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智能水表电容

智能水表电容

  • 所属分类:混合超级电容单体
  • 浏览次数:
  • 发布日期:2021-03-03 15:34:37
  • 产品概述
  • 性能特点
  • 技术参数

产品名称:智能水表电容

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。针对这一问题,水表生产厂家设计了很多方案,如:尽量降低功耗,在静态时控制漏电流在10uA以内,保证电池可以连续使用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,增加了设计难度和成品检测的工序,元器件成本也增加了。如加上可靠的电池电量监测电路,也会使成本增加。

为了解决这一制约智能水表发展的瓶颈问题,已有不少厂家尝试一种全新的方案,那就是用超级电容代替锂电池应用于智能水表。超级电容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

超级电容与电池比较,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保障。

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。

4、免维护,可密封。

5、温度范围宽-40℃~+70℃,一般电池是-20℃~60℃。

与内装锂电池的智能水表相比较,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。

这种方案明显优于以前的设计,优点如下:

1、将电池从水表中分离出来,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。

2、另一方面,超级电容的大电流放电特性保障了水阀关断的可靠性,在外接干电池电量不足时,仍能利用存储在超级电容上的能量将水阀关断。

3、以前一味追求的漏电流指标,主要是为了保障电池的使用寿命,改用超级电容后,漏电流指标变得不重要。如果电池电量不足,用户可以随时更换。这样,不仅使电路设计简化,减少产品的出厂检验工序,还使产品的成本降低。

典型应用:

后备电源:RAM、雷管、汽车记录仪智能仪表真空开关数码相机、马达驱动

储能:智能三表、UPS、安防设备、通信设备、手电筒、水表、气表、车尾灯、小家电

系列规格表:

系列名称HP系列
类型名称HP-2R7
额定电压VR2.7V
浪涌电压2.85V
容量范围0.35F-12F
使用温度范围-40℃~+70℃
产品寿命常温循环寿命:25℃,VR到1/2VR之间循环50万次,容量衰减≤30%,内阻变化≤4倍
高温耐久寿命:温度保持VR,1000小时,容量衰减≤30%,内阻变化≤4倍



产品性能表:

型号电压V容量F交流内阻mΩ1KHz24h漏电流uA产品尺寸mm
直径D长度H脚距P
HP-2R7-J254VYJ032.70.251302.55122
HP-2R7-J254VYJ042.70.55001506.312.52.5
HP-2R7-J254VYJ052.71300108133.5
HP-2R7-J205VYJ082.72200208163.5
HP-2R7-J205VYJ072.72130208203.5
HP-2R7-J205VYJ132.721202010205
HP-2R7-J335TYJ072.73.3120338203.5
HP-2R7-J335VYJ132.73.3703310205
HP-2R7-J475VYJ092.74.7604712.5215
HP-2R7-J705VYJ052.77807010205
HP-2R7-J705VYJ132.7780708303.5
HP-2R7-J805VYJ092.78508012.5215
HP-2R7-J106VYJ112.7105010010255
HP-2R7-J106VYJ102.7108010012.5255
HP-2R7-J106VYJ092.7105510012.5215
HP-2R7-J126VYJ092.7124012012.5215

产品尺寸:

2.7V0.jpg


应用领域:

智能水表电容

测试方法:


容量

1 恒流放电方法

( 1)测量电路

image.png

                     图1 – 恒流放电方法电路

2 测量方法

◎ 恒流/恒压源的直流电压设定为额定电压(UR)。

◎ 设定表1中规定的恒电流充放电装置的恒定电流值。

◎ 将开关S切换到直流电源,在恒流/恒压源达到额定电压后恒压充电30min。

◎ 在充电结束后,将开关S变换到恒流放电装置,以恒定电流进行放电。

◎ 测量电容器两端电压从U1到U2的时间t1和t2,如图2所示,根据下列等式计算电容量值:

 

image.png

图2 电容器的端电压特性

image.png

 

其中

C  容量(F);

I  放电电流(A);

U1 测量初始电压(V);

U2 测量终止电压(V);

t1 放电电压达到U1的时间(s);

t2  放电电压达到U2的时间(s)。

放电电流I及放电电压下降的电压U1和U2参见表1。

                           

3 设备:A、ARBIN超电容测试系统 B、线性直流稳压电源C、恒流放电装置D、电压记录仪

内阻

测试方法:交流阻抗方法

测量电路

所示测量电路进行测试。

image.png

           图3– 交流阻抗方法电路

测量方法

电容器的内阻Ra应通过下式计算:

image.png

其中

Ra 交流内阻(Ω);

U 交流电压有效值(V r.m.s);

I 交流电流有效值(V r.m.s)。

测量电压的频率,应为1kHz。

交流电流应为1mA至10mA。









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