Cum să alegeți un suport pentru baterii tip pastilă pentru rezistență maximă la șocuri și vibrații și pentru o înlocuire ușoară

Bateriile tip pastilă cu litiu, precum CR2032, au ajuns să fie utilizate într-o multitudine de aplicații electronice portabile, multe dintre acestea care necesită înlocuirea bateriei. Pentru a fi ușor de utilizat de către utilizatorul final, proiectanții trebuie să se asigure că bateriile tip pastilă sunt montate în suporturi de baterii care permit înlocuirea simplă și rapidă a acestora. În același timp, suportul pentru baterii trebuie să aibă un design robust care să mențină o bună conexiune cu celula chiar și în prezența șocurilor și a vibrațiilor. Suporturile pentru celule trebuie să ofere și o fixare sigură a celulei și să protejeze împotriva scurtcircuitelor accidentale.

În ceea ce privește producția, suporturile de celule trebuie să fie proiectate pentru o producție automatizată de tip pick-and-place cu o separare clară a conexiunilor. Soluțiile de montare a celulelor ar trebui să fie disponibile fie cu montare pe suprafață, fie cu montare prin orificii.

Acest articol analizează conceptul din spatele acestor suporturi de baterii, trece în revistă caracteristicile și beneficiile lor unice și analizează aspectele privind proiectarea care trebuie luate în calcul la selectarea suporturilor pentru baterii tip pastilă. Apoi prezintă și arată cum se aplică seria Snap Dragon de suporturi pentru celule tip pastilă de la Memory Protection Devices (MPD) care utilizează un capac neconductor, cu fixare rapidă, pentru a satisface nevoile proiectanților.

Conceptul Snap Dragon

Pentru a răspunde acestor cerințe de proiectare, MPD a introdus seria Snap Dragon, o categorie complet nouă de suporturi de celule. Acestea sporesc foarte mult fiabilitatea suporturilor de baterii tip pastilă cu capac deschis, prin utilizarea unui capac de blocare cu fixare rapidă, care previne desprinderea celulei sau conexiunile intermitente cauzate de șocuri, vibrații și căderi. Pentru a îndeplini cerința de utilizare ușoară, capacul poate fi îndepărtat dintr-o „pocnitură”, permițând înlocuirea rapidă și ușoară a bateriei.

În ceea ce privește fabricarea, baza din polimer cu cristale lichide (LCP) a dispozitivului rezistă la procesele de lipire cu reflux la temperaturi ridicate. Capacul cu fixare rapidă nu este conceput doar pentru a fi ușor de utilizat, ci și pentru că este fabricat din polipropilenă, ceea ce înseamnă că este suficient de rezistent și flexibil pentru a permite înlocuirile multiple de baterii în timp. Chiar și cu aceste caracteristici, suporturile Snap Dragon mențin un profil foarte scăzut, adăugând de obicei doar 1 milimetru (mm) la bateria tip pastilă deasupra plăcii cu circuite imprimate.

La o privire mai atentă, se observă că suporturile pentru baterii tip pastilă Snap Dragon au un design din două piese, constând dintr-un element de fixare a bateriei cu fixare rapidă și o bază de cuplare, care împreună țin celula (Figura 1).

Figura 1: suporturile pentru baterii tip pastilă Snap Dragon utilizează un design din două piese, constând dintr-o bază și un element de fixare neconductor pentru bateriile tip pastilă, cu fixare rapidă, pentru a asigura o funcționare fiabilă chiar și în prezența șocurilor și a vibrațiilor. (Sursa imaginii: Memory Protection Devices)

Când capacul este fixat, celula tip pastilă este complet blocată, ceea ce înseamnă că Snap Dragon oferă o conexiune excelentă și fiabilă.

În timp ce unele suporturi de celule de înaltă fiabilitate pot face dificilă sau imposibilă instalarea și înlocuirea bateriilor de către utilizator, suportul de celule Snap Dragon este conceput pentru a asigura un proces ușor și intuitiv. Designul Snap Dragon este în curs de brevetare și este cea mai nouă completare la portofoliul MPD de tehnologii pentru suporturi de baterii.

Suporturile pentru celule tip pastilă Snap Dragon sunt disponibile în două dimensiuni diferite, pentru a se potrivi cu celulele BR/CR2032 și BR/CR1225, fie în orientare orizontală, fie verticală. Acestea pot fi furnizate fie cu lamele pentru lipire cu tehnologia de montare pe suprafață (SMT), fie cu pini pentru montarea prin orificii pe o placă de circuite imprimate. Aceste celule oferă o putere de până la aproximativ 220 miliamperi-oră (mAh) și sunt destul de mici, ceea ce le face perfecte pentru circuitele cu cerințe reduse de putere din dispozitivele portabile (Figura 2).

Figura 2: un suport asamblat pentru celule tip pastilă Snap Dragon cu montare pe suprafață, care arată elementul de fixare a bateriei fixat în poziție, ținând o celulă tip pastilă de 20 mm la bază. (Sursa imaginii: Memory Protection Devices)

Componenta de bază

Suporturile pentru celule tip pastilă Snap Dragon au o bază realizată din plastic primar de înaltă calitate, din polimer cu cristale lichide, care este atât subțire, cât și puternic. De asemenea, poate să reziste la temperaturile ridicate asociate proceselor de lipire SMT. Suportul este specificat pentru o gamă de temperaturi cuprinse între -40 °C și 280 °C. Baza LCP oferă și o rezistență chimică excelentă și poate tolera condiții de mediu nefavorabile.

Baza Snap Dragon este fabricată cu contacte duble de presiune din bronz fosfor placat cu nichel și cu un strat de aur pentru o conductivitate electrică excelentă. Aceasta oferă și protecție suplimentară împotriva coroziunii atunci când intră în contact cu electrozii din oțel inoxidabil placat cu nichel ai celulei tip pastilă. Contactele duble de presiune nu numai că oferă o rezistență electrică extrem de scăzută, dar asigură și o potrivire perfectă pentru a preveni dislocarea celulei tip pastilă ca urmare a șocurilor, vibrațiilor sau a unei manipulări necorespunzătoare (Figura 3).

Figura 3: se prezintă contactele duble de presiune pe o bază cu montare pe suprafață MPD. (Sursa imaginii: Memory Protection Devices)

Baza prezentată în Figura 3 este un BHSD-2032-SM de la Memory Protection Devices. Aceasta este o bază orientată orizontal, cu montare pe suprafață, pentru o celulă tip pastilă CR2032. Contactele duble de presiune se văd clar.

Suporturile de celule Snap Dragon pot oferi toate aceste avantaje, menținând în același timp un profil extrem de jos.

Elementul de fixare a celulelor

Cea de-a doua componentă a suporturilor de celule din seria Snap Dragon este elementul de fixare a celulelor sau capacul translucid din polipropilenă (PP) care asigură o fixare sigură a bateriei. Fiind puternic și flexibil în același timp, ușurința de utilizare a capacului provine din utilizarea unor lamele pliabile care permit îndepărtarea și reinstalarea cu ușurință a capacului de fixare a bateriei de mai multe ori, fără a distorsiona plasticul.

Elementul de fixare cu cuplare pentru baza prezentată în Figura 3 este BHSD-2032-COVER de la MPD (Figura 4).

Figura 4: capacul cu cuplare pentru baza suportului pentru bateriile tip pastilă prezentată în Figura 3. (Sursa imaginii: Memory Protection Devices)

Testarea fiabilității suportului de celule

Testele de fiabilitate pentru baza suportului BHSD-2032-SM includ testarea vibrațiilor sinusoidale modulate (10-50-10 hertzi (Hz)) timp de o oră pe fiecare dintre axele ortogonale, fără dislocarea celulelor și fără pierderi de continuitate a contactului mai mari de 10 microsecunde (ms). De asemenea, dispozitivele au fost supuse testelor de șocuri de 150 g, în formă de semisinusoidală, inclusiv la trei șocuri în fiecare direcție pe fiecare axă, pentru un total de 18 impulsuri de șoc, fără a se constata daune fizice. Testul mecanic final privind mediul este un test de cădere de la un metru, din nou, fără ca celula bateriei să se disloce.

Toate suporturile pentru celule tip pastilă Snap Dragon au specificații de testare similare, ceea ce asigură fiabilitatea acestora.

Configurații Snap Dragon

Suporturile de celule Snap Dragon sunt disponibile într-o varietate de configurații. BHSD-2032-SM, menționat anterior, este un suport pentru montare pe suprafață destinat instalării orizontale. BVSD-2032-PC cu elementul său de fixare, BVSD-2032-COVER, reprezintă o orientare verticală a celulei care utilizează montarea prin orificii pe placa de circuite imprimate (Figurile 5a și 5b).

Figura 5: BVSD-2032-PC (a) este un suport de celule orientat vertical care utilizează montarea prin orificii, împreună cu elementul său de fixare, BVSD-2032-COVER (b). (Sursa imaginii: Memory Protection Devices)

Versiunile pentru montare prin orificii ale suporturilor de celule Snap Dragon folosesc pini în loc de plăcuțe de lipire, dar, în rest în ceea ce privește construcția, sunt identice cu versiunile de montare pe suprafață.

Pe lângă suporturile pentru celule tip pastilă cu diametrul de 20 mm, MPD include suporturi pentru celule tip pastilă de 12 mm (Figura 6); elementul cheie de diferențiere este capacitatea bateriei.

Figura 6: un suport pentru celule de baterie de 12 mm (a) împreună cu elementul său de fixare (b). (Sursa imaginii: Memory Protection Devices)

BHSD-1225-SM (prezentat în Figura 6a de mai sus) este proiectat pentru a accepta bateriile tip pastilă BR/CR1225 și este configurat pentru montarea orizontală pe suprafață. De asemenea, este disponibilă o versiune destinată montării prin orificii. Ambele au un element de fixare a capacului comun sub forma dispozitivului BHSD-1225-COVER (b).

Conformitatea și aplicarea reglementărilor

Pentru aplicațiile destinate distribuției la nivel mondial, este important de știut că plasticul LCP utilizat în suporturile de celule Snap Dragon este ecologic, nu conține halogeni și PFOA și este în deplină conformitate cu reglementările SVHC, REACH, RoHS și DEEE.

Familia Snap Dragon de suporturi pentru celule tip pastilă este potrivită pentru produse medicale compacte portabile și alte aplicații în care fiabilitatea, durabilitatea și ușurința de utilizare sunt importante.

Suporturile de celule Snap Dragon sunt foarte compatibile cu diferite tipuri de cicluri de sterilizare comune în aplicațiile medicale. În acest caz, elementul său de fixare rapidă din două piese este deosebit de valoros, deoarece este posibil să fie necesară scoaterea bateriei înainte de sterilizare, deoarece temperaturile ciclului de sterilizare pot depăși valoarea nominală maximă a bateriei pentru expunerea la căldură.

Concluzie

Selectarea și integrarea suporturilor de baterii necesită o analiză atentă a specificațiilor aplicației finale și a modelului de utilizare. Dimensiunea bateriei, orientarea, compatibilitatea cu amplasarea automată, conformitatea cu reglementările și ușurința de înlocuire a bateriei sunt principalele aspecte, alături de costul general. Suporturile pentru celule de baterii tip pastilă Snap Dragon de la MPD oferă o fixare fiabilă și ieftină a bateriilor BR/CR2032 și BR/CR1225, chiar și în cazul căderilor, vibrațiilor sau șocurilor. Toate acestea permit înlocuirea ușoară a celulelor.