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VR | 2.7V | |||||||
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mΩ1KHz | 24h漏电流uA | 产品尺寸mm | |||
直径D | 长度H | 脚距P | ||||||
HP-2R7-J254VYJ03 | 2.7 | 0.25 | 130 | 2.5 | 5 | 12 | 2 | |
HP-2R7-J254VYJ04 | 2.7 | 0.5 | 500 | 150 | 6.3 | 12.5 | 2.5 | |
HP-2R7-J254VYJ05 | 2.7 | 1 | 300 | 10 | 8 | 13 | 3.5 | |
HP-2R7-J205VYJ08 | 2.7 | 2 | 200 | 20 | 8 | 16 | 3.5 | |
HP-2R7-J205VYJ07 | 2.7 | 2 | 130 | 20 | 8 | 20 | 3.5 | |
HP-2R7-J205VYJ13 | 2.7 | 2 | 120 | 20 | 10 | 20 | 5 | |
HP-2R7-J335TYJ07 | 2.7 | 3.3 | 120 | 33 | 8 | 20 | 3.5 | |
HP-2R7-J335VYJ13 | 2.7 | 3.3 | 70 | 33 | 10 | 20 | 5 | |
HP-2R7-J475VYJ09 | 2.7 | 4.7 | 60 | 47 | 12.5 | 21 | 5 | |
HP-2R7-J705VYJ05 | 2.7 | 7 | 80 | 70 | 10 | 20 | 5 | |
HP-2R7-J705VYJ13 | 2.7 | 7 | 80 | 70 | 8 | 30 | 3.5 | |
HP-2R7-J805VYJ09 | 2.7 | 8 | 50 | 80 | 12.5 | 21 | 5 | |
HP-2R7-J106VYJ11 | 2.7 | 10 | 50 | 100 | 10 | 25 | 5 | |
HP-2R7-J106VYJ10 | 2.7 | 10 | 80 | 100 | 12.5 | 25 | 5 | |
HP-2R7-J106VYJ09 | 2.7 | 10 | 55 | 100 | 12.5 | 21 | 5 | |
HP-2R7-J126VYJ09 | 2.7 | 12 | 40 | 120 | 12.5 | 21 | 5 |
产品尺寸:
应用领域:
测试方法:
容量
1 恒流放电方法
( 1)测量电路
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:
图2 电容器的端电压特性
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。
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:
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。