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超级电容测试之超级电容在智能电表上的应用

发布时间:2017-11-27      点击次数:900
   超级电容测试之超级电容在智能电表上的应用
  目前,国内电度表功能日益智能化,在这个网络信息高速发展的时代,以前上门查电收费的方式在一步一步被网络查看用电信息,银行交费的方式所取代,因此长期数据保存及显示功能是不可缺少的,现在大部分电表中采用的是各种电池来给时钟芯片和断电保护提供电源,通过对超级电容器特性的研究使用超级电容器完全可以实现该功能,并且比使用电池更有优势。
  超级电容与电池进行比较,有如下一些明显特性:
  1、超低串联等效电阻(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。
  2、超长寿命,充放电大于50万次,是锂离子电池的500倍,是镍氢和镍镉电池的1000倍,如果对超级电容每天充放电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,无记忆效应,超级电容器充电是双电层充放电的物理过程或是电极物质表面的快速、可逆的化学过程,可采用大电流充电,能在几十秒到数分钟内完成充电过程,是真正意义上的快速充电。而蓄电池则需要数小时完成充电,采用快速充电也需要几十分钟。
  4、温度范围宽-40~+70℃。
  5、体积小,外形紧凑,便于安装,节省空间,免维护,可密封。
  6、可以在完全放电状态下存储,而过度放电对许多充电电池都是有害的;
  7、使用安全、方便、绿色环保对环境无害。
  一、在智能水表中的应用(组合5.0V/0.47F或5.5V/1F)
  传统的智能水表,在控制水阀开启和关断时,普遍采用的方法是内装锂电池。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,锂电池使用到一定时间后,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,这对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,电池电量不足的情况出现是随机的,如果不和及时的监测电池电量,将无法可靠的关断水阀,造成无法计费、逃水现象等情况出现。这是内部安装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。为了解决这一制约智能水表发展的瓶颈问题,可以用超级电容代替锂电池应用于智能水表。超级电容是一种无源器件,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。这种方案是用超级电容替换锂电池,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级电容充电,在需要开启水阀时,先检测超级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,如果外接电池不能提供能量将水阀关断,那么超级电容将在此刻提供能量来关断水阀。如同一个储水箱,平时将水存储起来,在停水时提供必要的水。

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