Mynt- og knappbatteri-utbredelse: Nødvendighet eller dårlig design?

Mynt- og knappebatterier er mye brukte som grunnleggende, primær (ikke-oppladbare) strømkilder for mange svært bærbare elektroniske produkter, så vel som eksterne IIoT-overvåkingsenheter (Industrial Internet of Things) Med spredningen av ultra-low-power-konstruksjon, kan disse batteriene gi strøm i måneder, og til og med år, noe som er ganske fantastisk. Men vent bare til du trenger å bytte ut en, men så begynner «moroa» (les: frustrasjonen) noen ganger.

Hvorfor? For hvis du er heldig, er batteriet du trenger et standard, allment tilgjengelig batteri. Selv om det ofte er slik, er det ikke alltid slik i virkeligheten. Knappe- og myntbatterier kommer i hundrevis av størrelser (forskjellige diametre og tykkelse) og med forskjellige grunnleggende kjemikalier (for eksempel sølvoksyd eller litium), nominelle spenninger og milliamperetimers (mAh) kapasitet. Noen av dimensjonene deres skiller seg bare med en brøkdel av en millimeter mellom modellene, og det er nok til at erstatningen ikke passer skikkelig eller fungerer dårlig.

I en ideell verden vil utvikleren tildele en viss plass til batteriet tidlig i utformingsfasen, velge en relevant og vanlig modell med riktig spenning- og kapasitet, sørge for at den endelige utformingen har det nødvendige fysiske formen og har samme strømforsyningskapasitet gjennom hele utviklingsprosessen. Med produkt og systemutvikling er kunsten å transformere mål til virkelighet mens man gjør avveininger og kompromisser, noen ganger skjer det uventede «ting» som krever endring av den opprinnelige planen.

For noen år siden snakket jeg med utvikleren av et forbrukerprodukt jeg selv hadde. Det hadde et heller sjeldent myntbatteri. Jeg spurte ham rett ut: «Hvorfor gjorde du det?» Svaret hans var enkelt (det er selvfølgelig litt omskrevet her): «Da vi fullførte den endelige utformingen, innså vi at vi ikke hadde satt av nok plass til batteriet vi i utgangspunktet tenkte å bruke . Det enkleste å gjøre var å finne et batteri med riktig spenning/kapasitetsspesifikasjoner, men som var litt mindre. ” Han la til at det var en spesialbestilling, med lengre leveringstid på materiallisten (BOM-en), men det var OK, ettersom de fortsatt hadde noe utviklingsoppgaver som gjenstod. Kort sagt, kjøperne av dette produktet ble beklageligvis ikke tatt hensyn til da denne avgjørelsen ble tatt.

Kontroller batterimodellene

Noen ganger har batterimodellen (nummeret) flere kryssreferanser, noe som gjør oppgaven med å finne erstatninger til en utfordring . Noen av disse kryssreferansene er nøyaktige, mens andre er like, men avviker i kjemi eller mAh-kapasitet. De vil likevel fungere - i det minste for en stund.

Uansett, det er ikke nok bare å vite batteriets navn og nummer. Jeg har en liten nøkkelring med lys – et gratisprodukt fra et firma som trengte nytt batteri (figur 1). Selvfølgelig er det sannsynligvis ikke verdt kostnaden for å bytte batteri, siden den var gratis, kan jeg nesten ikke klage). Som ingeniør følte jeg meg fortsatt tvunget til i det minste å se om en erstatning fantes, og til hvilken pris.

Figur 1: Denne gratis LED-nøkkelringen gjorde meg veldig klar over at uvanlige myntbatterier kan bli en stor utfordring når det trengs en erstatning. (Bildekilde: Bill Schweber)

Jeg regnet med at dette skulle være enkelt, siden batteriet var tydelig stemplet utenpå med leverandørnavn (Lumatec), modellnummer (AR18) og spenning (4,5 volt) (figur 2). Så omtenksomt. Legg merke til at som et eksempel på ekstreme kostnadsbesparelser er en LED-ledning ganske enkelt er koblet til batteriet ved hjelp av cellofanbånd, som du kan anse som enten strålende minimalistisk design eller maksimal loslitt prosjektering – eller kanskje er det begge deler.

Figur 2: En nærmere titt avslørte gode nyhetener: batteriet har et leverandørnavn, modellnummer og til og med nominell spenning tydelig merket; Legg merke til cellofanbåndet som brukes til å koble kabelen fra LED-en til batteriet. (Bildekilde: Bill Schweber)

Jeg søkte på nettet og fant hverken leverandørnavnet eller batterinummeret, så jeg gikk til neste trinn: Jeg målte batteriet (figur 3), og fant ut at det var 23 mm i diameter pluss en ring som gjorde den totale diameteren til 25 mm, og tykkelse på 6,5 mm. Da søkte jeg uten hell på forskjellige myntcelle-leverandørsteder på jakt etter et 4,5 volts batteri med disse dimensjonene. Til slutt skjønte jeg at jeg hadde kastet bort nok tid og måtte stoppe, så jeg ikke skulle bli besatt.

Figur 3: Jeg gikk til neste trinn ved å måle de forskjellige batteridimensjonene – som et logisk førsteskritt i min erstatningsjakt på nettet. (Bildekilde: Bill Schweber)

Erfaringen min er at det er omtrent fem til ti mynt- og knappebatterier som står for hoveddelen av batteriene jeg har brukt, disse kan som regel skaffes fra lokale butikker. De er også mye tilgjengelig gjennom distributører i OEM-antall.

Blant mine personlige favoritter er CR2032 fra Panasonic. Denne 3-volts, 225 mAh, 20,0 mm litium-mangandioksid-myntcellen (figur 4) er så mye brukt at DigiKey har nesten tre millioner slike på lager.

Figur 4: Panasonic CR2032-myntcellen (til venstre) er mye brukt og er allment tilgjengelig. Dimensjonene gjør den egnet for mange bruksområder (til høyre), og det har også en betydelig kapasitet på 225 mAh. (Bildekilde: Panasonic)

En annen jeg liker godt er 357-303VZ fra Energizer Battery Company; et sølvoksydbatteri på 1,55 volt, 150 mAh, med diameter på 11,6 mm. Jeg har selv denne batteritypene og noen andre på mitt eget lager slik at jeg unngår å måtte dra ut til butikken sent om kvelden eller i dårlig vær. Ettersom holdbarheten er fem år eller mer, mener jeg disse er fornuftige å lagre.

Mitt anmodning til utviklere er ganske enkelt: hold deg til de ledende modellene for mynt- og knappebatterier, med mindre du har en virkelig god og overbevisende grunn til å ikke gjøre det. Du gjør deg selv en tjeneste. Forsyningskjeden din blir enklere og sluttkundene dine blir fornøyde. Like viktig vil de ikke være sinte på utviklere som gruppe, likevel om det er noen få som velger å lage konstruksjoner som forverrer og kompliserer livet uten åpenbar grunn.