鈕扣電池匣設計也可以很優雅!

作者 : Bill Schweber,EE Times/EDN/Planet Analog資深技術編輯

我原本預期應該會很難觸及或更換電池,但相反地,一打開電池匣上蓋時,一個真正優雅的佈局設計隨即映入眼簾——兩顆鈕扣電池就位於其專用的「精美」可移除式電池匣中...

多年來我換過無數產品中的鈕扣電池,其中有許多產品所用的電池匣邊緣磨損還必須加以修理或補強。雖然這是可以理解的但卻令人心煩,尤其是許多低階產品所用的電池匣,電子接觸與機械附著表面區絕對是最低限度的大小,就長期可靠性與正常耐磨損性而言,這種設計並不理想。

這些產品的電池匣通常都只是印刷電路板(PCB)的沖壓金屬件,連接至電池底部的一個觸點,而其頂部(或是圓圈的邊緣)則連接其他觸點,如1所示。每次要拔除和更換電池時,你都得在金屬沖壓和電路板之間那極小的接觸區上按壓。

1:鈕扣電池匣通常只是直接焊接在PCB上的基本沖壓金屬觸點。(圖片來源:diyleyuan.comPCBoard.ca

電池匣很可能一不小心就被扭歪或者被扯掉,尤其是當沒什麼空隙可以觸及電池,而必須把觸點稍微轉來轉去才能拔下並更換電池時。我試過重新焊接這些微小的觸點,但結果有好有壞,因為能接觸的範圍很有限,而且又十分緊密。

讓我們面對現實吧,這些沖壓金屬電池匣非常便宜。也許產品製造商認為整個產品都這麼便宜了,所以不會有人自尋煩惱去更換電池,一顆電池可是要價2到4美元呢!或許是這樣沒錯,但也可能並非如此。

這就是為什麼當我需要更換這些產品中的鈕扣電池時,一向小心翼翼謹慎行事。如果有個便宜的電池匣出現在眼前,我會輕揉慢捻地取下並更換電池。

但真的不必如此。有一大堆到處買得到、相當堅固的鈕扣電池匣可用,包括有真正底座外加護耳以焊接在電路板上的;有些甚至有把東西固定在位置上的擋片,如2所示。沒錯,價格可能會貴上幾美分而且佔用的空間稍稍多一點,但如果便宜的產品用上這種電池匣,真的會很棒…嘿,有夢最美,對吧?

2品質較佳的電池匣包括一個能讓機械與電子連接得更好的分離式底座。有些甚至還有足以固定住電池但在更換電池時可鬆開的頂側閂。(圖片來源:West Florida ComponentsMTI公司)

有時候,電池匣也會帶來小驚喜。我曾經必須替一個如3所示的Salter 2001小型廚用電子秤更換型號CR2032的電池。這款電子秤的價格十分便宜(不到25美元),而且也使用至少20年了,現在亞馬遜(Amazon)和eBay上還買得到二手貨喔!正如大多數的這一類廚房電子秤,這台Salter 2001「閉合」得相當緊密,以維持其懸臂秤量、荷重元以及平台組裝的機械完整性。

3:當我必須為這台便宜的電子秤更換電池時,原本預期看到一個在PCB上的便宜電池匣。

我原本預期應該會很難觸及電池,但相反地,它的電池就位於電子秤背面的電池蓋內。我打開電池匣上蓋時對並未預期電池的放置處和接線,以為將會看到一個便宜又很難拿出放入的排列設置。

然而,相反地,一個真正優雅的佈局設計映入眼簾。兩顆鈕扣電池位於其專用的「精美」可移除式電池匣中,這個電池匣則安裝在和PCB有段距離的凹槽中,並藉由一對中規中矩的電線而與PC板相連,所以它們算是稍微獨立的,見4

4:兩顆CR2032電池就放在精美的可拆式盒中。

換言之,這個電池匣中設計了一個可完整拆取的外滑式「抽屜」,讓電池得以固定在位置上,不但使用者能輕鬆拿取,電池也能受到全面的保護,如5。我只須要打開電子秤底部的上蓋,從凹槽取出電池匣,把「抽屜」滑出來,移除舊的再更換兩枚新電池,然後再反向操作一次即可。

圖5:只需將電池匣輕鬆滑出外殼即可移除/更換電池,真的是「小方法,大優雅」。

這不僅僅是只消幾秒鐘就能完成整個作業,而且完全不必硬壓內部的PCB,因為電池匣和PCB之間的電線足夠鬆弛。設計這個電子秤和核准材料表(BOM)的人真的很細心,讓電池匣簡單之餘還兼具耐用性,雖然此舉在BOM成本上多加了幾美分,但我和大多數使用者都非常感謝那不知名的設計者或團隊。

我們太常在設計中看到成本壓力造成的結果,在像是廚房電子秤、電視附的低階遙控器或其他大眾市場裝置中,機械與電子的便利性與可靠性幾乎都是不足的。通常我們都會為此付出代價,因為當本來應該易於更換的零件卻不好更換時,產品會很快就會被丟棄了。從工程觀點來看,當我看到一件產品由於多了一些額外的考量而設計「正確」時,即使知道沒人會聽見,我也會在沉默中吶喊。

您曾經在自己的設計中關注或考慮過鈕扣電池嗎?是否曾經為了顯著提升產品壽命或使用者的舒適性而採用稍微好一點或貴一點的零件,結果卻被成本團隊在審查時大砍你的BOM清單嗎?您是否有能力說服或證明設計理由並贏得支持?還是就讓幾美分錢阻擋了更多功能、更長壽命元件或者設計方法之路?你有多常問自己「當初做這個時我們在想什麼?」或者「為什麼他們當時不選另一種方法?」

(參考原文:Coin/button-cell holders can be functional, reliable, and even elegant,by Bill Schweber)

加入LINE@,最新消息一手掌握!

發表評論