סוללות לי-פו לסימני מדף אלקטרוניים: מדריך לבחירה

איך לבחור סוללת لي-פולימר לתוויות מדף אלקטרוניות: קיבולת, גודל ותקופת חיים

תוית מדף אלקטרונית עשויה להישאר כמעט כל היום במצב שינה, ואז לבקש מהסוללה לספק פליטה קצרה של זרם לצורך תקשורת אלחוטית, עדכון מסך איפייפר או התראה בדיאוד אור.

סוללה שמתפקדת היטב בהתקן לביש עלולה לא לספק את אותה תקופת חיים בתוית מחיר דיגיטלית. מעצב התוויות חייב לקחת בחשבון את הזרם במצב שינה, תדירות העדכונים, זרם הפליטה, טמפרטורת הפעולה, השטח הזמין והאופן שבו הסוללה תוחלף או תטען מחדש.

סוללות ליתיום פולימר עשויות להיות בחירה טובה לסמלים אלקטרוניים למדפים דקים, ניתנים לטעינה או בעלי תכונות מתקדמות. עם זאת, הן אינן בהכרח הפתרון הטוב ביותר לכל עיצוב של סמלו אלקטרוני למדף. רבים מסמלים הקונבנציונליים ממשיכים להשתמש בסוללות ליתיום-דיאוקסיד מנגן ראשוניות בשל שיעור הזרם העצמי הנמוך שלהן ותקופת האחסון הארוכה.

ההחלטה הנכונה מתחילה בפרופיל הפעלה הממשי של הסמלו האלקטרוני למדף.

אילו סוג סוללה משמשת בסמלו אלקטרוני למדף?

לרוב הסמלים האלקטרוניים למדף משתמשים בתצוגת נייר-אלקטרוני בשילוב עם מיקרו-בקר בעל צריכת חשמל נמוכה ומערכת תקשורת אלחוטית כגון בלוטות' נמוך-אנרגיה או פרוטוקול ייחודי בגודל תת-גיגה-הרץ.

מכיוון שנייר-אלקטרוני שומר על התמונה ללא צריכה מתמדת של חשמל, הסמלו יכול להישאר במצב שינה לתקופות ארוכות. צריכת החשמל מתרחשת בעיקר כאשר הסמלו מקבל נתונים, מעדכן את התצוגה שלו, מדליק נורה LED או מתקשר עם שער.

שני סוגי סוללות נבחנים בדרך כלל.

סוללות ליתיום ראשוניות

סוללות ליתיום-מנגן דו-חמצני ראשיות, כולל סוללות מטבעיות וסוללות מסוג שקית דקיקה, בשימוש נרחב במערכות תווית מחירים אלקטרוניות נמוכות הספק שנועדו לפעול מספר שנים ללא טעינה.

היתרונות העיקריים שלהן כוללים:

• פריקה עצמית נמוכה

• תקופת שמרה ארוכה

• ארכיטקטורת חשמל פשוטה

• אין מעגל טעינה

• מתאימות טוב לעדכונים נדירים של התצוגה

הגביל העיקרי הוא שבסופו של דבר יש להחליף את הסוללה או לסגור את התוית לשירות.

סוללות ליתיום פולימרנית ניתן לטעינה

סוללות ליתיום פולימרנית שניתן לטעינה מתאימות יותר כאשר לתוית המחירים האלקטרונית יש שיטה מוגדרת לטעינה או כאשר התכונות שלה דורשות יותר אנרגיה מאשר תוית נמוכת הספק מסורתית.

ת Peblications טיפוסיות כוללות:

• תוויות מחירים אלקטרוניות שניתן לטעינה

• תצוגות גדולות או מעודכנות בתדירות גבוהה

• תוויות עם פעילות LED בתדירות גבוהה

• תגיות אינטראקטיביות עם כפתורים או חיישנים

• תוויות לוגיסטיות ומחסניות לשימוש חוזר

• מערכות תגיות אלקטרוניות (ESL) המופעלות על ידי סולארית או טעינה במגע

• התקנים דקיקים במיוחד עם תצורה פנימית מותאמת אישית

תא לי-פולימר ניתן לטעינה כולל מתח נומינלי של 3.7 וולט או 3.85 וולט, בהתאם לכימיה שלו ולמפרט המתח הדרוש לטעינה. מעגל הטעינה, מעגל ההגנה וטווח המתח של המערכת חייבים להיות מעוצבים סביב התא שנבחר.

חשוב גם לא לזהות סוללה רק לפי אריזתה. סוללה דקה וגמישה מסוג 'פוץ' עשויה להיות סוללת לי-יון פולימרית ניתנת לטעינה, או סוללת לי-מנגן דו-חמצנית שאינה ניתנת לטעינה. מוצרים אלו נבדלים זה מזה במתח, בדרישות הטעינה ובמאפייני משך החיים שלהם.

מתי סוללת לי-פולימר היא בחירה הגיונית לתגיות אלקטרוניות (ESL)?

סוללת לי-פולימר מציעה את הערך הגבוה ביותר כאשר הצורה, העובי והיכולת לטעינה חוזרת חשובות יותר מאשר השגת משך חיים מרבי ללא צורך בשיקום, כפי שמתאפשר באמצעות סוללה ראשונית.

המבנה של התא בצורת כיס מאפשר לסוללה לנצל את המרחב הפנימי המלבני או המרחב הפנימי האחר, שקשה לנצל אותו, ביעילות רבה יותר מאשר תא מטבע בעל קוטר קבוע. ניתן לספק את התא גם עם חוטים מותאמים אישית, מחברים, פסי חיבור, מעגלי הגנה וחיישני טמפרטורה.

יש לקחת בחשבון את שימוש בסוללת LiPo כאשר:

• תג המחיר האלקטרוני כולל מגעים לטעינה, תחנת טעינה או איסוף אנרגיה מסביבה

• הכיסוי דק מדי או לא סדיר עבור תאי מטבע סטנדרטיים

• התוית מתעדכנת בתדירות גבוהה יותר מתוית מחיר קונבנציונלית

• העיצוב כולל נורות LED, חיישנים, כפתורים או פונקציות אינטראקטיביות אחרות

• מצופה שהסוללה תוטען מחדש במהלך תקופת השימוש של המוצר

• סוללה סטנדרטית אינה יכולה לנצל את המרחב הפנימי הזמין ביעילות

עבור תג מחיר אלקטרוני שנצפה לפעול בחמש, עשר או יותר שנים ללא טעינה, כימיה ליטיום פרימרית עלולה עדיין להיות האופציה היותר פרקטית. אין לבחור בסוללת LiPo ניתנת לטעינה רק בגלל שהיא מתאימה לכיסוי.

1. התחל מהמרחב הזמין

עובי הוא לעתים קרובות הדרישה המכנית הראשונה בתוויות מדף אלקטרוניות. הסוללה נמצאת מאחורי או לצדה של המסך, בעוד שהכיסוי חייב להישאר דק מספיק כדי להתאים למסילות המדפים הסטנדרטיות.

העיצוב צריך לקחת בחשבון יותר מאשר הממדים הנומינליים שמופיעים בתרשים התא.

לספק מקום לספיגת סיבוב העובי וההתפשטות

תא מסוג 'פוץ' לא אמור להיות מכווץ באופן צמוד בין הכיסוי האחורי@Module האלקטרו-נייר. עובי התא משתנה בהתאם לספיגת ייצור, למתיחת הטעינה, לטמפרטורה ולגילוי.

הספיגה הנדרשת צריכה להיות מסוכמת עם ספק הסוללות תוך שימוש בדפי المواصفות המדויקים של התא. לא יש לקבוע אחוז קבוע לכל סוללה, משום שהתנהגות ההתפשטות תלויה בכימיה של התא, בקיבולו, בבנייתו ובתנאי ההפעלה.

העיצוב המכניקלי חייב:

• להימנע מהפעלת לחץ ישיר על מסך האלקטרו-נייר

• להרחיק את התא מצלעות פלסטיק חדים ומבנים לתמיכה בבורגים

• לספק רווח סביב קצות התא מסוג 'פוץ' ואזור החתימה

• למנוע תנועה ללא דחיסה קשיחה של התא

• לתמוך בחוטים ובפלטות נגד מתח חוזר או רטט

• להתחשב בהסרת הסוללה והחלפתה במהלך תחזוקה

ניתן להשתמש בקרם, באזורים מבוקרים של דבק או באבזר סוללות מתאים כדי לфикс את הסוללה. החומר שנבחר חייב להיות תואם עם שקית התא ועם טווח הטמפרטורות הצפוי.

לא לבחור את הסוללה רק לפי גודל המסך

מסך גדול יותר בדרך כלל דורש יותר אנרגיה לכל רענון, אך גודל המסך אינו הגורם היחיד. שתי תוויות עם אותו גודל מסך עשויות להצריך כמויות שונות מאוד של חשמל בגלל פרוטוקול הרדיו, תדירות העדכון, התנהגות ה-LED וה펌וואר.

מידות הסוללה הסופיות צריכות להתבסס על השקף המכניקלי המלא ועל פרופיל ההספק הנמדד.

תרחיש עיצוב של תוויות אלקטרוניות (ESL)	כיוון טיפוסי לעיצוב סוללות	הנקודות העיקריות לאימות
תווית קומפקטית וניתנת לטעינה	סוללת לי-פו דקה בת תא אחד עם חיבורים מותאמים או פסי חיבור	העובי המינימלי, שיטת הטעינה והזרם המרבי
תווית בינונית עם עדכונים תכופים	סוללת לי-פו בת תא אחד עם קיבולת גבוהה יותר	אנרגיה לריעוד מסך, אירועים ברדיו והקיבולת השימושית
תווית גדולה או אינטראקטיבית	סוללת לי-פו גדולה יותר או פתרון של סוללות במקביל	העמסת דיודות נוראות, תדירות העדכונים, מעגל הגנה وزمن הטעינה
תווית לאחסון בטמפרטורות נמוכות	תא בטמפרטורה נמוכה או כימיה ראשונית חלופית	מתח פולסי, ביצועי פריקה והגבלות טעינה
תווית לתקופת חיים ארוכה ללא טעינה	סוללת ליתיום ראשונית מועדפת בדרך כלל	פריקת עצמית, יכולת פולס ואסטרטגיה להחלפה

הטבלה הזו היא נקודת התחלה לעיצוב, לא המלצה על קיבולת. הקיבולת חייבת לחושף מחישוב הצריכה הנמדדת של ההתקן.

2. בניית תקציב הספקה ריאלי

הזרם הממוצע של מסך אלקטרוני (ESL) עשוי להיראות נמוך מאוד, אך הזרם הממוצע לבדו אינו מראה האם הסוללה יכולה לתמוך בכל עדכון של המסך.

תקציב הספקה תקין צריך לכלול:

• זרם שינה של יחידת הבקרה המיקרו

• זרם המתנה וקליטת הרדיו

• זרם השידור

• זרם ריעוד נייר אלקטרוני ומשך הזמן שלו

• זרם ה-LED וזמן הבהוב

• פעילות חיישן או כפתור

• אבדן מוסר המתח

• צריכת מעגל הגנת הסוללה

• זרם שינה של מעגל הטעינה

• כישלונות עדכון צפויים והעברות מחדש

ניתן להעריך את הצריכה היומית כ:

תפוקת יומית = צריכת שינה + צריכת תקשורת + צריכת רענון מסך + צריכת אבזרים

למקרה בודד:

צריכת מקרה במיליאאמפר-שעה = זרם מקרה במיליאאמפר × משך מקרה בשעות × מספר מקרים ליום

לאחר מכן יש להתאים את העומס המשוער לאורך תקופת השירות הרצויה עבור:

• הקיבולת השימושית במתח הפסקה של המערכת

• הפחתת קיבולת בטמפרטורות נמוכות

• הזדקנות התאים

• מטען עצמי

• אובדי המרה

• שונות בייצור

• אגרת הנדסתית

אל תחושבו את משך חיי הסוללה על ידי חלוקת הקיבולת המדורגת בזרם הממוצע ותעצרו שם. שיטה זו מתעלמת מהנפילה בoltage הנובעת מפולסים, מהטמפרטורה ומהקיבולת שנשארת לא זמינה מתחת למתח המינימלי של המערכת.

למדוד פרוטוטיפ פעיל

גיליונות נתוני רכיבים מועילים בשלב העיצוב המוקדם, אך הבחירה הסופית של הסוללה צריכה להתבסס על מדידות שנעשו על פרוטוטיפ אמיתי של ESL.

להשתמש במנתח הספק או בכלי לרשימת זרמים כדי לרשום:

• זרם מצב השינה העמוקה

• אירועי חיבור של שערת הרשת

• עדכון תצוגה רגיל

• עדכון מסך מלא או עדכון רב-צבעים

• פעולת ה-LED

• אירועי תקשורת כושלים וניסיונות חזרה

• פעולה בטמפרטורות המינימלית והמקסימלית

המדידה הזו חושפת לעתים קרובות עומסים קצרים החסרים בגיליון האקסל הראשוני.

3. בדיקת זרם הפעימה ומתח סוף חיים

רדיו ESL ומסכים של נייר אלקטרוני יוצרים פולסי זרם קצרים. גם כאשר האנרגיה הכוללת שמשתמשים בה בכל פולס היא קטנה, מתח הסוללה עלול לרדת באופן זמני בגלל התנגדות התא.

הבעיה הופכת חמורה יותר כאשר:

• הסוללה קרירה

• הקיבולת הנותרת נמוכה

• התא התיישן

• זרם העדכון גבוה

• מעגל ההגנה או המחבר מוסיפים התנגדות

אם המתח יורד מתחת לסף נעילת מתח נמוך של ה-MCU, התוית עלולה להתאפס במהלך עדכון. לאחר מכן היא עלולה להתחיל מחדש, להתחבר מחדש ולשנות שוב את אותה פעולה, מה שמביא לצריכה נוספת של אנרגיה.

לפיכך, הערכת הסוללה חייבת לכלול:

• תנגדות פנימית לזרם ישר

• מתח תחת עומס פולסי צפוי

• مدת פלס

• מתח ניתוק המערכת

• סף נפילת מתח ב-MCU

• תנגדות המחבר והחיווט

• הישגים במצב טעינה נמוך

• הישגים בטמפרטורת הפעלה הנמוכה ביותר

קיבולת נומינלית גדולה יותר אינה תמיד פותרת בעיה פולסית. מבנה התא, עיצוב האלקטרודות, הטמפרטורה והתנגדות המעגל יכולים להיות חשובים באותה מידה.

4. להתייחס בקפדנות לטענות לגבי משך חיים של שירות

טענה לגבי משך חיים של סוללת ESL תקפה רק כאשר תנאי הפעלה מוגדרים.

הצהרה כגון "עד עשר שנים" חייבת לציין, או לפחות להסתמך על:

• מספר עדכונים ליום

• סוג התצוגה ומספר הצבעים

• תדר התקשורת беспровודית

• שימוש ב-LED

• טמפרטורת פעילות

• תנאי הרשת

• זרם שינה

• כימיה של סוללות

• מתח ניתוק המערכת

תאי ليותيوم פולימר ניתן לטעינה עוברים פריקה עצמית וגילוי קלנדרי גם כשאינם נטענים ונפרקים בתדירות גבוהה. השמירה האורכית שלהם תלויה בטמפרטורה, באחוז המטען ובעיצוב התא. לפיכך, לא בטוח להניח שכל תא LiPo יש לו קצב פריקה עצמית שנתי של אחוז אחד או שניים בלבד.

לפרויקט רב-שנתי, יש לבקש מהספק את נתוני השמירה, האחסון והגילוי עבור התא המוצע. יש לבדוק את תוצאות הבדיקות המאיצות יחד עם תנאי השימוש האמיתיים.

אם אין שיטה טעינה, והדרישה העיקרית היא אורך חיים ללא תחזוקה ככול הנראה, יש להשוות את עיצוב ה-LiPo לפתרון לייתיום ראשוני מתאים לפני סגירת הארכיטקטורה.

5. לשקול את הפעולה בשרשרת הקרה כבר בשלב מוקדם

תווית מדף אלקטרוניות המשמשות בתצוגות מקררות ואזורים של מזונות קפואים יוצרות אתגר שונה בנוגע לסוללות.

בטמפרטורות נמוכות עליית התנגדות התא גורמת לירידה בקיבולת הזמינה. נפילת המתח במהלך שידור רדיו או ריענון מסך אלקטרו-נייר עלולה להיות גדולה מספיק כדי לאפס את המערכת, גם כאשר בסוללה עדיין יש אנרגיה ניתנת לשימוש.

לסוללות ליתיום-יון ניתן לטעינה ישנן גם מגבלות טעינה חשובות בטמפרטורות נמוכות. תא LiPo סטנדרטי אינו אמור להיטען בטמפרטורה נמוכה מהטמפרטורה שצוינה על ידי היצרן שלו. ייתכן שהמערכת תדרוש:

• תא מאושר לטמפרטורות נמוכות

• מטען עם חיישן טמפרטורה ומניעה של טעינה

• הקטנת זרם הטעינה

• כימיה שונה של סוללה

• תוכנה שמעדיפה הגבלה של אירועים בעלי עומס גבוה כאשר הסוללה קרירה

• מרווח מתח גדול יותר מעל נקודת הקיטעון של ה-MCU

לישומים של קפאות, לבדוק תוויות שלמות במגירת טמפרטורות. נתוני קיבולת בטמפרטורת החדר אינם יכולים לחזות במדויק את הביצועים בזמן פולסים קרים.

6. להעריך את בניית התא ללא התבססות על תוית אחת בלבד

בניית אלקטרודות מוצבות יכולה להיות מועילה לתאים דקים ויכולה לספק שליטה טובה בממדים. בנייה מלופפת נפוצה אף היא מאוד ויכולה לפעול באופן אמין כאשר היא מעוצבת ויוצרת כראוי.

לא ניתן להניח פשוט מדי שכול תאי המונח עדיפים על כול תאי הליפוף.

במקום זאת, להשוות مواصفות ואילו נתונים ניסיוניים עבור:

• סובלנות עבה

• תנגדות פנימית לזרם ישר

• ביצועי פולס

• מחזור חיים

• התנהגות באחסון

• התנפחות בתנאים שנקבעו

• פריקה בטמפרטורות נמוכות

• אחסון בטמפרטורה גבוהה

• עקביות בין מגרעות

הבנייה הנכונה היא זו שמתאימה לדרישות החשמליות והמכניות של ה-ESL באיכות ייצור עקבי.

7. לאשר את דרישות הבטיחות וההובלה

התאם צריך להיות מתוכנן לפני שגודלי הסוללה והעיצוב החשמלי נקבעו.

הדרישות משתנות בהתאם לשוק ולמצב בו התא נשלח בנפרד, מותקן בציוד או מאוחד לחבילה של סוללה محمיה. תקנים ובדיקות נפוצים עלולים לכלול:

• UN 38.3 לבדיקת הובלת סוללות ליתיום

• IEC 62133-2 לתאים ולסוללות ליתיום משניים אטומים ניידים

• UL 1642 לתאים ליתיום ליישומים רלוונטיים

• UL 2054 לחבילות סוללות מסוימות לבית ולמסחר

• דרישות אזוריות המתייחסות למוצר ה-ESL השלם

דוח בדיקה עבור דגם תא אחד אינו מכסה באופן אוטומטי בנייה معدلת, שילוב תאים שונה או חבילת סוללה מעוצבת מחדש. ודאו שהמסמכים מתאימים בדיוק לסוללה שסופקה לפרויקט.

תיאור הסוללה צריך גם להגדיר:

• מתח מטען מרבי

• זרם הטעינה והפריקה

• מגבלות הגנה

• טמפרטורה של פעילות והאחסנה

• זיהוי תא ואריזה

• קוטביות המחבר

• דרישות לכבלי וחיצים

• אשכוליות ייצור

8. שאלות לשאול ספק סוללות ESL

לפני הזמנת פרוטוטיפים, יש לספק לספקי את המתח והקיבולת הרצויים, וכן פרטים נוספים.

בקשה מועילה לסוללת ESL תכלול:

1. מידות תאי הסוללה הזמינות

2. העובי המרבי המותר

3. טווח המתח הנקוב והאופרטיבי

4. זרם שינה נמדד

5. זרם פולס מקסימלי ומשך הזמן שלו

6. מספר עדכונים ליום

7. פרוטוקול רדיו

8. גודל התצוגה והגדרת הצבעים

9. פרופיל הפעלה של דיודת LED או חיישן

10. טמפרטורה של פעילות והאחסנה

11. תקופת חיים מתוכננת

12. שיטה לטעינה, אם רלוונטי

13. מחבר, כבל, לוחית ודרישות קוטביות

14. אישורים נדרשים ושוקי יעד

15. כמויות דוגמה ראשונית ותפוקה שנתית

הצגת המידע הזה בשלב מוקדם מקלה על קביעת האם תא סטנדרטי מתאים או האם יש הצדקה לתא סוללה מותאם.

שאלות נפוצות

מהי הסוללה הטובה ביותר לתוויות מדף אלקטרוניות?

אין סוללה אחת הטובה ביותר לכל תוויות מדף אלקטרוניות. סוללות ליתיום-מנגן דו-חמצני ראשוניות בשימוש נרחב עבור תוויות עם חיים ארוכים ומעדכונים נדירים. סוללות ליתיום-פולימר ניתן לטעון שוב, מתאימות יותר לעיצובים דקים, ניתנים לטעינה, מעודכנים לעיתים תכופות או עשירי תכונות.

האם סוללת ליתיום-פולימר יכולה לספק חשמל לתוויות מדף אלקטרוניות במשך עשר שנים?

לא ניתן להניח זאת ללא בדיקות יישומיות ספציפיות. משך החיים תלוי בכימיה של התא, בקיבולת, בזיהום עצמי, בטמפרטורה, בזרם שינה, בתדירות העדכונים ובביצוע הפולסים. מערכת ליתיום-פולימר שניתנת לטעינה דורשת גם אסטרטגיה מציאותית לטעינה או לשימור.

איך מחשבים את קיבולת הסוללה לתוויות מדף אלקטרוניות?

הקיבולת חייבת להיחשב מהזרם המודד בזמן השינה, מאירועי беспроводית, מחזורי ריענון המסך, דיודות נוריות ועומסים אחרים. התוצאה חייבת לכלול אחר כך את האובדים, ההזדקנות, השפעות הטמפרטורה, הקיבולת השימושית במתח הפיצוץ והסף ההנדסי.

למה מסך אלקטרוני (ESL) מתאפס במהלך עדכון תצוגה?

הסיבה הנפוצה היא נפילה זמנית במתח תחת עומס פולסי. טמפרטורה נמוכה, סוללה מזדקנת, התנגדות פנימית גבוהה, חוטים דקים או התנגדות של חיבורים עלולים למשוך את מתח האספקה מתחת לרמת המינימום הדרושה לפעולת המיקרו-בקר.

האם ניתן להשתמש בתא LiPo סטנדרטי במסכי אלקטרונים (ESL) במקפיא?

רק אם התא מעוצב ומוברר לתנאי הטמפרטורה הדרושים. יש לקחת בחשבון גם את יכולת הפריקה בטמפרטורות נמוכות וגם את הגבלות הטעינה. פרויקטים מסוימים ברשת הלאגרת קרה עשויים להפיק תועלת רבה יותר מתא ייעודי לטמפרטורות נמוכות או מסוללה ליתיום ראשונית.

מחשבות אחרונות

בחירת סוללת لي-פולימר לתוויות מדף אלקטרוניות היא החלטה הנדסית ברמה של מערכת. הקיבולת חשובה, אך גם סובלנות העובי, זרם פולסי, מתח חיתוך, טמפרטורה, התיישנות ואסטרטגיה לטעינה.

לתוויות מדף אלקטרוניות דקיקות, תא לי-פולימר מותאם אישית יכול לנצל טוב יותר את החלל הפנימי ולפשט את האינטגרציה המכנית. לעומת זאת, לתוויות קונבנציונליות שצפויה לפעול מספר שנים רבות ללא טעינה, סוללת لي-איטריאום ראשונית עשויה להציע איזון מתאים יותר בין משך חיים ועלות תחזוקה.

קוון תומכת בפרויקטים של סוללות לתוויות מדף אלקטרוניות עם אפשרויות סוללות סטנדרטיות וממותאות, כולל הערכת גודל התא, חוטים, מחברים, לוחיות, מעגלי הגנה והגדרת סוללה ייחודית ליישום מסוים.

כדי להעריך סוללת תוויות מדף אלקטרוניות, שלחו לנו את החלל הזמין לסוללה, טווח המתח, תדירות העדכונים, הטמפרטורה التشغילית והכמות השנתית הצפויה. צוותנו יוכל לבדוק את הדרישות ולהמליץ על פתרון סוללה מתאים.