Kuinka valita nappiparistopidike maksimaalista iskun- ja tärinänkestävyyttä sekä helppoa pariston vaihtoa ajatellen

CR2032:n kaltaiset litiumnappiparistot ovat löytäneet tiensä monenlaisiin kannettaviin elektroniikkasovelluksiin, joista useat vaativat paristojen vaihtoa. Käyttäjäystävällisyyden vuoksi suunnittelijoiden on varmistettava, että nappiparistot asennetaan sellaisiin paristopidikkeisiin, jotka tekevät paristojen vaihdosta helppoa ja nopeaa. Samalla paristopidikkeen on oltava rakenteeltaan vankka, jotta pariston sähköinen yhteys pysyy hyvänä iskuista ja tärinästä huolimatta. Paristopidikkeiden on myös pidettävä paristo turvallisesti paikallaan ja suojattava se tahattomilta oikosuluilta.

Tuotannon kannalta paristopidikkeet on suunniteltava automaattista ladontaa varten ja niiden liitäntöjen erotuttava selkeästi. Nappiparistopidikemalleja tulee olla saatavilla joko pinta- tai läpiasennukseen.

Tässä artikkelissa tutustutaan näiden paristopidikkeiden konsepteihin, tarkastellaan niiden uniikkeja ominaisuuksia ja etuja sekä käsitellään suunnitteluun liittyviä näkökohtia nappiparistopidikkeitä valittaessa. Sen jälkeen siinä esitellään sähköä johtamatonta kiinninapsautettavaa kantta käyttävät Memory Protection Devices (MPD) Snap Dragon -sarjan nappiparistopidikkeet ja näytetään, miten ne ratkaisevat suunnittelijoiden huolenaiheet.

Snap Dragon -konsepti

MPD vastasi näihin suunnitteluvaatimuksiin tuomalla markkinoille Snap Dragon -sarjan, joka on kokonaan uusi paristopidikkeiden kategoria. Tämä sarja lisää huomattavasti päältä avoimien nappiparistopidikkeiden luotettavuutta lukittavan, kiinninapsautettavan kannen ansiosta. Kansi estää pariston siirtymisen paikaltaan sekä sähköisen yhteyden katkeilun iskujen, tärinän ja putoamisen seurauksena. Käyttäjäystävällisyysvaatimuksen täyttämiseksi kansi voidaan kuitenkin irrottaa yhdellä ”napsautuksella”, mikä mahdollistaa pariston nopean ja helpon vaihdon.

Tuotantoa ajatellen laitteen nestekidepolymeerijalusta (LCP) kestää sulatusjuotosprosesseja, joissa lämpötilat ovat erittäin korkeita. Kiinninapsautettava kansi on sekä helppokäyttöinen että polypropeenimateriaalin käytön ansiosta riittävän vahva ja joustava, jotta paristo on mahdollista vaihtaa ajan mittaan useita kertoja. Näistä ominaisuuksista huolimatta Snap Dragon -pidikkeiden profiili on hyvin matalia. Ne ovat tyypillisesti piirilevyllä vain 1 millimetrin (mm) korkeampia kuin nappiparisto.

Kun Snap Dragon -nappiparistopidikettä tarkastellaan lähemmin, siinä käytetään kaksiosaista rakennetta, joka koostuu kiinninapsautettavasta paristonpitimestä ja siihen sopivasta jalustasta, jotka pitävät pariston yhdessä paikallaan (kuva 1).

Kuva 1: Snap Dragon -nappiparistopidikkeissä käytetään kaksiosaista rakennetta, joka koostuu jalustasta ja kiinninapsautettavasta, sähköä johtamattomasta paristonpitimestä. Nämä tarjoavat luotettavan toiminnan iskuista ja tärinästä huolimatta. (Kuvan lähde: Memory Protection Devices)

Kun kansi on napsautettu kiinni, nappiparisto on lukittu kokonaan pidikkeen sisälle. Snap Dragon takaa näin erinomaisen ja luotettavan liitännän.

Vaikka jotkin erittäin luotettavat nappiparistopidikkeet voivat tehdä paristojen asennuksesta ja vaihdosta vaikeaa tai mahdotonta, Snap Dragonin nappiparistopidike on suunniteltu niin, että vaihto on helppoa ja intuitiivista. Snap Dragon -mallin patenttihakemus on vireillä, ja malli on uusin lisäys MPD:n paristopidiketekniikoiden valikoimaan.

Snap Dragon -nappiparistopidikkeitä on saatavana kahta eri kokoa BR/CR2032- ja BR/CR1225-nappiparistoiden asennukseen joko vaaka- tai pystysuuntaan. Ne voidaan toimittaa joko juotospisteillä SMT (Surface Mount Technology) -pintaliitosjuottamista varten tai jaloilla piirilevyyn läpiasennusta varten. Näiden paristojen tarjoama teho on jopa noin 220 milliampeerituntia (mAh) ja ovat melko pieniä. Ne sopivat siten erinomaisesti vähävirtaisten kannettavien laitteiden piireihin (kuva 2).

Kuva 2: Koottu Snap Dragonin pinta-asennettava nappiparistopidike, jossa paristonpidin on napsautettu paikalleen ja pitelee 20 mm:n nappiparistoa jalustaa vasten. (Kuvan lähde: Memory Protection Devices)

Jalustakomponentti

Snap Dragon -nappiparistopidikkeissä on korkealaatuisesta nestekidepolymeerimuovista valmistettu jalusta, joka on sekä ohut että vahva. Se kestää myös SMT-juotosprosesseissa käytettäviä korkeita lämpötiloja. Pidike on mitoitettu lämpötila-alueelle -40 ... 280 °C. LCP-jalusta tarjoaa lisäksi erinomaisen kemikaalinkestävyyden ja kestää epäsuotuisia ympäristöolosuhteita.

Snap Dragon -jalusta sisältää kaksi painekosketinta, jotka on valmistettu nikkelipinnoitetusta fosforipronssista. Niissä on kultapinnoite, joka takaa erinomaisen sähkönjohtavuuden. Tämä tarjoaa myös paremman korroosiosuojan jalustan koskettaessa nappipariston nikkelipinnoitettuja ruostumattomasta teräksestä valmistettuja elektrodeja. Kaksiosaiset painekoskettimet tarjoavat erittäin alhaisen sähköresistanssin, mutta ne takaavat myös tiukan kiinnityksen ja estävät nappiparistoa siirtymästä paikoiltaan iskujen, tärinän tai huonon käsittelyn seurauksena (kuva 3).

Kuva 3: Kuvassa näytetään kaksiosaiset painekoskettimet MPD-pinta-asennusjalustassa. (Kuvan lähde: Memory Protection Devices)

Kuvassa 3 esitetty jalusta on Memory Protection Devices BHSD-2032-SM. Se on vaakasuuntainen pinta-asennusjalusta Cr2032-nappiparistolle. Kaksiosaiset painekoskettimet näkyvät selvästi.

Snap Dragon -paristopidikkeet pystyvät tarjoamaan kaikki nämä edut, mutta silti niiden profiili on erittäin matala.

Paristonpidin

Snap Dragon -sarjan paristopidikkeiden toinen komponentti on läpikuultava polypropeenista (PP) valmistettu paristonpidin tai kansi, joka pitää pariston luotettavasti paikoillaan. Vahva ja joustava kansi on helppokäyttöinen taipuisien kielekkeiden ansiosta, joiden ansiosta paristonpitimen kansi on helppo avata ja sulkea uudelleen useita kertoja ilman, että muovi vääntyy.

Eräs kuvassa 3 esitetylle jalustalle sopiva pidin on MPD BHSD-2032-COVER (kuva 4).

Kuva 4: Sopiva kansi kuvassa 3 esitetylle nappiparistopidikkeen jalustalle. (Kuvan lähde: Memory Protection Devices)

Paristonpitimen luotettavuustestaus

BHSD-2032-SM-pidikejalustan luotettavuustestaus sisältää värähtelytestauksen sinipyyhkäisyillä (10–50–10 hertsiä (Hz)) tunnin ajan kullakin ortogonaalisella akselilla ilman, että nappiparisto irtoaa tai että sähköinen kontakti katkeaisi yli 10 mikrosekunniksi (ms). Laitteille tehdään myös 150 g:n puolisinimuotoinen iskutestaus, johon sisältyy kolme iskua kuhunkin suuntaan kullakin akselilla, yhteensä 18 iskupulssia. Laitteissa ei saa havaita fyysisiä vaurioita. Viimeinen mekaaninen ympäristötesti on pudotustesti yhdestä metristä. Siinäkään nappiparisto ei saa irrota paikaltaan.

Kaikilla Snap Dragon -nappiparistopidikkeillä on samanlaiset testispesifikaatiot, mikä takaa niiden luotettavuuden.

Snap Dragon -konfiguraatiot

Snap Dragon -paristopidikkeitä on saatavana erilaisina konfiguraatioina. Aiemmin mainittu BHSD-2032-SM on vaakasuoraan asennettavaksi tarkoitettu pinta-asennuspidike. BVSD-2032-PC ja sen pidin BVSD-2032-COVER mahdollistavat pariston asennuksen vertikaalisesti ja ne asennetaan piirilevylle käyttämällä läpiasennusta (kuvat 5a ja 5b).

Kuva 5: BVSD-2032-PC (a) on vertikaalinen nappiparistopidike läpiasennuksella ja siihen sopiva pidin BVSD-2032-COVER (b). (Kuvan lähde: Memory Protection Devices)

Snap Dragon -paristopidikkeiden läpiasennusversioissa käytetään nastoja juotospisteiden sijaan, mutta ne ovat muuten rakenteeltaan samanlaisia kuin pinta-asennettavat versiot.

Halkaisijaltaan 20 mm:n nappiparistoille tarkoitettujen pidikkeiden lisäksi MPD tarjoaa pidikkeitä 12 mm:n nappiparistoille (kuva 6). Tärkein ero näissä on pariston kapasiteetti.

Kuva 6: 12 mm:n nappiparistopidike (a) ja sen pidin (b). (Kuvan lähde: Memory Protection Devices)

BHSD-1225-SM (näytetään kuvassa 6a) on suunniteltu BR/CR1225-nappiparistoille ja se on konfiguroitu vaakasuoraan pinta-asennukseen. Saatavilla on myös läpiasennukseen tarkoitettu versio. Molemmat käyttävät samaa kantta BHSD-1225-COVER (b).

Lakisääteisten vaatimuksien noudattaminen ja soveltaminen

Maailmanlaajuiseen jakeluun tarkoitetuissa sovelluksissa on tärkeää tietää, että Snap Dragon -paristopidikkeissä käytetty LCP-muovi on ympäristöystävällistä, halogeeni- ja PFOA-vapaata ja se täyttää kaikki SVHC-, REACH-, RoHS- ja WEEE-määräykset.

Snap Dragon -nappiparistopidikkeet soveltuvat kompakteihin kannettaviin lääkinnällisiin laitteisiin ja muihin sovelluksiin, joissa luotettavuus, kestävyys ja helppokäyttöisyys ovat tärkeitä.

Snap Dragon -nappiparistopidikkeet sopivat erittäin hyvin erityyppisiin lääketieteellisissä sovelluksissa yleisiin sterilointisykeihin. Tässä yhteydessä sen kaksiosainen kiinninapsautusominaisuus on erityisen hyödyllinen. Paristo voidaan irrottaa ennen sterilointia, jos sterilointisyklin lämpötilat ylittävät pariston lämpöaltistuksen enimmäisarvot.

Yhteenveto

Paristopidikkeiden valinta ja integrointi edellyttää loppusovelluksen spesifikaatioiden ja käyttömallin huolellista harkintaa. Pariston koko, suuntaus, yhteensopivuus automaattisen ladonnan kanssa, lakisääteisten määräysten noudattaminen ja pariston vaihdon helppous ovat kokonaiskustannusten ohella ensisijaisia kriteereitä. MPD Snap Dragon -nappiparistopidikkeet tarjoavat edullisen ja luotettavan kiinnityksen BR/CR2032- ja BR/CR1225-nappiparistoille vaikka laite putoaisi tai siihen kohdistuisi tärinää tai iskuja. Kaikki tämä helpon pariston vaihdon lisäksi.