การกำจัดสัญญาณรบกวนวิทยุจากที่ชาร์จของ Apple
(substack.com/oh8hub)- ระหว่างใช้ MagSafe Charger สำหรับรถยนต์ พบสัญญาณรบกวนที่ทำให้การสแกนย่าน 2m 145MHz ของวิทยุสมัครเล่นหยุดลง และมีเสียงรบกวนผ่านสเควลช์เข้ามา
- เมื่อสัญญาณชาร์จไร้สาย 105–205kHz รวมกับสายเชื่อมต่อ สายอาจทำงานเหมือนเสาอากาศและแผ่ความถี่หลักรวมถึงฮาร์มอนิกออกมาได้
- พบสัญญาณรบกวนไม่ใช่แค่ที่ 145MHz แต่ยังที่ ย่านความถี่อากาศยานประมาณ 124MHz ด้วย จึงอาจกระทบผู้ใช้วิทยุ VHF
- การทดลองแก้ปัญหาใช้ snap-on ferrite mix 31 พันรอบสาย USB เพื่อเพิ่มการลดทอน โดยชิ้นส่วนที่ใช้คือ Fair-Rite 0431167281 ราคา 2.21€
- ในรูปแบบที่ พันสาย 3 รอบ ไม่สามารถทำให้ปัญหาเกิดซ้ำด้วยวิทยุพกพาได้แล้ว แต่ยังน่าเสียดายที่หลังซื้อผลิตภัณฑ์ราคา 40€ แล้วยังต้องเสริมด้วยชิ้นส่วนแยกต่างหาก
สัญญาณรบกวน VHF ที่พบในรถยนต์
- ปัญหาเกิดขึ้นขณะพยายามติดตั้ง Apple MagSafe Charger บนแท่นยึดในรถ เพื่อใช้การชาร์จไร้สายร่วมกับระบบนำทาง
- ขณะที่ทรานซีฟเวอร์พกพาวิทยุสมัครเล่นในรถกำลังมอนิเตอร์ความถี่ท้องถิ่น การสแกนหยุดที่ ย่าน 2m 145MHz และมีเสียงรบกวนแรงผ่านสเควลช์เข้ามา
- พบสัญญาณรบกวนวิทยุลักษณะคล้ายกันที่ ความถี่อากาศยานประมาณ 124MHz ด้วย
- ผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานตามสเปก Apple MagSafe และ Qi charging จะป้อนสัญญาณความถี่สูง 105–205kHz เข้าคอยล์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก แล้วอุปกรณ์ที่ถูกชาร์จจะแปลงสนามนั้นเป็นไฟฟ้า
- ในขั้นตอนนี้ หากสายเชื่อมต่อทำงานเหมือน เสาอากาศ ก็อาจแผ่ความถี่หลักและฮาร์มอนิกหลายลำดับออกมาได้
การทดลองลดทอนด้วยเฟอร์ไรต์
- ทางแก้ที่ดีที่สุดคือให้ผู้ผลิต ชีลด์ สัญญาณรบกวนอย่างเหมาะสมตั้งแต่ระดับผลิตภัณฑ์ แต่สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ซื้อมาแล้ว จึงลองเพิ่มการลดทอนที่ฝั่งสายเคเบิลแทน
- วิธีทดลองคือพันสายที่เป็นปัญหารอบ ferrite bead ที่เลือกอย่างเหมาะสมเพื่อลดสัญญาณรบกวน
- ชิ้นส่วนที่ใช้คือ Fair-Rite snap-on ferrite 0431167281 วัสดุ mix 31 ราคา 2.21€
- เกณฑ์ในการเลือกคือเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีอิมพีแดนซ์สูงบริเวณ 145MHz ซึ่งเป็นจุดที่เกิดปัญหาหรือไม่
- ตรวจสอบกราฟใน datasheet ช่วง 100–200MHz โดยเฉพาะบริเวณ 145MHz
- N=1, N=2, N=3 หมายถึงจำนวนรอบที่พันสายผ่านเฟอร์ไรต์ และในการทดลองใช้แบบ พัน 3 รอบ
- แม้สายจะพันได้ถึง 5 รอบ แต่ความยาวที่เหลือจะสั้นลง จึงเลือกรูปแบบพัน 3 รอบ
- ตาม datasheet อิมพีแดนซ์บริเวณ 145MHz อยู่ในช่วงที่ลดลงอย่างรวดเร็ว แต่ยังอยู่ราว 1000Ω และหากเชื่อสเปกของผู้ผลิต การพันเพียง 2 รอบก็น่าจะเพียงพอ
- หลังการทดลอง ไม่สามารถทำให้ปัญหาเกิดซ้ำด้วยวิทยุพกพาได้อีก และในภาพหน้าจอเปรียบเทียบ สไปก์ที่ใหญ่ที่สุดก็ลดลงด้วย
- ยังมีประเด็นคาใจว่าหลังซื้อผลิตภัณฑ์ราคา 40€ แล้วยังต้องเสริมด้วยชิ้นส่วนราคาเกิน 2€ และมีข้อไม่พอใจต่อเนื่องว่า Apple น่าจะสามารถแก้ได้ด้วยวิธีที่ถูกกว่าและซ่อนอยู่ภายใน
- ยังไม่ได้ยืนยันว่ามาตรการนี้เปลี่ยนแปลง ประสิทธิภาพ ของที่ชาร์จหรือไม่
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นบน Hacker News
ถ้าสัญญาณรบกวนไร้สายนี้ไปอยู่ใน ย่านความถี่การบิน (ประมาณ 124MHz) ด้วย ก็สงสัยว่าผลิตภัณฑ์นี้ผ่านการรับรอง FCC มาได้อย่างไร
อยากลองหาดูว่าเลขรับรอง FCC คืออะไร และใครเป็นผู้ทดสอบ
ถ้า RF หลุดออกจากที่ชาร์จแล้วเข้าไปในสาย USB ก็ถือว่าออกแบบแย่มาก ไฟในสาย USB เป็นกระแสตรง จึงไม่ควรมีองค์ประกอบ RF ที่มีนัยสำคัญ และภาคจ่ายไฟควรมี เฟอร์ไรต์บีดและคาปาซิเตอร์ เพื่อจัดการเรื่องนี้
ถ้าการกรองอยู่ใกล้ภาคจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ก็จะจัดการสัญญาณรบกวนได้ง่ายกว่ามาก และโดยปกติแล้วเฟอร์ไรต์บีดขนาดเล็กแบบติดตั้งบนผิวบอร์ดก็เพียงพอ แต่เมื่อมันหลุดออกไปตามสายภายนอกแล้ว การกรองจะยากขึ้น
นี่เป็นปัญหาเก่าของ Apple เคยมีรายงานในปี 2013 จากนักบินที่ชาร์จ iPad บนเครื่องบินด้วย: https://pointsforpilots.blogspot.com/2013/06/radio-interfere...
ดูเหมือนว่าที่ชาร์จน่าจะอยู่ค่อนข้างใกล้วิทยุ และการสูญเสียเส้นทางในอวกาศว่างแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทาง ดังนั้นแค่ห่างออกไปเล็กน้อยก็แทบจะมองข้ามได้แล้ว
ถ้าเสาอากาศอยู่ใกล้ที่ชาร์จ เช่น ในกรณีนี้อยู่ภายใน 2m ซึ่งเท่ากับหนึ่งความยาวคลื่น ก็อาจอยู่ใน สนามใกล้ ได้ แบบนั้นจะมีพลังงานเพิ่มเติมส่งผ่านที่ไม่ถึงสนามไกล และการคัปปลิงยังอาจส่งผลต่อการทำงานของอุปกรณ์เองด้วย
ดูจากรายงาน FCC แล้ว การปล่อยคลื่นแบบแผ่รังสีสอดคล้องกับข้อกำหนด FCC Class B อย่างสมบูรณ์
อุปกรณ์วิทยุสมัครเล่นสมัยใหม่มีเครื่องรับที่ไวมาก จึงได้ยินสัญญาณรบกวนสารพัดอย่างได้ง่ายแม้จากอุปกรณ์ดิจิทัลที่ปฏิบัติตาม Part 15 อย่างครบถ้วน เมื่อแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งแพร่ไปแทบทุกที่ หลายคนที่ไม่ได้อยู่ในชนบทจึงแทบใช้งานวิทยุ HF ไม่ได้แล้ว
ไม่ได้อ่านรายงานทั้งหมด และก็ไม่มีความเชี่ยวชาญด้าน RF
แย่มาก เท่าที่รู้ แหล่งจ่ายไฟของ Apple มักผลิตโดย Delta ซึ่งเป็นระดับท็อป จึงยิ่งแปลกเข้าไปใหญ่
เมื่อมีการ สวิตชิ่ง จากกระแสตรงเหมือนอุปกรณ์นี้ ทุกช่วงเวลาขาขึ้นและขาลงจะสร้างองค์ประกอบความถี่สูงมากขึ้นมา เป็นองค์ประกอบที่เร็วกว่า period หรือความถี่สวิตชิ่งมาก และประเด็นสำคัญคือมันขึ้นลงเร็วแค่ไหน
ถ้าสวิตช์สิ่งใดก็ตามที่มีอินดักแตนซ์อย่างรวดเร็ว ก็จะเกิด RF
ทางเลือกที่ดีกว่ามากคือ แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น ที่มีหม้อแปลงอยู่ข้างใน และจึงหนักกว่ามาก
ถ้าเป็นนักวิทยุสมัครเล่น ก็น่าประหลาดใจมากที่นี่เป็นครั้งแรกที่ต้องใส่ โช้ก กับอะไรสักอย่าง
ดูเหมือนคงไม่ได้ใช้ HF มากนัก ถ้าใช้เยอะก็น่าจะซื้อเฟอร์ไรต์มาเป็นถุงแล้ว
ตัวที่ชาร์จ MagSafe เองอาจแย่จริง ๆ ก็ได้ แต่ถ้าเสียบเข้ากับคอมพิวเตอร์หรือที่ชาร์จห่วย ๆ ก็มีความเป็นไปได้สูงว่าเป็นสัญญาณรบกวนความถี่วิทยุที่วิ่งออกมาจากคอมพิวเตอร์ผ่านสายเท่านั้น
ในห้องวิทยุของผม อุปกรณ์ USB เป็นตัวการที่แย่ที่สุด สาย USB ส่วนใหญ่เรียกได้ว่าเป็นเรื่องตลกล้วน ๆ
เวลาส่งสัญญาณบนย่าน 20m ประตูโรงรถ LiftMaster ตัวเก่าบางครั้งจะเปิดเอง หลังจากพันเฟอร์ไรต์กับสายทุกเส้นถึงจะหยุด
ในรูปเห็นของที่ดูเหมือน MagSafe puck แต่มีชิ้นพลาสติกสีดำอะไรบางอย่างเสียบอยู่ด้วยเหตุผลบางอย่าง
แน่ใจจริง ๆ หรือว่าเป็น MagSafe puck ของแท้? ในบทความไม่ได้ยืนยันเรื่องนั้น
น่าเสียดายที่สินค้าลอกเลียนแบบของ Apple พบได้ทั่วไปมาก โดยเฉพาะบน Amazon ถ้าไม่ได้ซื้อจากผู้ขายที่เชื่อถือได้โดยตรง ก็มีโอกาสไม่น้อยที่จะเป็นของปลอม อะแดปเตอร์ชาร์จสีขาวก้อนเล็ก ๆ ก็ถูกทำสำเนาเยอะมาก เมื่อคิดถึงราคาของ Apple แล้ว มันคุ้มสำหรับคนทำของปลอม
เมื่อดูจากคุณภาพวิศวกรรมตามปกติของ Apple นั่นคือข้อสันนิษฐานแรก หรือไม่ก็อาจเป็นปัญหาที่ แหล่งจ่ายไฟ อย่างที่ Bloggie คาดไว้
น่าสนใจตรงที่พบสาเหตุแล้วและแก้ได้ด้วยเฟอร์ไรต์บีดธรรมดา
แต่ผมคิดว่าไม่มีทางที่สินค้าประเภท MagSafe puck จะไม่มีของปลอม การตัดความเป็นไปได้นั้นออกแล้วฟันธงว่าเป็น “ขยะ” ดูไม่ยุติธรรม
ผู้เขียนต้นฉบับดูเหมือนเป็นชาวฟินแลนด์จากสัญญาณเรียกขานขึ้นต้น OH และหน่วยงานกำกับดูแลที่นั่นอาจสนใจสัญญาณรบกวนที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ราคาถูกสร้างในย่านวิทยุสมัครเล่น
ในฐานะนักวิทยุสมัครเล่นเหมือนกัน ผมรับประกันได้ว่า FCC ไม่สนใจ สัญญาณรบกวน ถ้าอุปกรณ์พวกนี้สร้างปัญหาให้เฉพาะนักวิทยุสมัครเล่น
ถ้าทดสอบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งราคาถูกและอุปกรณ์อื่น ๆ ทั้งหมดจริง ๆ จากมุมมอง RF คงแทบไม่มีผลิตภัณฑ์ไหนที่เงียบหรือถึงขั้นผ่านมาตรฐานเลย
เพียงแต่มหาชนส่วนใหญ่ไม่ได้รับผลกระทบจากเรื่องพวกนี้ จึงไม่มีกลุ่มผลประโยชน์ที่จะผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงจริง ๆ
อย่างไรก็ตาม ผมไม่คิดว่าอุปกรณ์นี้ละเมิดขีดจำกัดอย่างเป็นทางการ ปัญหาของผู้เขียนคือเขาต้องการอุปกรณ์ที่เงียบกว่าขีดจำกัดที่อนุญาตมาก
ถ้าหมายความว่า “เกือบทั้งหมด” ของแหล่งจ่ายไฟในตลาดไม่เป็นไปตามมาตรฐานจริง ๆ นั่นก็ผิด ผมเคยทำการทดสอบความสอดคล้องตามมาตรฐานมาพอสมควร จริงอยู่ที่หาแหล่งจ่ายไฟแบบสุ่มที่ไม่ผ่านมาตรฐานได้ แต่ไม่ใช่ว่าทุกเจ้าปลอมผลทดสอบและผ่านการรับรองแบบโกหก การทดสอบเกิดขึ้นจริง
นั่นดูไม่น่าใช่ที่ชาร์จ MagSafe เป็น ที่ชาร์จ USB-C NFC มากกว่า
จะชี้ให้เห็นว่ามันแย่ทุกด้านก็ได้ แต่ไม่จำเป็นต้องยอมรับว่ามันเกี่ยวข้องกับ MagSafe น่าจะใกล้เคียงกับที่ชาร์จ Qi ที่แต่งหน้าตาแบบ Apple มากกว่า
https://en.wikipedia.org/wiki/MagSafe_(wireless_charger)
เดิมทีหมายถึงเฉพาะของที่ใช้ชาร์จแล็ปท็อป แต่ตอนนี้ด้านหลัง iPhone มีวงแหวนแม่เหล็กสำหรับจุดประสงค์นี้แล้ว ก็เลยมีที่ชาร์จ MagSafe สำหรับ iPhone ด้วย
เกี่ยวกับประเด็นนี้ Mac Studio มีปัญหา กระแสไหลพุ่งตอนเริ่มจ่ายไฟ ขนาดใหญ่เมื่อเสียบปลั๊กไฟ
ที่คอนเน็กเตอร์ไฟเกิดอาร์กแรงถึงขั้นทำให้ RCD 30mA ในบ้านตัด และเกิดซ้ำได้กับอุปกรณ์หลายเครื่อง รวมถึงวงจรไฟฟ้าต่าง ๆ กันในบ้านและสำนักงาน
ส่วน RCD จะทำงานก็ต่อเมื่อมีกระแสไหลอย่างมีนัยสำคัญระหว่างสายไฟมีแรงดันกับกราวด์ โดยปกติคือเกิน 30mA อุปกรณ์เฉพาะทางอาจต่ำกว่านี้ และ RCD ชั้นบนอาจสูงกว่านี้ มันไม่สนใจกระแสที่ไหลระหว่างสายไฟมีแรงดันกับสายนิวทรัลเลย
อย่างไรก็ตาม กระแสไหลพุ่งตอนเริ่มจ่ายไฟ อาจทำให้ระบบป้องกันกระแสเกินที่มักรวมอยู่ใน RCD ส่วนใหญ่ทำงานได้ หากคาปาซิเตอร์บัฟเฟอร์มีขนาดใหญ่พอ ระบบป้องกันนี้มักไวขึ้นเมื่อเก่าลง และเป็นปัญหาที่พบบ่อยในเบรกเกอร์เก่า
อีกอุปกรณ์ที่อาจทำงานได้คืออุปกรณ์ตรวจจับอาร์กฟอลต์ AFDD ยังถือว่าค่อนข้างใหม่ และในกฎระเบียบไฟฟ้าหลายแห่งยังไม่บังคับใช้ แต่ถ้ามีงบก็ควรอัปเกรดตู้ไฟ อุปกรณ์เหล่านี้ช่วยชีวิตคนได้
ดูเหมือนจะเป็นปัญหาที่พบบ่อย เลยสบายใจขึ้นแล้ว
ผมไม่ค่อยรู้เรื่องอิเล็กทรอนิกส์ เลยสงสัยว่านี่เป็นข้อบกพร่องแบบหนึ่งหรือเป็นการออกแบบแหล่งจ่ายไฟที่ไม่ดี
ในวิชาแคปสโตนระดับปริญญาตรีด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เคยมีปัญหาคล้ายกัน การเชื่อมต่อ serial ไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์มีข้อมูลขยะสุ่ม ๆ เข้ามาตลอด
อยู่มาวันหนึ่งพอย้ายแล็ปท็อปแล้วมันก็หยุด
สายชาร์จพาดผ่านเหนือสายบัส serial และกลายเป็นว่าที่ชาร์จ Apple สื่อสารกับแล็ปท็อปด้วยโปรโตคอล serial เรากำลังเจอ crosstalk อยู่นั่นเอง
หลายปีก่อนเคยได้ยินว่า Steve Jobs ไม่ยอมให้ใส่โช้กบนสายเคเบิล เพราะเขาว่ามันดูไม่สวย
นี่อาจเป็น ปัญหาเรื้อรัง มาตลอดตราบเท่าที่ Apple มีอยู่หรือเปล่า?
คุณอยากให้สายทุกเส้นมีโช้กเพิ่ม เพียงเพราะนักวิทยุสมัครเล่นอาจเอาผลิตภัณฑ์ไปใช้ที่ไหนสักแห่งหรือ?
ผู้เขียนบทความนี้ไม่ได้บอกว่าอุปกรณ์ละเมิดขีดจำกัดของ FCC แต่บอกว่ามันปล่อยสัญญาณออกมามากพอที่วิทยุที่ไวมากจะรับได้
การโกรธบริษัทที่ขายผลิตภัณฑ์ซึ่งเป็นไปตามขีดจำกัดนั้นไม่สมเหตุสมผล คนนี้แค่ต้องการระดับที่ต่ำกว่าขีดจำกัดทางการ และกำลังจูนวิทยุไปที่ความถี่นั้นอยู่ข้าง ๆ พอดี
ตอนเคยทำงานที่ Broadcom ผมเคยโชว์เดโมที่ดีให้เพื่อนร่วมงานดู
ผมลากสาย serial ยาว ๆ จากดองเกิล USB-to-serial ไปยังบอร์ด embedded บนโต๊ะ และสายนั้นพาดผ่านใต้จอ LCD บนจอมีลายเส้นประหลาดกับสัญญาณรบกวน
เดโมคือ “ดูสิว่าเมื่อหนีบ เฟอร์ไรต์บีด นี้เข้ากับสาย serial แล้วอาร์ติแฟกต์บนจอหายไป”
สมมติฐานของต้นโพสต์ที่ว่าสิ่งนี้เกิดจากผลิตภัณฑ์ Apple อาจผิดก็ได้
การแผ่สัญญาณอาจเป็นผลจาก สัญญาณรบกวนของอุปกรณ์จ่ายไฟ ที่แพร่ไปตามสายเคเบิล ผลิตภัณฑ์ Apple อาจสร้างโหลดที่ทำให้อุปกรณ์จ่ายไฟปล่อยสัญญาณรบกวนที่ความถี่นั้นออกมา
โดยปกติ Apple ทำสิ่งที่ควรทำไว้อย่างถูกต้อง