Hur man väljer en hållare för knappcellsbatterier för maximal stöt- och vibrationstålighet och enkelt batteribyte

Litiumceller som CR2032 finns i en mängd olika bärbara elektroniktillämpningar, varav många kräver batteribyte. För att vara användarvänliga måste konstruktörerna se till att knappcellerna monteras i batterihållare som gör det enkelt och snabbt att byta batteriet. Samtidigt måste batterihållaren ha en gedigen konstruktion som upprätthåller en god anslutning till batteriet även vid stötar och vibrationer. Knappcellshållaren måste även hålla fast knappcellen och skydda mot oavsiktliga kortslutningar.

På tillverkningssidan, måste fästena för knappcellen vara utformade för produktion med automatiserad plockning och placering med en tydlig separation av anslutningarna. Montering av knappcellshållarna bör kunna ske med antingen ytmontering eller genomgående hålmontering.

Artikeln beskriver konceptet bakom dessa batterihållare, deras unika egenskaper och fördelar samt designöverväganden vid val av hållare för knappcellsbatterier. Därefter presenteras och visas hur man tillämpar knappcellshållarserien Snap Dragon från Memory Protection Devices(MPD) som använder ett icke-ledande, snäppbart lock för att lösa konstruktörernas problem.

Konceptet Snap Dragon

För att hantera dessa konstruktionskrav introducerades serien Snap Dragon av MPD, en helt ny kategori av knappcellshållare. Dessa ökar tillförlitligheten för knappcellshållare med öppen överdel betydligt, genom användning av ett låsbart, snäppbart lock som förhindrar att stötar, vibrationer och fall får battericellen att lossna eller orsaka intermittenta anslutningar. För att uppfylla kraven på användarvänlighet kan locket fortfarande tas bort med ett "snäpp", vilket gör det möjligt att snabbt och enkelt byta batteriet.

Vid tillverkning, är tål enhetens sockel av flytande kristallpolymer (LCP) omsmältningslödning vid höga temperaturer. Det snäppbara locket är inte bara konstruerat för att vara enkelt att använda, utan det är även tillverkat av ett polypropenmaterial som gör att det är starkt och flexibelt nog för att tillåta flera batteribyten över tid. Även med dessa funktioner har Snap Dragon-hållarna en mycket låg profil och lägger vanligtvis bara till en millimeter (mm) för knappcellsbatteriet ovanför kretskortet.

Vid en närmare granskning, har hållaren Snap Dragon för knappcellsbatterier, en tvådelad konstruktion som består av en batterihållare med snäppfäste och en sockel, som tillsammans håller fast battericellen (figur 1).

Figur 1: Batterihållaren Snap Dragon för knappcellsbatterier, har en tvådelad konstruktion som består av en sockel och en snäppbar, icke ledande batterihållare för att garantera tillförlitlig funktion även vid stötar och vibrationer. (Bildkälla: Memory Protection Devices)

När locket snäpps på plats är knappcellen helt låst, vilket garanterar att Snap Dragon ger en utmärkt och tillförlitlig anslutning.

Medan vissa knappcellshållare med hög tillförlitlighet kan göra det svårt eller omöjligt för användaren att sätta i och byta batterier, är knappcellshållaren Snap Dragon utformad för att erbjuda en enkel och intuitiv process. Utformningen av Snap Dragon är patentsökt och är det senaste tillskottet i MPD:s sortiment av tekniker för batterihållare.

Knappcellshållaren Snap Dragon finns i två olika storlekar för att passa knappcellerna BR/CR2032 och BR/CR1225 i antingen horisontell eller vertikal riktning. De kan antingen levereras med lödpunkter för ytmontering eller med stift för genomgående hålmontering på ett kretskort. Knappcellerna ger upp till cirka 220 mAh och är ganska små, vilket gör dem perfekta för kretsar med låga effektkrav i bärbara handhållna enheter (figur 2).

Figur 2: En ytmonterad Snap Dragon-knappcellshållare som visar hur batterihållaren snäpps på plats och håller fast en knappcell på 20 mm i sockeln. (Bildkälla: Memory Protection Devices)

Sockeldelen

Knappcellshållaren Snap Dragon har en sockel av högkvalitativ ny flytande kristallpolymerplast, som är både tunn och stark. Den tål även de höga temperaturer som är förknippade med lödning i ytmonteringsprocesser. Hållaren är dimensionerad för ett temperaturområde från -40 °C till 280 °C. Sockeln av LCP har även en utmärkt kemisk beständighet och tål ogynnsamma miljöförhållanden.

Snap Dragon-sockeln är tillverkad med dubbla tryckkontakter av förnicklad fosforbrons med en ytbehandling av guld för utmärkt elektrisk ledningsförmåga. Detta ger även ett extra korrosionsskydd vid kontakt med knappcellens förnicklade elektroder av rostfritt stål. De dubbla tryckkontakterna ger inte bara extremt lågt elektriskt motstånd utan ger också en bra passform för att förhindra att knappcellen förflyttas till följd av stötar, vibrationer eller felaktig hantering (figur 3).

Figur 3: Här visas de dubbla tryckkontakterna i en ytmonterad sockel från MPD. (Bildkälla: Memory Protection Devices)

Den sockel som visas i figur 3 är en BHSD-2032-SM från Memory Protection Devices. Det är en horisontellt orienterad ytmonterad sockel för knappcellen CR2032. De dubbla tryckkontakterna syns tydligt.

Knappcellshållarna Snap Dragon har alla dessa fördelar samtidigt som de har en extremt låg profil.

Knappcellshållaren

Den andra delen av Snap Dragon-seriens knappcellshållare är den genomskinliga knappcellshållaren av polypropen, eller locket som håller fast batteriet på ett tillförlitligt sätt. Det är både starkt och flexibelt, och är lätt att använda tack vare de böjliga flikarna som gör att batterihållarens lock enkelt kan avlägsnas och sättas på plats flera gånger utan att plasten förvrängs.

Den passande hållaren för sockeln som visas i figur 3 är BHSD-2032-COVER från MPD (figur 4).

Figur 4: Det passande locket för knappcellshållarens sockel som visas i figur 3. (Bildkälla: Memory Protection Devices)

Testning av knappcellshållares tillförlitlighet

Tillförlitlighetstestning av BHSD-2032-SM-hållarens sockel omfattar testning av svepande sinusvibrationer (10-50-10 hertz (Hz)) i en timme i var och en av de ortogonala axlarna utan att cellerna lossnar och utan att den kontinuerliga kontakten förloras i mer än 10 mikrosekunder. Enheterna har även utsatts för 150 G, stötprovning med halvsinusvåg, inklusive tre stötar i varje riktning för totalt 18 stötar för respektive axel utan några tecken på fysisk skada. Det sista mekaniska miljötestet är ett falltest på en meter, även här utan att battericellen lossnar.

Alla Snap Dragon-knappcellshållare har liknande testspecifikationer, vilket garanterar deras tillförlitlighet.

Konfigurationer av Snap Dragon

Knappcellshållaren Snap Dragon finns i en mängd olika konfigurationer. Den tidigare nämnda BHSD-2032-SM är en ytmonterad hållare avsedd för horisontell montering. BVSD-2032-PC med dess hållare, BVSD-2032-COVER, representerar en vertikal cellplacering avsedd för kretskortsmontering med genomgående hål (figur 5a och 5b).

Figur 5: BVSD-2032-PC (a) är en vertikalt placerad knappcellssockel med genomgående hålmontering, tillsammans med dess hållare, BVSD-2032-COVER (b). (Bildkälla: Memory Protection Devices)

Knappcellshållarna Snap Dragon för genomgående hål använder stift i stället för lödpunkter men är i övrigt identiska med de ytmonterade versionerna.

Förutom hållare för knappceller med en diameter på 20 mm har MPD även hållare för knappceller med en diameter på 12 mm (figur 6), och den viktigaste skillnaden är batterikapaciteten.

Figur 6: En 12 mm knappcellssockel (a) tillsammans med dess hållare (b). (Bildkälla: Memory Protection Devices)

BHSD-1225-SM (som visas i figur 6a ovan) är utformad för att rymma knappcellerna BR/CR1225 och är konfigurerad för horisontell ytmontering. Det finns även en version för montering med genomgående hål. Båda har en gemensam hållare i BHSD-1225-COVER (b).

Överensstämmelse med och tillämpning av regelverk

För tillämpningar som ska distribueras över hela världen är det viktigt att veta att den LCP-plast som används i knappcellshållarna Snap Dragon är miljövänlig, fri från halogener och PFOA, och uppfyller alla krav i SVHC, REACH, RoHS och WEEE.

Knappcellshållarfamiljen Snap Dragon är lämplig för kompakta handhållna medicinska produkter och andra tillämpningar där tillförlitlighet, hållbarhet och användarvänlighet är viktigt.

Knappcellshållaren Snap Dragon är väldigt kompatibel med olika typer av steriliseringscykler som är vanliga i medicinska tillämpningar. Här blir dess tvådelade snäppfunktion särskilt värdefull eftersom batteriet kan behöva avlägsnas före sterilisering eftersom temperaturen i steriliseringscykeln kan överstiga batteriets maximala klass för värmeexponering.

Sammanfattning

För att välja och integrera batterihållare måste man noga överväga slutanvändningens specifikationer och användningsmodell. Batteriets storlek, riktning, kompatibilitet med automatiserad placering, regelefterlevnad och enkelhet att byta batteri är de viktigaste frågorna, tillsammans med den totala kostnaden. Knappcellshållarna Snap Dragon från MPD erbjuder billig och tillförlitlig batterihållning för knappcellsbatterierna BR/CR2032 och BR/CR1225, även vid fall, vibrationer och stötar. Allt samtidigt som det är lätt att byta knappcellerna.