Slik velger du en knappcellebatteriholder for maksimal motstandsdyktighet mot støt og vibrasjoner, og enkel utskifting

Litiumknappcellebatterier som CR2032 har blitt implementert i en rekke bærbare elektronikkonstruksjoner, der mange av disse vil kreve batteriutskifting. For å være brukervennlige, må konstruktører sørge for at knappcellebatteriene er montert i batteriholdere som gjør det enkelt og raskt å bytte batteriet. Samtidig må batteriholderen ha en robust konstruksjon som opprettholder god forbindelse til cellen, selv under støt og vibrasjoner. Celleholdere må også gi sikker fastholdelse av cellen og beskytte mot utilsiktede kortslutninger.

På produksjonssiden må cellefestene være konstruert for automatisert plukkrobot-produksjon med en klar separasjon av tilkoblingene. Konstruksjoner for cellemontering bør være tilgjengelige for enten overflate- eller hullmontering.

Denne artikkelen ser nærmere på konseptet bak disse batteriholderne, gir et overblikk over deres unike funksjoner og fordeler og gjennomgår konstruksjonshensyn som må tas under valg av batteriholdere for knappcellebatterier. Den introduserer og viser deretter hvordan man bruker knappcellebatteriholdere i Snap Dragon-serien fra Memory Protection Devices (MPD), som har et ikke-ledende klikkfestedeksel som kan være til god hjelp for konstruktører.

Snap Dragon-konseptet

For å imøtekomme disse konstruksjonskravene, introduserte MPD Snap Dragon-serien, som er en helt ny kategori av celleholdere. Disse øker påliteligheten til åpne knappcellebatteriholdere kraftig ved å bruke et klikkfestedeksel som hindrer at støt, vibrasjoner og fall løsner cellen eller forårsaker periodiske forbindelser. For å møte kravet om brukervennlighet, kan dekselet fjernes med et «klikk», noe som muliggjør raskt og enkelt batteribytte.

Enhetens innfatning av flytende krystallpolymer (LCP – liquid crystal polymer) er laget for å tåle de høye temperaturene som produksjonsprosesser med påsmeltingslodding involverer. Trykklåsdekselet er ikke bare konstruert for brukervennlighet, det er også sterkt og fleksibelt nok til å takle flere batteribytter over tid, takket være bruken av polypropylenmateriale. Selv med disse funksjonene har Snap Dragon-holderne en svært lav profil, og legger vanligvis til en høyde på bare 1 millimeter (mm) over knappcellebatteriet på kretskortet.

Hvis vi tar en nærmere titt, bruker Snap Dragon-knappcellebatteriholderne en todelt konstruksjon som består av et trykklåsbatterifeste og en sammenkoblingsinnfatning, som sammen holder cellen på plass (figur 1).

Figur 1: Snap Dragon-knappcellebatteriholdere bruker en todelt konstruksjon som består av en innfatning og et ikke-ledende batterifeste med trykklås som sikrer pålitelig drift selv i situasjoner med støt og vibrasjoner. (Bildekilde: Memory Protection Devices)

Når dekselet er festet, er knappcellebatteriet låst på plass, noe som resulterer i at Snap Dragon kan gi en utmerket og pålitelig forbindelse.

Selv om noen pålitelige celleholdere kan gjøre brukerinstallasjon og -utskifting av batterier vanskelig eller umulig, er Snap Dragon-celleholderen utformet slik at prosessen er enkel og intuitiv. Snap Dragon-konstruksjonen er patentanmeldt og er det nyeste tilskuddet i MPD sin portefølje av batteriholderteknologier.

Snap Dragon-knappcellebatteriholdere er tilgjengelige i to forskjellige størrelser for BR/CR2032- og BR/CR1225-celler i enten horisontal eller vertikal orientering. De kan leveres med enten fliker for overflatemontering (SMT – surface mount technology) eller pinner for hullmontering på et kretskort. Disse cellene tilbyr opptil ca. 220 milliamperetimer (mAh) med strøm og er ganske små, noe som gjør dem perfekte for kretser med lavt strømforbruk i håndholdte bærbare enheter (figur 2).

Figur 2: En overflatemontert Snap Dragon-knappcellebatteriholder som viser at batterifestet er klikket på plass med et 20 mm knappcellebatteri i innfatningen. (Bildekilde: Memory Protection Devices)

Kapslingskomponenten

Snap Dragon-knappcellebatteriholdere har en kapsling laget av høykvalitets ublandet (virgin) krystallpolymerplast, som er både tynn og sterk. Den er også i stand til å motstå de høye temperaturene som er forbundet med SMT-loddeprosesser. Holderen er klassifisert for et temperaturområde på mellom –40 °C og 280 °C. LCP-kapslingen er også svært kjemikaliebestandig og kan motstå ugunstige miljøforhold.

Snap Dragon-kapslingen er produsert med doble trykkontakter av forniklet fosforbronse med et plettert (flashed) gullbelegg som gir utmerket elektrisk ledningsevne. Dette gir også ekstra korrosjonsbeskyttelse ved kontakt med knappcellebatteriets forniklede elektroder i rustfritt stål. De doble trykkontaktene gir ikke bare ekstremt lav elektrisk motstand, men gir også en tettsittende passform for å forhindre at knappcellebatteriet forflyttes som følge av støt, vibrasjoner eller feilhåndtering (figur 3).

Figur 3: Her vises de doble trykkontaktene på en overflatemonterbar innfatning fra MPD. (Bildekilde: Memory Protection Devices)

Innfatningen vist på figur 3 er en Memory Protection Devices BHSD-2032-SM. Det er en overflatemontert kapsling som er horisontalt orientert for et CR2032-knappcellebatteri. De doble trykkontaktene vises tydelig.

Snap Dragon-celleholderne er i stand til å gi alle disse fordelene, samtidig som de opprettholder en ekstremt lav profilhøyde.

Knappcellebatterifestet

Den andre komponenten i Snap Dragon-seriens knappcellebatteriholdere er det gjennomsiktige knappcellebatterifestet eller -dekselet i polypropylen (PP) som holder batteriet godt på plass. Dekselet er både sterkt og fleksibelt, og brukervennligheten kommer fra bruken av bøyelige fliker som gjør at batteriets festedeksel enkelt kan fjernes og monteres på nytt flere ganger uten å forvrenge plasten.

Sammenkoblingsfestet for innfatningen som er vist i figur 3, er BHSD-2032-COVER fra MPD (figur 4).

Figur 4: Samsvarende deksel for innfatningen til knappcellebatteriets holder vist på figur 3. (Bildekilde: Memory Protection Devices)

Pålitelighetstesting for celleholderen

Pålitelighetstesting for BHSD-2032-SM-holderinnfatningen inkluderer sveipet sinusvibrasjon (10–50–10 hertz (Hz))-testing i én time for hver av de ortogonale aksene uten noe celleløsrivelse og uten tap av kontaktkontinuitet større enn 10 mikrosekunder (ms). Enhetene er også gjenstand for 150 g, halv-sinus-støttesting, som omfatter tre støt i hver retning på hver akse for totalt 18 støtpulser uten noe tegn til fysisk skade. Slutttesten for mekanisk miljø er en én-meters falltest – igjen, uten at battericellen løsner.

Alle Snap Dragon-knappcelleholdere har lignende testspesifikasjoner, noe som gir økt trygghet når det kommer til pålitelighet.

Snap Dragon-konfigurasjoner

Snap Dragon-knappcellebatteriholderne er tilgjengelige i en rekke konfigurasjoner. Den tidligere nevnte BHSD-2032-SM er en overflatemontert holder beregnet for horisontal installasjon. BVSD-2032-PC, med det tilhørende festet BVSD-2032-COVER, representerer en vertikal knappcellebatteriorientering ved bruk av kretskort-hullmontering (figur 5a og 5b).

Figur 5: BVSD-2032-PC (a) er en vertikalt orientert knappcellebatteriholder som bruker hullmontering, kombinert med festet BVSD-2032-COVER (b). (Bildekilde: Memory Protection Devices)

Hullmonteringsversjonene av Snap Dragon-knappcellebatteriholderne bruker pinner i stedet for loddeøyer, men er ellers identiske med overflatemonteringsversjonene.

I tillegg til holdere for knappcellebatterier med en diameter på 20 mm, inkluderer MPD holdere for 12 mm knappcellebatterier (figur 6), der den viktigste forskjellen er batterikapasiteten.

Figure 6: En 12 mm battericelleholder (a) sammen med tilhørende feste (b). (Bildekilde: Memory Protection Devices)

BHSD-1225-SM (vist i figur 6a ovenfor) er utformet for å romme BR/CR1225-knappcellebatterier, og er konfigurert for horisontal overflatemontering. Det finnes også en versjon som er beregnet for hullmontering. Begge deler et vanlig dekselfeste, BHSD-1225-COVER (b).

Forskriftsmessig samsvar og bruk

For bruksområder beregnet på verdensomspennende distribusjon, er det viktig å vite at LCP-plasten som brukes i Snap Dragon-celleholderne er miljøvennlig, halogen- og PFOA-fri, og i fullt samsvar med SVHC-, REACH-, RoHS- og WEEE-forskrifter.

Snap Dragon-familien av celleholdere er egnet for kompakte, håndholdte medisinske produkter og andre bruksområder der pålitelighet, holdbarhet og brukervennlighet er viktig.

Snap Dragon-celleholdere er svært kompatible med ulike typer steriliseringssykluser som er vanlig i medisinske konstruksjoner. Her er den todelte trykklåsfunksjonen spesielt nyttig, da det kan hende batteriet må fjernes før sterilisering siden steriliseringssyklusens temperatur kan overstige batteriets maksimale klassifisering for varmeeksponering.

Konklusjon

Valg og integrering av batteriholdere krever nøye vurdering av spesifikasjonene til sluttkonstruksjonen og bruksmodellen. Batteristørrelse, orientering, automatisk plasseringskompatibilitet, forskriftsmessig samsvar og enkel utskifting av batterier, er viktige hensyn som må tas, kombinert med totalkostnaden. Snap Dragon-knappcellebatteriholdere fra MPD tilbyr billig, pålitelig batterifastholdelse for BR/CR2032- og BR/CR1225-battericeller, selv i situasjoner med dråper, vibrasjoner eller støt. Samtidig som enkel celleutskifting muliggjøres.