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,如果不精确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.
图2是应用示意图.正常情况下,电池通过电阻R、二级管D1向负载和超级电容充电.电阻R的作用是限制电流过大,因为超级电容内阻很小,充电时电流较大可能造成电池损坏.二级管D1防止反向电流.当电池电压过低,或突然断电时(如取下电池),由超级电容继续为电路提供电源,同时,超级电容存储的能量足以关断阀门.
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