Come scegliere il portabatterie a bottone giusto per la massima resistenza a urti e vibrazioni e semplificare la sostituzione

Le batterie a bottone al litio come CR2032 hanno fatto strada in una moltitudine di applicazioni elettroniche portatili, molte delle quali richiedono la sostituzione della batteria. Per non frustrare l'utente finale, i progettisti devono assicurarsi che siano montate in portabatterie che ne semplificano e velocizzano la sostituzione. Allo stesso tempo, il portabatterie deve essere robusto e assicurare un buon contatto con la cella anche in presenza di urti e vibrazioni. I portabatterie devono anche offrire una ritenzione sicura e proteggere da cortocircuiti involontari.

Per quanto riguarda la produzione, gli attacchi devono essere progettati per la produzione automatizzata pick-and-place con una chiara separazione delle connessioni. I metodi di montaggio disponibili devono prevedere il montaggio superficiale o a foro passante.

Questo articolo esamina il concetto alla base di questi portabatterie, esamina le loro caratteristiche uniche e i loro vantaggi e fornisce alcune considerazioni progettuali per la scelta dei portabatterie a bottone. Quindi presenta e mostra come applicare la serie Snap Dragon di portabatterie a bottone di Memory Protection Devices (MPD) che utilizza un coperchio a scatto non conduttivo per la tranquillità dei progettisti.

Il concetto Snap Dragon

Per rispondere a queste esigenze, MPD ha introdotto la serie Snap Dragon, una categoria completamente nuova di portabatterie. Questi prodotti aumentano notevolmente l'affidabilità dei portabatterie a bottone aperti grazie all'uso di un coperchio a scatto che impedisce spostamenti della cella o connessioni intermittenti in seguito a urti, vibrazioni e cadute. Per soddisfare i requisiti di intuitività, il coperchio può esser rimosso in un batter d'occhio, per la sostituzione della batteria in modo facile e veloce.

Per la produzione, la base in polimero a cristalli liquidi (LCP) del dispositivo tollera bene i processi di saldabile a rifusione ad alta temperatura. Il coperchio a scatto non è solo progettato per la facilità d'uso, il materiale in polipropilene di cui fa uso lo rende abbastanza forte e flessibile da consentire diverse sostituzioni della batteria nel tempo. Anche con queste caratteristiche, i portabatterie Snap Dragon hanno un profilo molto basso, aggiungendo in genere solo 1 millimetro alla batteria a bottone sopra la scheda CS.

Dando un'occhiata più da vicino, i portabatterie a bottone Snap Dragon utilizzano una struttura in due pezzi composta da un fermo a scatto per la batteria e una base combaciante, che insieme trattengono la cella (Figura 1).

Figura 1: I portabatterie a bottone Snap Dragon utilizzano una struttura in due pezzi composta da una base e un fermo a scatto e non conduttivo per garantire un funzionamento affidabile anche in presenza di urti e vibrazioni. (Immagine per gentile concessione di Memory Protection Devices)

Dopo aver chiuso il coperchio, la batteria a bottone è completamente bloccata e Snap Dragon fornisce una connessione eccellente ed affidabile.

Mentre alcuni portabatterie ad alta affidabilità possono complicare l'installazione e la sostituzione della batteria da parte dell'utente, il portabatterie Snap Dragon offre un processo facile e intuitivo. Il progetto Snap Dragon è in attesa di brevetto ed è l'ultima aggiunta al portafoglio di tecnologie di portabatterie di MPD.

I portabatterie Snap Dragon sono disponibili in due misure per accettare le celle BR/CR2032 e BR/CR1225 con orientamento orizzontale o verticale. Possono essere forniti con linguette per la saldatura SMT (tecnologia a montaggio superficiale) o con pin per il montaggio a foro passante su una scheda a circuiti stampati. Queste celle offrono fino a circa 220 mAh di potenza e sono piuttosto piccole, il che le rende perfette per i circuiti con requisiti di bassa potenza in dispositivi portatili e palmari (Figura 2).

Figura 2: Un portabatterie a bottone SMT Snap Dragon assemblato che mostra il fermo della batteria in posizione per trattenere una batteria a bottone di 20 mm nella base. (Immagine per gentile concessione di Memory Protection Devices)

Il componente base

I portabatterie a bottone Snap Dragon hanno una base in plastica polimerica vergine a cristalli liquidi di alta qualità, sottile e resistente. È anche in grado di sopportare le alte temperature associate ai processi di saldatura SMT. Il dispositivo è classificato nell'intervallo di temperatura di -40 ~ 280 °C. La base LCP fornisce inoltre un'eccellente resistenza chimica e può sopportare condizioni ambientali avverse.

La base Snap Dragon è prodotta con doppi contatti a pressione di bronzo fosforoso con placcatura in nichel con un rivestimento dorato per un'eccellente conducibilità elettrica. Questo assicura anche una protezione aggiuntiva contro la corrosione al contatto con gli elettrodi di acciaio inossidabile nichelato della batteria a bottone. I contatti a doppia pressione non solo offrono una resistenza elettrica estremamente bassa, ma forniscono anche un'aderenza perfetta per prevenire lo spostamento della batteria a bottone in seguito a urti, vibrazioni o manipolazione (Figura 3).

Figura 3: Contatti a doppia pressione su una base a montaggio superficiale di MPD. (Immagine per gentile concessione di Memory Protection Devices)

La base nella Figura 3 è un modello BHSD-2032-SM di Memory Protection Devices. Si tratta di una base orizzontale a montaggio superficiale per una batteria a bottone CR2032. I contatti a doppia pressione sono indicati chiaramente.

I portabatterie Snap Dragon possono fornire tutti questi vantaggi mantenendo un profilo estremamente basso.

Il fermo della cella

Il secondo componente dei portabatterie serie Snap Dragon è il fermo o coperchio traslucido in polipropilene (PP) che garantisce una ritenzione affidabile della batteria. Forte e flessibile allo stesso tempo, la facilità d'uso deriva dall'uso di linguette flessibili che permettono di rimuovere e reinstallare facilmente il coperchio di ritenzione della batteria più volte senza danneggiare la plastica.

Il fermo combaciante per la base mostrata nella Figura 3 è il modello BHSD-2032-COVER di MPD (Figura 4).

Figura 4: Il coperchio combaciante con la base del portabatterie a bottone mostrato nella Figura 3. (Immagine per gentile concessione di Memory Protection Devices)

Test di affidabilità del portabatterie

I test di affidabilità per la base BHSD-2032-SM includono test di vibrazione sinusoidale (10-50-10 Hz) per un'ora in ciascuno degli assi ortogonali senza che si verifichi uno slittamento e senza perdita di continuità di contatto superiore a 10 µs. I dispositivi sono anche soggetti ai test d'urto semisinusoidale a 150 g, compresi tre urti in ogni direzione su ogni asse per un totale di 18 impulsi d'urto senza evidenza di danni fisici. Il test ambientale meccanico finale è un test di caduta da un metro, anche qua senza che la cella si sposti.

Tutti i portabatterie a bottone Snap Dragon hanno specifiche di test simili, il che ne garantisce l'affidabilità.

Configurazioni di Snap Dragon

I portabatterie Snap Dragon sono disponibili in una varietà di configurazioni. Il già citato BHSD-2032-SM è un supporto a montaggio superficiale destinato all'installazione orizzontale. BVSD-2032-PC con il suo fermo BVSD-2032-COVER ha un orientamento verticale e utilizza il montaggio a foro passante sulla scheda CS (Figure 5a e 5b).

Figura 5: BVSD-2032-PC (a) è un portabatterie a orientamento verticale con montaggio a foro passante, insieme al fermo BVSD-2032-COVER (b). (Immagine per gentile concessione di Memory Protection Devices)

Le versioni a foro passante dei portabatterie Snap Dragon usano i perni e non le piazzole di saldatura, ma a parte questo sono identiche nella costruzione alle versioni a montaggio superficiale.

Oltre ai portabatterie a bottone di 20 mm di diametro, MPD include versioni di 12 mm (Figura 6); il fattore chiave di differenziazione è la capacità della batteria.

Figura 6: Un portabatterie di 12 mm (a) e il rispettivo fermo (b). (Immagine per gentile concessione di Memory Protection Devices)

BHSD-1225-SM (Figura 6a qui sopra) è destinato a ospitare batterie a bottone BR/CR1225 ed è configurato per il montaggio superficiale in orizzontale. Esiste anche una versione per il montaggio a foro passante. Entrambi hanno lo stesso fermo per il coperchio, BHSD-1225-COVER (b).

Conformità normativa e applicazione

Per le applicazioni destinate alla distribuzione in tutto il mondo, è importante sapere che la plastica LCP utilizzata nei portabatterie Snap Dragon è ecocompatibile, senza alogeni e PFOA, in piena conformità con le normative SVHC, REACH, RoHS e RAEE.

La famiglia Snap Dragon è adatta per prodotti medici portatili compatti e altre applicazioni in cui l'affidabilità, la durata e la facilità d'uso sono importanti.

I portabatterie Snap Dragon sono compatibili con vari tipi di cicli di sterilizzazione comuni nelle applicazioni mediche. In questo caso, la sua struttura in due pezzi a scatto è particolarmente preziosa, in quanto la batteria potrebbe dover essere rimossa prima della sterilizzazione, dato che le temperature del ciclo di sterilizzazione potrebbero superare il valore massimo di esposizione al calore della batteria.

Conclusione

La selezione e l'integrazione dei portabatterie richiede un'attenta considerazione delle specifiche dell'applicazione finale e del modello di utilizzo. Le dimensioni della batteria, l'orientamento, la compatibilità con il posizionamento automatico, la conformità normativa e la facilità di sostituzione sono prioritari, oltre al costo complessivo. I portabatterie a bottone Snap Dragon di MPD offrono una ritenzione della batteria a basso costo e affidabile per batterie BR/CR2032 e BR/CR1225, anche in caso di caduta, vibrazioni o urti. Il tutto senza venir meno alla facile sostituzione delle batterie.