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基于超等电容器的智能水表

2020-03-25

智能水表在控制水阀开启和关断时 ,普遍接纳的要领是内装锂电池。锂电池的优点在于重量轻、能量大、自放电率低等。虽然如此 ,由于智能水表都没有设计再充电电路 ,锂电池使用到一准时间后 ,将无法为控制电路提供能量 ,不得不更换电池。上门为用户更换电池或水表 ,这关于水表生产厂家和自来水公司来说都是一件繁琐的事。更危险的是 ,电池电量缺乏的情况泛起是随机的 ,如果不精确和实时的监测电池电量 ,将无法可靠的关断水阀 ,造成无法计费、逃水现象等情况泛起。这是内部装置了锂电池的智能水表的致命缺点 ,直接影响到它的推广和使用。针对这一问题 ,水表生产厂家设计了许多计划 ,如:尽量降低功耗 ,在静态时控制漏电流在10uA以内 ,包管电池可以连续使用5年以上 ,这对电路的设计和元器件的选型提出了更高的要求 ,增加了设计难度和制品检测的工序 ,元器件本钱也增加了。如加上可靠的电池电量监测电路 ,也会使本钱增加。


为了解决这一制约智能水表生长的瓶颈问题 ,已有不少厂家实验一种全新的计划 ,那就是用超等电容器取代锂电池应用于智能水表。超等电容器是近几年才批量生产的一种无源器件 ,介于电池与普通电容之间 ,具有电容的大电流快速充放电特性 ,同时也有电池的储能特性 ,并且重复使用寿命长 ,放电时利用移动导体间的电子(而不依靠化学反应)释放电流 ,从而为设备提供电源。

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超等电容器与电池比较 ,有如下特性:

1、超低串联等效电阻(LOW ESR) ,功率密度(Power Density)是锂离子电池的数十倍以上 ,适合大电流放电 ,(一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上)为水表控制电机阀或电磁阀的可靠开启提供了包管。

2、超长寿命 ,充放电大于50万次 ,是Li-Ion电池的500倍 ,是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍 ,如果对超等电容每天充放电20次 ,连续使用可达68年。

3、可以大电流充电 ,充放电时间短 ,对充电电路要求简单 ,无影象效应。

4、免维护 ,可密封。

5、温度规模宽-40℃~+70℃ ,一般电池是-20℃~60℃。上海AG真人生产的GTCAP品牌纽扣式超等电容器事情温度有-40℃~+70℃和高温系列-40℃~+85℃。


与内装锂电池的智能水表相比较 ,这种计划是用超等电容替换锂电池 ,封装在水表中 ,同时外接干电池供电。平时干电池提供水表电路所需能量和对超等电容充电 ,在需要开启水阀时 ,先检测超等电容是否存储足够能量 ,如果没有存储足够能量 ,将不开启水阀 ,当检测它存储足够能量时 ,由外接干电池提供能量将水阀开启;在需要关断水阀时 ,如果外接电池不可提供能量将水阀关断 ,那么超等电容将在现在提供能量来关断水阀。如同一个储水箱 ,平时将水存储起来 ,在停水时提供须要的水。


这种计划明显优于以前的设计 ,优点如下:

1、将电池从水表中疏散出来 ,从而可以不考虑电池寿命对水表的影响 ,延长了水表的使用时间。

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2、另一方面 ,超等电容的大电流放电特性包管了水阀关断的可靠性 ,在外接干电池电量缺乏时 ,仍能利用存储在超等电容上的能量将水阀关断。

3、以前一味追求的漏电流指标 ,主要是为了包管电池的使用寿命 ,改用超等电容后 ,漏电流指标变得不重要。如果电池电量缺乏 ,用户可以随时更换。这样 ,不但使电路设计简化 ,减少产品的出厂检验工序 ,还使产品的本钱降低。

这种计划克服了现阶段智能水表的缺点 ,为智能水表的生长找到了一条新的门路。

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