lage waarde (0Ω) en laag vermogen gebruikt: bij normaal functioneren van het apparaat doet dit onderdeel niets, maar wanneer er een grotere stroom gaat lopen zal de weerstand verbranden en zo duurdere onderdelen beschermen.

Industriëel ontwerp

Als het ontwerp van een apparaat op dit gebied goed is, dan merk je als consument waarschijnlijk niks van.

Hieronder een paar voorbeelden van problemen en hoe ze opgelost werden.

Computervoedingen

Een computervoeding maakt diverse spanningen tegelijkertijd en er kunnen veel verschillende storingen in zo’n voeding optreden. Maar de overige onderdelen van de computer zijn behoorlijk gevoelig voor verkeerde spanning. Normaal gesproken zitten er daarom in zo’n voeding extra onderdelen die er voor zorgen dat wanneer ooit een gedeelte van de voeding niet goed zou werken alle uitgangsspanningen laag blijven en/of er een flinke kortsluiting ontstaat zodat de (primaire) zekering springt.

Het vervangen van die zekering in een voeding is dus vaak niet een oplossing voor het werkelijke probleem.

CRT beeldbuizen

Je kent misschien nog wel de ouderwetse „CRT” beeldbuizen, waarop vroeger in een TV en in een computermonitor het beeld werd weergegeven.

In de jaren ‘60 waren dit ontzettend gevaarlijke onderdelen: wanneer er een ongelukje gebeurde en er iets aan de voorkant tegen de beeldbuis viel, zodat de beeldbuis implodeerde, dan zat de hele huiskamer onder de glasscherven.

Totdat iemand de „integral implosion protection” uitvond. Een doodsimpele stalen band rond de buitenkant van de beeldbuis bleek er voor te zorgen dat bij een ontploffing praktisch alle glassplinters binnen het apparaat zelf bleven.

Gloeilampen en spaarlampen

Gloeilampen hebben vaak een verzwakt plekje in de gloeidraad. Veel mensen denken dat het een complot van de fabrikanten is om lampen sneller te laten verslijten. Het is waar dat de levensduur van gloeilampen door het Phoebus kartel gestandaardiseerd is op 1.000 uur, maar toch is dit plekje vooral bedoeld als een soort zekering: het is namelijk best vervelend als elke keer dat er bij je in huis een gloeilamp versleten is deze spectaculair aan zijn einde komt en daardoor de hele electriciteitsgroep uitvalt.

Op WikiPedia vind je informatie over de beveiliging die in spaarlampen ingebouwd is. Veelvoorkomend probleem met de huidige beveiliging van spaarlampen is dat deze onder bepaalde omstandigheden veel te snel een eind aan het leven van de lamp maakt.

Voorwielvering in auto’s

De afgelopen jaren zijn er bij auto’s in Nederland veel problemen met vering. Bij oude auto’s gingen de voorveren nooit kapot, maar een aantal fabrikanten is er in geslaagd de kwaliteit zo ver te verlagen dat er bij nieuwe auto’s wel af en toe eentje breekt.

Dat is op zich nog niet erg, ware het niet dat er een kans is dat de gebroken veer zich in de voorband prikt en wanneer dit gebeurt op een snelweg dan geeft dat de inzittenden van de betreffende auto een tamelijk onprettig gevoel. De oplossing hiervoor die de fabrikanten aanbieden is dat ze een soort „schoteltje” monteren onder de veer, zodat de kans kleiner is dat de veer in de band prikt als hij breekt.

CV-ketels

Een bekend voorbeeld uit de jaren ‘80 van hoe het mis kan gaan juist door een beveiliging, is de beveiligingsmodule voor CV-ketels.

Deze module, van een bekende fabrikant, zorgt dat de gastoevoer gesloten blijft als de waakvlam nog uit is. Maar door een ontwerpfout bleek deze beveiligingsmodule in de praktijk onder bepaalde omstandigheden de gastoevoer juist open te zetten wanneer de waakvlam uit ging. Deze oorzaak ontdekte men pas na diverse ontploffingen van woningen.

Li-Ion accu’s

Een probleem dat nog steeds speelt, is de hoge mate van onveiligheid van Li-Ion accu’s. Dit is een moderne vorm van accu die in een klein volume een grote hoeveelheid energie kan opslaan.

Je hebt waarschijnlijk al vaker gehoord van een spontaan in brand vliegende laptop of Nokia of Apple telefoon. Dat komt dan door een interne kortsluiting in de Lithium-Ion accu van het apparaat.

Als je weet waar de zwakke plek van een bepaalde accu zit, is een zelfs klein tikje al genoeg om deze te laten ontbranden: alle opgeslagen energie komt dan ineens vrij – met veel hitte, rook en vuur. Tientallen voorbeelden van mensen die dit uitproberen vind je op YouTube.

Doorontwikkeling van accutechniek zou er dan ook op gericht moeten zijn dat de opgeslagen energie onder alle omstandigheden LANGZAAM vrijgegeven wordt. Voor elektrische auto’s zouden we het liefst accu’s gebruiken met een nòg hogere energiedichtheid dan Li-Ion. Een van de problemen die opgelost moet worden is dat je bij een aanrijding niet binnen een seconde in een vlammenzee zit.

De reden dat je een mobiele telefoon niet bij de benzinepomp mag gebruiken zit hem ook voornamelijk in de accu. Bij telefoons met een verwisselbare accu kunnen namelijk vonkjes ontstaan op de plaats waar de accu contact maakt. Van sommige telefoons wordt daarom een „intrinsically safe” versie gemaakt, wat in de praktijk betekent dat de accu niet verwisselbaar is.

All-IP

Een andere toepassing voor accu’s is als noodstroom voor het netwerk dat binnenkort het oude analoge telefonienetwerk gaat vervangen.

In Amerika plaatst AT&T kastjes voor breedbandtoegang in de straten, die voor noodstroom voorzien zijn van Li-Ion accu’s. En daarvan zijn er de afgelopen tijd een paar spontaan in vlammen opgegaan (zie Google Groups, tmcnet.com).

Het bedrijf dat deze accu’s destijds geleverd heeft is nog niet zo lang geleden failliet gegaan. Nu worden al deze Li-Ion accu’s door AT&T vervangen door klassieke loodaccu’s.

Terugroepakties

Veel mensen denken dat er altijd een landelijke terugroepaktie georganiseerd zal worden, wanneer een product een ontwerpfout heeft. Maar dat is meestal niet het geval! In de praktijk worden er, vooral voor duurdere apparaten, vaak alleen terugroepakties georganiseerd wanneer er sprake is van letterlijk levensgevaar als gevolg van deze fout.

Links

• Philips Senseo terugroepaktie groot succes (Eindhovens Dagblad)