中心議題:
解決方案:
- 超級(jí)電容代替鋰電池應(yīng)用于智能水表
(一) 智能水表簡(jiǎn)介
傳統(tǒng)的智能水表,,在控制水閥開(kāi)啟和關(guān)斷時(shí),,普遍采用的方法是內(nèi)裝鋰電池。鋰電池的優(yōu)點(diǎn)在于重量輕,、能量大,、自放電率低等。雖然如此,,由于智能水表都沒(méi)有設(shè)計(jì)再充電電路,,鋰電池使用到一定時(shí)間后,,將無(wú)法為控制電路提供能量,不得不更換電池,。上門(mén)為用戶(hù)更換電池或水表,,這對(duì)于水表生產(chǎn)廠(chǎng)家和自來(lái)水公司來(lái)說(shuō)都是一件繁瑣的事。更危險(xiǎn)的是,,電池電量不足的情況出現(xiàn)是隨機(jī)的,,如果不精確和及時(shí)的監(jiān)測(cè)電池電量,將無(wú)法可靠的關(guān)斷水閥,,造成無(wú)法計(jì)費(fèi),、逃水現(xiàn)象等情況出現(xiàn)。這是內(nèi)部安裝了鋰電池的智能水表的致命缺點(diǎn),,直接影響到它的推廣和使用,。針對(duì)這一問(wèn)題,水表生產(chǎn)廠(chǎng)家設(shè)計(jì)了很多方案,,如:盡量降低功耗,,在靜態(tài)時(shí)控制漏電流在10uA以?xún)?nèi),保證電池可以連續(xù)使用5年以上,,這對(duì)電路的設(shè)計(jì)和元器件的選型提出了更高的要求,,增加了設(shè)計(jì)難度和成品檢測(cè)的工序,元器件成本也增加了,。如加上可靠的電池電量監(jiān)測(cè)電路,,也會(huì)使成本增加。
(二) 超級(jí)電容在智能水表中的應(yīng)用方案
為了解決這一制約智能水表發(fā)展的瓶頸問(wèn)題,,已有不少?gòu)S家嘗試一種全新的方案,,那就是用超級(jí)電容代替鋰電池應(yīng)用于智能水表。超級(jí)電容是近幾年才批量生產(chǎn)的一種無(wú)源器件,,介于電池與普通電容之間,,具有電容的大電流快速充放電特性,同時(shí)也有電池的儲(chǔ)能特性,,并且重復(fù)使用壽命長(zhǎng),,放電時(shí)利用移動(dòng)導(dǎo)體間的電子(而不依靠化學(xué)反應(yīng))釋放電流,從而為設(shè)備提供電源,。
超級(jí)電容的特性
超級(jí)電容與電池比較,,有如下特性:
1、超低串聯(lián)等效電阻(LOW ESR),,功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數(shù)十倍以上,,適合大電流放電,(一枚4.7F電容能釋放瞬間電流18A以上)為水表控制電機(jī)閥或電磁閥的可靠開(kāi)啟提供了保障,。
2,、超長(zhǎng)壽命,,充放電大于50萬(wàn)次,是Li-Ion電池的500倍,,是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍,,如果對(duì)超級(jí)電容每天充放電20次,連續(xù)使用可達(dá)68年,。
3、可以大電流充電,,充放電時(shí)間短,,對(duì)充電電路要求簡(jiǎn)單,無(wú)記憶效應(yīng),。
4,、免維護(hù),可密封,。
5,、溫度范圍寬-40℃~+70℃,一般電池是-20℃~60℃,。
超級(jí)電容在智能水表中的應(yīng)用方案描述
與內(nèi)裝鋰電池的智能水表相比較,,這種方案是用超級(jí)電容替換鋰電池,封裝在水表中,,同時(shí)外接干電池供電,。平時(shí)干電池提供水表電路所需能量和對(duì)超級(jí)電容充電,在需要開(kāi)啟水閥時(shí),,先檢測(cè)超級(jí)電容是否存儲(chǔ)足夠能量,,如果沒(méi)有存儲(chǔ)足夠能量,將不開(kāi)啟水閥,,當(dāng)檢測(cè)它存儲(chǔ)足夠能量時(shí),,由外接干電池提供能量將水閥開(kāi)啟;在需要關(guān)斷水閥時(shí),如果外接電池不能提供能量將水閥關(guān)斷,,那么超級(jí)電容將在此刻提供能量來(lái)關(guān)斷水閥,。如同一個(gè)儲(chǔ)水箱,平時(shí)將水存儲(chǔ)起來(lái),,在停水時(shí)提供必要的水,。
超級(jí)電容在智能水表中的應(yīng)用方案優(yōu)點(diǎn)
這種方案明顯優(yōu)于以前的設(shè)計(jì),優(yōu)點(diǎn)如下:
1,、將電池從水表中分離出來(lái),,從而可以不考慮電池壽命對(duì)水表的影響,延長(zhǎng)了水表的使用時(shí)間,。
2,、另一方面,,超級(jí)電容的大電流放電特性保障了水閥關(guān)斷的可靠性,在外接干電池電量不足時(shí),,仍能利用存儲(chǔ)在超級(jí)電容上的能量將水閥關(guān)斷,。
3、以前一味追求的漏電流指標(biāo),,主要是為了保障電池的使用壽命,,改用超級(jí)電容后,漏電流指標(biāo)變得不重要,。如果電池電量不足,,用戶(hù)可以隨時(shí)更換。這樣,,不僅使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化,,減少產(chǎn)品的出廠(chǎng)檢驗(yàn)工序,還使產(chǎn)品的成本降低,。
(三) 結(jié)論
這種方案克服了現(xiàn)階段智能水表的缺點(diǎn),,為智能水表的發(fā)展找到了一條新的道路,實(shí)踐證明是切實(shí)可行的,,值得大力推廣,。