วิธีเลือกที่ใส่แบตเตอรี่แบบเหรียญเพื่อการใช้งานที่มีการกระแทกและการสั่นสะเทือนสูงสุด และง่ายต่อการเปลี่ยน

By Art Pini

Contributed By DigiKey's North American Editors

เซลล์แบบเหรียญลิเธียมอย่าง CR2032 ได้ค้นพบวิธีการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาจำนวนมาก ซึ่งหลายแห่งจะต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ เพื่อให้เป็นมิตรกับผู้ใช้งาน นักออกแบบต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ติดตั้งเซลล์แบบเหรียญในที่ใส่แบตเตอรี่ ซึ่งทำให้การเปลี่ยนแบตเตอรี่ทำได้ง่ายและรวดเร็ว ในเวลาเดียวกัน ที่ใส่แบตเตอรี่ต้องมีการออกแบบที่แข็งแรงซึ่งรักษาการเชื่อมต่อกับเซลล์ได้ดีแม้ในสภาวะที่มีการกระแทกและการสั่นสะเทือน ตัวยึดเซลล์ต้องจัดให้มีการกักเก็บเซลล์อย่างปลอดภัยและป้องกันการลัดวงจรที่อาจเกิดขึ้นโดยไม่คาดคิด

ในด้านการผลิต ตัวยึดเซลล์ต้องได้รับการออกแบบสำหรับการผลิตแบบหยิบและวางแบบอัตโนมัติโดยมีการแยกการเชื่อมต่อที่ชัดเจน การออกแบบการติดตั้งเซลล์ควรใช้ได้กับการติดตั้งบนพื้นผิวหรือรูทะลุ

บทความนี้กล่าวถึงแนวคิดเบื้องหลังที่ใส่แบตเตอรี่เหล่านี้ ทบทวนคุณสมบัติและประโยชน์ที่เป็นเอกลักษณ์ และทบทวนข้อควรพิจารณาในการออกแบบเมื่อเลือกที่ใส่แบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญ จากนั้นจะแนะนำและแสดงวิธีการใช้ Snap Dragon ชุดที่ใส่เซลล์แบบเหรียญจากMemory Protection Devices (MPD) ที่ใช้ฝาครอบ snap-in ไม่นำไฟฟ้าเพื่อแก้ไขข้อกังวลของนักออกแบบ

แนวคิด Snap Dragon

เพื่อตอบสนองความต้องการด้านการออกแบบเหล่านี้ MPD ได้แนะนำซีรี่ส์ Snap Dragon ซึ่งเป็นประเภทใหม่ของตัวยึดเซลล์ โดยจะเพิ่มความน่าเชื่อถือของที่วางเซลล์แบบเหรียญแบบเปิดได้อย่างมากโดยใช้ตัวล็อค ฝาปิดแบบสแน็ปอินที่ป้องกันการกระแทก การสั่นสะเทือน และการตกหล่นจากการหลุดออกจากเซลล์หรือทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่ไม่ต่อเนื่อง เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้ ฝาครอบยังสามารถถอดออกได้ใน "สแน็ปช็อต" ซึ่งช่วยให้เปลี่ยนแบตเตอรี่ได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย

สำหรับการผลิต ฐานโพลิเมอร์ผลึกเหลว (LCP) ของอุปกรณ์สามารถทนต่อกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ที่อุณหภูมิสูงได้ ฝาปิดแบบ snap-in ไม่ได้ออกแบบมาให้ใช้งานง่ายเท่านั้น แต่ด้วยวัสดุโพลีโพรพิลีนทำให้มีความแข็งแรงและยืดหยุ่นพอที่จะ เปลี่ยนแบตเตอรี่ได้หลาย ๆ ครั้งเมื่อเวลาผ่านไป แม้จะมีคุณสมบัติเหล่านี้ ที่ยึด Snap Dragon ก็ยังคงความสูงที่น้อยมาก โดยทั่วไปแล้วจะเพิ่มเพียง 1 มิลลิเมตร (มม.) ให้กับแบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญที่อยู่เหนือบอร์ดพีซี

เมื่อมองให้ใกล้ขึ้น ที่ใส่แบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญ Snap Dragon ใช้การออกแบบสองชิ้นซึ่งประกอบด้วยส่วนยึดแบตเตอรี่แบบสแน็ปอินและฐานผสมพันธุ์ ซึ่งยึดเซลล์ไว้ด้วยกัน (รูปที่ 1)

ภาพของ Snap Dragon ที่ใส่เซลล์แบบเหรียญรูปที่ 1: ที่ใส่เซลล์แบบเหรียญ Snap Dragon ใช้การออกแบบสองชิ้นซึ่งประกอบด้วยฐานและส่วนยึดแบตเตอรี่ที่ไม่นำไฟฟ้าแบบสแน็ปอิน เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เชื่อถือได้แม้ในสภาวะที่มีการกระแทกและการสั่นสะเทือน (ที่มาของภาพ: Memory Protection Devices)

เมื่อปิดฝาครอบ เซลล์เหรียญจะถูกล็อคไว้อย่างสมบูรณ์ เพื่อให้มั่นใจว่า Snap Dragon จะให้การเชื่อมต่อที่ยอดเยี่ยมและเชื่อถือได้

ในขณะที่ที่ยึดเซลล์ที่มีความน่าเชื่อถือสูงบางตัวสามารถทำให้การติดตั้งและเปลี่ยนแบตเตอรี่ของผู้ใช้ทำได้ยากหรือเป็นไปไม่ได้ ที่ยึดเซลล์ Snap Dragon ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีกระบวนการที่ง่ายและใช้งานง่าย การออกแบบ Snap Dragon อยู่ระหว่างการจดสิทธิบัตรและเป็นส่วนเสริมใหม่ล่าสุดในกลุ่มเทคโนโลยีที่ยึดแบตเตอรี่ของ MPD

ที่ใส่เซลล์แบบเหรียญ Snap Dragon มีให้เลือกสองขนาดเพื่อให้พอดีกับเซลล์ BR/CR2032 และ BR/CR1225 ในแนวนอนหรือแนวตั้ง พวกเขาสามารถมาพร้อมกับแท็บสำหรับการบัดกรีเทคโนโลยีการยึดพื้นผิว (SMT) หรือหมุดสำหรับการติดตั้ง through-hole บนแผงวงจรพิมพ์ เซลล์เหล่านี้ให้พลังงานสูงสุดประมาณ 220 มิลลิแอมป์ชั่วโมง (mAh) และมีขนาดเล็กมาก ทำให้เหมาะสำหรับวงจรที่ต้องการพลังงานต่ำในอุปกรณ์แบบพกพา (รูปที่ 2)

ภาพของที่ใส่เซลล์แบบเหรียญแบบ surface mount MPD Snap Dragon ที่ประกอบแล้วรูปที่ 2: ที่ใส่เซลล์แบบเหรียญแบบ surface mount Snap Dragon ที่แสดงส่วนยึดแบตเตอรี่เข้าที่ โดยยึดเซลล์เหรียญขนาด 20 มม. ไว้กับฐาน (ที่มาของภาพ: Memory Protection Devices)

ส่วนประกอบพื้นฐาน

ที่ใส่เซลล์แบบเหรียญ Snap Dragon มีฐานทำจากพลาสติกโพลีเมอร์คริสตัลเหลวบริสุทธิ์คุณภาพสูง ซึ่งทั้งบางและแข็งแรง นอกจากนี้ยังสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการบัดกรีแบบ SMT ตัวจับยึดได้รับการจัดอันดับสำหรับช่วงอุณหภูมิ -40°C ถึง 280°C ฐาน LCP ยังทนต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม และสามารถทนต่อสภาวะแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย

ฐาน Snap Dragon ถูกประดิษฐ์ขึ้นด้วยหน้าสัมผัสแรงดันคู่ของฟอสเฟอร์บรอนซ์ชุบนิกเกิลพร้อมการเคลือบทองแบบวาบเพื่อการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม นอกจากนี้ยังเพิ่มการป้องกันการกัดกร่อนเมื่อสัมผัสกับอิเล็กโทรดสเตนเลสสตีลเคลือบนิกเกิลของเซลล์แบบเหรียญ หน้าสัมผัสแรงดันคู่ไม่เพียงแต่ให้ความต้านทานไฟฟ้าต่ำมากเท่านั้น แต่ยังให้ความกระชับพอดีเพื่อช่วยป้องกันเซลล์เหรียญจากการเคลื่อนตัวเนื่องจากการกระแทก การสั่นสะเทือน หรือการจัดการที่ผิดพลาด (รูปที่ 3)

ภาพของหน้าสัมผัสแรงดันคู่บนฐาน MPD surface-mountรูปที่ 3: แสดงหน้าสัมผัสแรงดันคู่บนฐาน MPD surface-mount (ที่มาของภาพ: Memory Protection Devices)

ฐานที่แสดงในรูปที่ 3 คือ Memory Protection DevicesBHSD-2032-SM เป็นฐานยึดพื้นผิวแนวนอนสำหรับเซลล์แบบเหรียญ CR2032 หน้าสัมผัสแรงดันคู่จะแสดงอย่างชัดเจน

ที่ยึดเซลล์ Snap Dragon สามารถให้ข้อดีเหล่านี้ทั้งหมดในขณะเดียวกันก็ยังรักษาขนาดให้มีความต่ำมากเอาไว้

รีเทนเนอร์เซลล์

องค์ประกอบที่สองของตัวยึดเซลล์ซีรีส์ Snap Dragon คือส่วนยึดเซลล์หรือฝาครอบโพลีโพรพิลีน (PP) โปร่งแสงที่ให้การกักเก็บแบตเตอรี่ที่เชื่อถือได้ ทั้งแข็งแรงและยืดหยุ่น ฝาครอบใช้งานง่ายมาจากการใช้แถบยืดหยุ่นที่ช่วยให้ถอดฝาครอบแบตเตอรี่ออกและติดตั้งใหม่ได้หลายครั้งโดยไม่ทำให้พลาสติกบิดเบี้ยว

ตัวยึดผสมพันธุ์สำหรับฐานที่แสดงในรูปที่ 3 คือBHSD-2032-COVER จาก MPD (รูปที่ 4)

ภาพฝาครอบที่เข้าชุดกันสำหรับฐานที่ใส่เซลล์แบบเหรียญรูปที่ 4: ฝาครอบที่ตรงกันสำหรับฐานที่วางเซลล์แบบเหรียญแสดงในรูปที่ 3 (ที่มาของภาพ: Memory Protection Devices)

การทดสอบความน่าเชื่อถือของตัวยึดเซลล์

การทดสอบความน่าเชื่อถือสำหรับฐานตัวจับยึด BHSD-2032-SM รวมถึงการทดสอบการสั่นแบบไซน์แบบกวาด (10-50-10 เฮิรตซ์ (Hz)) เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงในแต่ละแกนตั้งฉากโดยไม่เกิดการเคลื่อนตัวของเซลล์และไม่มีการสูญเสียความต่อเนื่องของการสัมผัสที่มากกว่า 10 ไมโครวินาที (ms) อุปกรณ์นี้ยังอยู่ภายใต้การทดสอบแรงกระแทกแบบ half-sine 150 g. รวมถึงการกระแทกสามครั้งในแต่ละทิศทางในแต่ละแกน รวมเป็นจังหวะการกระแทกทั้งหมด 18 ครั้งโดยไม่มีหลักฐานความเสียหายทางกายภาพ การทดสอบสภาพแวดล้อมเชิงกลขั้นสุดท้ายเป็นการทดสอบการตกจากที่สูง 1 เมตร โดยไม่มีการเคลื่อนตัวของเซลล์แบตเตอรี่

ที่ใส่เซลล์แบบเหรียญของ Snap Dragon ทั้งหมดมีข้อกำหนดในการทดสอบที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งรับประกันความน่าเชื่อถือ

การกำหนดค่า Snap Dragon

ตัวยึดเซลล์ Snap Dragon มีให้เลือกหลากหลายรูปแบบ BHSD-2032-SM ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้เป็นตัวยึดพื้นผิวสำหรับการติดตั้งในแนวนอน BVSD-2032-PC พร้อมรีเทนเนอร์BVSD-2032-COVER แสดงถึงการวางแนวเซลล์ในแนวตั้งโดยใช้การติดตั้งบอร์ดพีซีแบบ through-hole (รูปที่ 5a และ 5b)

รูปภาพของตัวยึดเซลล์ MPD BVSD-2032-PC และส่วนยึด BVSD-2032-COVERรูปที่ 5: BVSD-2032-PC (a) เป็นตัวยึดเซลล์ในแนวตั้งโดยใช้การติดตั้งแบบ through-hole ร่วมกับตัวยึด BVSD-2032-COVER (b) (ที่มาของภาพ: Memory Protection Devices)

ตัวยึดเซลล์ Snap Dragon แบบ through-hole ใช้หมุดแทนแผ่นบัดกรี แต่จะเหมือนกันทุกประการในโครงสร้างกับรุ่นยึดบนพื้นผิว

นอกเหนือจากที่ยึดสำหรับเซลล์เหรียญขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 มม. MPD ยังรวมถึงที่ใส่เซลล์เหรียญขนาด 12 มม. (รูปที่ 6) ความแตกต่างที่สำคัญคือความจุของแบตเตอรี่

ภาพตัวยึดเซลล์แบตเตอรี่ขนาด 12 มม. (a) พร้อมตัวยึด (b)รูปที่ 6: ตัวยึดเซลล์แบตเตอรี่ขนาด 12 มม. (a) พร้อมด้วยส่วนยึด (b) (ที่มาของภาพ: Memory Protection Devices)

BHSD-1225-SM (แสดงในรูปที่ 6a ด้านบน) ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับเซลล์แบบเหรียญ BR/CR1225 และกำหนดค่าไว้สำหรับการติดตั้งบนพื้นผิวในแนวนอน นอกจากนี้ยังมีรุ่นที่มีไว้สำหรับการติดตั้งแบบ through-hole พวกเขาทั้งสองใช้รีเทนเนอร์ฝาครอบร่วมกันในBHSD-1225-COVER (b)

การปฏิบัติตามกฎระเบียบและการประยุกต์ใช้

สำหรับการใช้งานที่มุ่งหมายสำหรับการจัดจำหน่ายทั่วโลก สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าพลาสติก LCP ที่ใช้ในตัวยึดเซลล์ Snap Dragon นั้นเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ปราศจากฮาโลเจนและ PFOA และเป็นไปตามข้อกำหนด SVHC, REACH, RoHS และ WEEE อย่างครบถ้วน

ที่ยึดเซลล์แบบเหรียญตระกูล Snap Dragon เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์แบบพกพาขนาดกะทัดรัดและการใช้งานอื่น ๆ ที่ความน่าเชื่อถือ ความทนทาน และความสะดวกในการใช้งานเป็นสิ่งสำคัญ

ตัวจับยึดเซลล์ Snap Dragon เข้ากันได้ดีกับรอบการฆ่าเชื้อประเภทต่าง ๆ ที่พบได้ทั่วไปในการใช้งานทางการแพทย์ ในที่นี้ คุณค่าของฟีเจอร์สแน็ปอินแบบสองชิ้นนั้นจึงมีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากอาจต้องถอดแบตเตอรี่ออกก่อนการฆ่าเชื้อ เนื่องจากอุณหภูมิของรอบการฆ่าเชื้ออาจเกินพิกัดสูงสุดของแบตเตอรี่สำหรับการสัมผัสกับความร้อน

สรุป

การเลือกและการประกอบที่ใส่แบตเตอรี่ต้องพิจารณาอย่างรอบคอบถึงข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชันปลายทางและรูปแบบการใช้งาน ขนาดแบตเตอรี่ การวางแนว ความเข้ากันได้ของตำแหน่งอัตโนมัติ การปฏิบัติตามกฎระเบียบ และความสะดวกในการเปลี่ยนแบตเตอรี่เป็นข้อกังวลหลัก ควบคู่ไปกับต้นทุนโดยรวม ที่ใส่เซลล์แบบเหรียญ Snap Dragon จาก MPD ให้การคงแบตเตอรี่ที่เชื่อถือได้ในราคาประหยัดสำหรับเซลล์แบตเตอรี่ BR/CR2032 และ BR/CR1225 แม้จะตกหล่น สั่นสะเทือน หรือกระแทกก็ตาม ทั้งหมดนี้รวมไปถึงทำให้การเปลี่ยนเซลล์เป็นไปอย่างง่ายดายอีกด้วย

DigiKey logo

Disclaimer: The opinions, beliefs, and viewpoints expressed by the various authors and/or forum participants on this website do not necessarily reflect the opinions, beliefs, and viewpoints of DigiKey or official policies of DigiKey.

About this author

Image of Art Pini

Art Pini

ผู้เขียน (Art) Pini เป็นผู้เขียนร่วมที่ DigiKey เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าจาก City College of New York และปริญญาโทสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าจาก City University of New York เขามีประสบการณ์มากกว่า 50 ปีในด้านอิเล็กทรอนิกส์และเคยทำงานในบทบาทสำคัญด้านวิศวกรรมและการตลาดที่ Teledyne LeCroy, Summation, Wavetek และ Nicolet Scientific เขามีความสนใจในเทคโนโลยีการวัดและประสบการณ์มากมายเกี่ยวกับออสซิลโลสโคป, เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม, เครื่องกำเนิดรูปคลื่น arbitrary, ดิจิไทเซอร์ และมิเตอร์ไฟฟ้า

About this publisher

DigiKey's North American Editors