Hogyan válasszunk erős rezgéseknek és ütéseknek ellenálló, de könnyű cserét lehetővé tevő gombelemtartót?

A CR2032 jelű és más hasonló lítiumionos gombelemeket számos hordozható elektronikai készülékben megtalálhatjuk, és közülük soknál van szükség az elemek cseréjére. A könnyű használhatóság érdekében a tervezőknek gondoskodniuk kell arról, hogy a gombelemeket olyan elemtartókban helyezzék el, amelyek egyszerű és gyors elemcserét tesznek lehetővé. Ugyanakkor a gombelemtartónak erős kialakításúnak is kell lennie, hogy még a készüléket érő ütések és rezgések esetén is jól érintkezzen a benne lévő elem. A gombelemtartóknak biztosítaniuk kell emellett az elem biztonságos rögzítését és a véletlen rövidzárlatok elleni védelmét is.

Gyártói szemszögből a gombelemtartókat úgy kell megtervezni, hogy az automatizált gyártósorokon dolgozó felszedő és elhelyező robotok jól el tudják különíteni a pólusokat. A gombelemtartóknak lehetővé kell tenniük a felületre és az átmenő furatokba szerelést is.

Ez a cikk a gombelemtartók megoldásait vizsgálja, áttekinti egyedi jellemzőiket és előnyeiket, valamint a gombelemtartók kiválasztásakor figyelembe veendő tervezési szempontokat. Ezután bemutatja és ismerteti, hogyan kell használni a Memory Protection Devices (MPD) Snap Dragon sorozatú gombelemtartóit, amelyek nem vezető anyagból készült, bepattintható fedéllel vannak ellátva, hogy ezzel is segítsék a tervezők munkáját.

A Snap Dragon megoldása

A tervezési követelmények kielégítésére az MPD kidolgozta a Snap Dragon sorozatot, a gombelemtartók teljesen új kategóriáját. Ezek egy reteszelő, bepattintható fedél használatával nagymértékben növelik a nyitott gombelemtartók megbízhatóságát, mert a fedél megakadályozza, hogy a gombelem a rezgések, ütések vagy a leesés hatására kiessen a tartóból, vagy szakadozzon az érintkezése. Az egyszerű használhatóság követelményeinek való megfelelés érdekében a fedél továbbra is egy „pattintással” eltávolítható, lehetővé téve a gyors és egyszerű elemcserét.

A gyártás során az elemtartó folyadékkristályos polimer (LCP) alaplapja elviseli a magas hőmérséklettel járó újraolvasztó lágyforrasztási eljárásokat is. A bepattintható fedelet nemcsak könnyen használhatóra tervezték, de a használt polipropilén anyag azt is jelenti, hogy elég erős és rugalmas ahhoz, hogy az idők során többször lehessen cserélni benne az elemet. A Snap Dragon elemtartók még ezekkel a funkciókkal együtt is nagyon laposak, jellemzően csak 1 milliméterrel (mm) növelik meg a gombelem nyomtatott áramköri (nyák) lap feletti méretét.

Ha közelebbről megnézzük, a Snap Dragon gombelemtartók két részből, egy bepattintható elemrögzítő fedélből és egy ahhoz illeszkedő alaplapból állnak, amelyek együtt tartják a gombelemet (1. ábra).

1. ábra: A Snap Dragon gombelemtartók két részből, egy alaplapból és egy bepattintható, nem vezető anyagú elemrögzítő fedélből állnak, hogy még ütések és rezgések hatásának kitéve is biztosítsák a megbízható működést (kép: Memory Protection Devices)

A fedél bepattintásával a gombelem teljesen rögzül, így a Snap Dragon kiváló és megbízható kapcsolatot biztosít.

Míg néhány nagy megbízhatóságú gombelemtartó megnehezíti vagy lehetetlenné teszi a felhasználó számára az elem behelyezését és cseréjét, a Snap Dragon gombelemtartót úgy tervezték, hogy egyszerű és logikus eljárást tegyen lehetővé. A Snap Dragon kialakítása be van jelentve szabadalmaztatásra, és az MPD elemtartó-választékának legújabb tagja.

A Snap Dragon gombelemtartók két különböző méretben kaphatóak, BR/CR2032 és BR/CR1225 jelű gombelemek vízszintes, illetve függőleges elhelyezésére. Ezek vagy a felületre forrasztáshoz alkalmas forrasztófülekkel, vagy a nyomtatott áramköri lapok átmenő furataiba szereléshez alkalmas lábakkal ellátva rendelhetőek. Ezek a gombelemek körülbelül 220 mAh (milliamperóra) kapacitásúak és meglehetősen kicsik, így tökéletesen alkalmasak a hordozható eszközök kis teljesítményigényű áramköreihez (2. ábra).

2. ábra: Felületre szerelhető, 20 mm-es gombelemet az alaplaphoz rögzítő, összeszerelt Snap Dragon gombelemtartó a helyére pattintott elemrögzítő fedéllel (kép: Memory Protection Devices)

Az alaplap

A Snap Dragon gombelemtartók alaplapjának anyaga kiváló minőségű, nagy tisztaságú („szűz”) folyadékkristályos polimer műanyag, amely egyszerre vékony és erős, és a felületre szerelésnél használt forrasztásokkal járó magas hőmérsékletet is képes elviselni. Az elemtartó –40 °C és 280 °C közötti hőmérséklet-tartományra van méretezve. Az LCP alaplap kiváló vegyi ellenállást biztosít, és ellenáll a kedvezőtlen környezeti viszonyoknak is.

A Snap Dragon alaplap nikkelezett foszforbronzból készült kettős nyomóérintkezővel rendelkezik, és az érintkező a kiváló villamos vezetőképesség érdekében aranybevonattal van ellátva. Ez további korrózióvédelmet is nyújt a gombelem nikkelezett rozsdamentes acél pólusaival való érintkezéskor. A kettős nyomóérintkező nemcsak rendkívül alacsony villamos ellenállást kínál, hanem szoros illeszkedést is, megakadályozva a gombelem ütés, rázkódás vagy rendellenes használat következtében történő elmozdulását (3. ábra).

3. ábra: A kettős nyomóérintkező egy felületre szerelhető MPD alaplapon (kép: Memory Protection Devices)

A 3. ábrán látható alaplap a Memory Protection Devices cég BHSD-2032-SM jelű terméke. Ez egy vízszintes felületre szerelhető alaplap CR2032 jelű gombelemekhez. Jól látható a képen a kettős nyomóérintkező.

A Snap Dragon gombelemtartók mindezeket az előnyöket rendkívül lapos kialakítás mellett kínálják.

Az elemrögzítő fedél

A Snap Dragon sorozatú gombelemtartók másik alkotóeleme az áttetsző polipropilén (PP) elemrögzítő fedél vagy egyszerűen csak fedél, amely megbízhatóan tartja a helyén a gombelemet. A fedél egyszerre erős és rugalmas, a könnyű használatot pedig a hajlékony fülek biztosítják, amelyek lehetővé teszik, hogy az elemrögzítő fedelet többször is könnyedén levehesse és visszahelyezhesse anélkül, hogy a műanyag eldeformálódna.

A 3. ábrán látható alaplaphoz tartozó elemrögzítő fedél az MPD cég BHSD-2032-COVER jelű terméke (4. ábra).

4. ábra: A 3. ábrán látható gombelemtartó-alaplaphoz tartozó fedél (kép: Memory Protection Devices)

A gombelemtartó megbízhatóságának vizsgálata

A BHSD-2032-SM jelű elemtartó-alaplap megbízhatósági vizsgálata egy 10–50–10 Hz frekvencia között folyamatosan változó szinuszos rezgéssel a három egymásra merőleges tengely mentén egy órán át történő tesztelés, melynek során az elem nem mozdulhat el, és az érintkezés folytonossága nem szakadhat meg esetenként 10 ezredmásodpercnél (ms) hosszabb ideig. Az eszközöket 150 g-os félszinuszos lökésvizsgálatnak is alávetik, minden tengely mentén három lökéssel, összesen 18 lökésimpulzussal, amelyek nem okozhatnak látható fizikai károsodást. Az utolsó mechanikai környezeti vizsgálat egy egyméteres ejtőpróba, amely szintén nem okozhatja a gombelem elmozdulását.

A Snap Dragon gombelemtartók mindegyike hasonló vizsgálatokon esik át, így bizonyítva a megbízhatóságukat.

Snap Dragon-termékváltozatok

A Snap Dragon gombelemtartók többféle változatban kaphatóak. A korábban említett BHSD-2032-SM egy vízszintes beépítésre szánt, felületre szerelhető elemtartó. A BVSD-2032-PC jelű termék a BVSD-2032-COVER elemrögzítő fedéllel együtt függőleges gombelem-elhelyezésre használható, átmenő furatokkal ellátott nyomtatott áramköri lapra szereléshez (5a. és 5b. ábra).

5. ábra: A BVSD-2032-PC (a) függőleges gombelem-elhelyezésre használható, átmenő furatokkal ellátott nyomtatott áramköri lapra szerelésre alkalmas gombelemtartó, valamint a hozzá tartozó BVSD-2032-COVER (b) elemrögzítő fedél (kép: Memory Protection Devices)

Az átmenő furatokba szerelésre szánt Snap Dragon gombelemtartók forrasztófülek helyett lábakkal vannak ellátva, de egyébként a felépítésük teljesen megegyezik a felületre szerelhető változatokéval.

A 20 mm átmérőjű gombelemekhez való elemtartók mellett az MPD 12 mm-es gombelemekhez való elemtartókat is kínál (6. ábra), a legfontosabb különbség az elem kapacitása.

6. ábra: 12 mm-es gombelemtartó (a) és a hozzá tartozó elemrögzítő fedél (b) (kép: Memory Protection Devices)

A BHSD-1225-SM jelű termék (a fenti 6a. ábrán látható) BR/CR1225 jelű gombelemek befogadására készült, és vízszintes felületre való szerelésre van kialakítva. Kapható átmenő furatba szerelhető változatban is. A BHSD-1225-COVER (b) elemrögzítő fedele mindkettőnek ugyanolyan.

Az előírásoknak való megfelelés és felhasználás

A világméretű forgalmazásra szánt termékek esetében fontos tudni, hogy a Snap Dragon gombelemtartókban használt LCP műanyag környezetbarát, halogén- és perfluor-oktánsav- (PFOA-) mentes, és teljes mértékben megfelel az SVHC-, REACH-, RoHS- és WEEE-előírásoknak.

A Snap Dragon gombelemtartók családja alkalmas kisméretű kézi orvosi eszközökbe és más olyan felhasználási területekre, ahol fontos a megbízhatóság, a tartósság és a könnyű használhatóság.

A Snap Dragon gombelemtartók nagymértékben összeférhetőek az orvosi felhasználási területeken szokásos különböző típusú sterilizálási ciklusokkal. Itt a két részből álló, bepattintható felépítés különösen értékes, mivel lehet, hogy az elemet a sterilizálás előtt ki kell venni, mert a sterilizálási ciklus hőmérséklete meghaladhatja a gombelem legnagyobb hőállóságát.

Összegzés

A gombelemtartók kiválasztása és beépítése a végfelhasználói elvárások és a felhasználási módok gondos mérlegelését igényli. A gombelem mérete, elhelyezési módja (vízszintes vagy függőleges), a gyártósori robotokkal végzett elembehelyezésre való alkalmasság, az előírásoknak való megfelelés és az elemcsere egyszerűsége elsődleges szempontok, ahogyan az összköltség is. Az MPD cég Snap Dragon márkanevű gombelemtartói alacsony költségű, még leejtés, rázkódás és ütések hatásának kitéve is megbízható elemelhelyezést kínálnak a BR/CR2032 és BR/CR1225 jelű gombelemek számára. Mindezt úgy, hogy egyúttal lehetővé teszi az elemek egyszerű cseréjét is.