專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)閥控智能水表的控制領(lǐng)域，尤其是指一種用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器及其控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，絕大多數(shù)電動(dòng)閥控IC卡智能水表都是用功率型鋰亞電池作為供電電源，當(dāng)電池使用時(shí)間長(zhǎng)或電池出現(xiàn)一定程度的滯后(鈍化)現(xiàn)象時(shí)，電池的瞬間放電能力就會(huì)下降，而電動(dòng)閥門(mén)在馬達(dá)起動(dòng)時(shí)，瞬間電流可達(dá)數(shù)百毫安，會(huì)引起電池電壓的較大跌落，導(dǎo)致電路工作不穩(wěn)定。為了解決上述問(wèn)題，通常的做法是在電池兩端并聯(lián)一個(gè)容值數(shù)法拉的超級(jí)電容，以增強(qiáng)電池的放電能力。但由于目前普通超級(jí)電容的耐壓大多小于3V(典型為2.5V或2.7V或3V)，而鋰亞電池電壓是3.6V，所以智能水表一般只能將兩個(gè)超級(jí)電容串聯(lián)后再用，以增加超級(jí)電容的耐壓值。而超級(jí)電容串聯(lián)使用有如下缺點(diǎn):一是串聯(lián)的兩個(gè)電容的參數(shù)如果相差較大，使用時(shí)間長(zhǎng)后會(huì)降低電容的壽命甚至損壞電容，所以串聯(lián)的兩個(gè)電容需要作參數(shù)匹配，二是由于需要配備兩個(gè)超級(jí)電容，且兩超級(jí)電容需要有參數(shù)匹配度的保障，勢(shì)必會(huì)增加產(chǎn)品的成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服了上述缺陷，提供一種用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器及其控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器，其特征在于:它包括中央控制器、電壓檢測(cè)模塊、充電模塊、開(kāi)關(guān)模塊及超級(jí)電容；所述超級(jí)電容分別與電壓檢測(cè)模塊、充電模塊及開(kāi)關(guān)模塊相連；所述電壓檢測(cè)模塊、充電模塊及開(kāi)關(guān)模塊分別連接中央控制器；所述充電模塊設(shè)有外部供電輸入口 ；所述開(kāi)關(guān)模塊設(shè)有輸出驅(qū)動(dòng)口 ；所述超級(jí)電容設(shè)有供電輸出口 ；所述中央控制器間隔的通過(guò)電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)超級(jí)電容的電壓，在不高于其耐壓上限時(shí)接通充電模塊對(duì)超級(jí)電容充電；所述超級(jí)電容在外部供電電壓下降低于其耐壓上限時(shí)通過(guò)供電輸出口輸出回饋電壓，在外部掉電時(shí)通過(guò)供電輸出口對(duì)外輸出供電電壓；上述結(jié)構(gòu)中，所述超級(jí)電容僅為一個(gè)；上述結(jié)構(gòu)中，所述充電模塊包括場(chǎng)效應(yīng)管、二極管、第二十六電阻、第二十七電阻及外部供電輸入口 ；所述外部供電輸入口依次經(jīng)過(guò)二極管、第二十六電阻連接場(chǎng)效應(yīng)管的源極，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接超級(jí)電容，場(chǎng)效應(yīng)管的基極則通過(guò)第二十七電阻接入中央控制器；上述結(jié)構(gòu)中，所述場(chǎng)效應(yīng)管為P溝道場(chǎng)效應(yīng)管；所述二極管為肖特基型二極管；上述結(jié)構(gòu)中，所述電壓檢測(cè)模塊包括PNP型的第三三極管、第二十五電阻、第三十八電阻和第四十電阻；所述第三三極管的發(fā)射極與超級(jí)電容相連、基極通過(guò)第二十五電阻連接中央控制器、集電極通過(guò)第四十電阻分兩路，一路連接中央控制器，另一路通過(guò)第三十八電阻后接地；上述結(jié)構(gòu)中，所述開(kāi)關(guān)模塊包括PNP型的第四三極管、第二十九電阻及輸出驅(qū)動(dòng)口，所述第四三極管的發(fā)射極與超級(jí)電容相連、基極通過(guò)第二十九電阻連接中央控制器、集電極與輸出驅(qū)動(dòng)口連接；本實(shí)用新型還提供了一種用于電動(dòng)閥控智能水表的控制系統(tǒng)，它包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、電池及如上述任意一項(xiàng)的超級(jí)電容控制器；所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)與超級(jí)電容控制器的輸出驅(qū)動(dòng)口相連；所述電池與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及超級(jí)電容控制器的外部供電輸入口相連。本實(shí)用新型的有益效果在于對(duì)應(yīng)通過(guò)對(duì)電動(dòng)閥控智能水表的控制系統(tǒng)中配備一個(gè)超級(jí)電容控制部分，從而代替了原有結(jié)構(gòu)中多配備一個(gè)超級(jí)電容的麻煩，即采用上述構(gòu)造后，超級(jí)電容僅需要采用一個(gè)即可滿足使用需求，且新增的控制部分電路比單個(gè)超級(jí)電容成本往往可以便宜70%以上，即省去了串聯(lián)超級(jí)電容的參數(shù)配對(duì)需求，控制下的超級(jí)電容還能穩(wěn)定的工作在耐壓電壓范圍內(nèi)，使其更為安全，壽命更長(zhǎng)，回饋電壓與供電電壓的輸出也增強(qiáng)了配備后電池的輸出能力。
以下結(jié)合附圖詳述本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)

圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例電路示意圖。
具體實(shí)施方式
為詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供了一種用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器，它包括中央控制器、電壓檢測(cè)模塊、充電模塊、開(kāi)關(guān)模塊及超級(jí)電容；所述超級(jí)電容分別與電壓檢測(cè)模塊、充電模塊及開(kāi)關(guān)模塊相連；所述電壓檢測(cè)模塊、充電模塊及開(kāi)關(guān)模塊分別連接中央控制器；所述充電模塊設(shè)有外部供電輸入口 ；所述開(kāi)關(guān)模塊設(shè)有輸出驅(qū)動(dòng)口 ；所述超級(jí)電容設(shè)有供電輸出口 ；所述中央控制器間隔的通過(guò)電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)超級(jí)電容的電壓，在不高于其耐壓上限時(shí)接通充電模塊對(duì)超級(jí)電容充電；所述超級(jí)電容在外部供電電壓下降低于其耐壓上限時(shí)通過(guò)供電輸出口輸出回饋電壓，在外部掉電時(shí)通過(guò)供電輸出口對(duì)外輸出供電電壓。此外，結(jié)合圖1，本實(shí)用新型還提供了一種用于電動(dòng)閥控智能水表的控制系統(tǒng)，它包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、電池及本專(zhuān)利中涉及的超級(jí)電容控制器。其中驅(qū)動(dòng)馬達(dá)與超級(jí)電容控制器的輸出驅(qū)動(dòng)口相連；而電池與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及超級(jí)電容控制器的外部供電輸入口相連。在上述的控制器中，通過(guò)對(duì)超級(jí)電容配備一個(gè)控制部分，從而代替了原有結(jié)構(gòu)中多配備一個(gè)超級(jí)電容的麻煩，即采用上述構(gòu)造后，超級(jí)電容僅需要采用一個(gè)即可滿足使用需求，且新增的控制部分電路比單個(gè)超級(jí)電容成本往往可以便宜70%以上，即省去了串聯(lián)超級(jí)電容的參數(shù)配對(duì)需求，控制下的超級(jí)電容還能穩(wěn)定的工作在耐壓電壓范圍內(nèi)，使其更為安全，壽命更長(zhǎng)，回饋電壓與供電電壓的輸出也增強(qiáng)了配備后電池的輸出能力。參見(jiàn)圖2為具體實(shí)施例電路示意圖，其中中央控制器進(jìn)一步采用單片機(jī)控制單元及配合的其他外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。其余的，充電模塊包括場(chǎng)效應(yīng)管Q5、二極管D6、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27及外部供電輸入口。所述外部供電輸入口依次經(jīng)過(guò)二極管D6、第二十六電阻R26連接場(chǎng)效應(yīng)管Q5的源極S，場(chǎng)效應(yīng)管Q5的漏極D連接超級(jí)電容C10，場(chǎng)效應(yīng)管Q5的基極G則通過(guò)第二十七電阻R27接入中央控制器的單片機(jī)控制單元I/O 口 CF-CTL2腳。電壓檢測(cè)模塊包括PNP型的第三三極管Q3、第二十五電阻R25、第三十八電阻R38和第四十電阻R40 ;所述第三三極管Q3的發(fā)射極與超級(jí)電容ClO相連、基極通過(guò)第二十五電阻R25連接中央控制器的單片機(jī)控制單元I/O 口 CF-CTLl腳、集電極通過(guò)第四十電阻R40分兩路，一路連接中央控制器的單片機(jī)控制單元A/D轉(zhuǎn)換輸入腳VF-CHECK連接，另一路通過(guò)第三十八電阻后接地。開(kāi)關(guān)模塊包括PNP型的第四三極管Q4、第二十九電阻R29及輸出驅(qū)動(dòng)口，所述第四三極管Q4的發(fā)射極與超級(jí)電容ClO正極連接、基極通過(guò)第二十九電阻R29連接中央控制器的單片機(jī)控制單元I/O 口 CF-CTL3腳、集電極與輸出驅(qū)動(dòng)口連接，輸出驅(qū)動(dòng)口上連接了續(xù)流模塊，續(xù)流模塊包括有二極管D2，其正極與超級(jí)電容ClO正極連接，負(fù)極與電池正極VCC連接。具體的，在本實(shí)施例中，超級(jí)電容ClO的性能參數(shù)為一個(gè)容量3法拉、耐壓2.7V，單片機(jī)控制單元通過(guò)CF-CTLl腳輸出低電平打開(kāi)PNP型第三三極管Q3，超級(jí)電容ClO的電壓通過(guò)第三三極管Q3、第四十電阻R40和R38分壓后輸入到單片機(jī)控制單元A/D轉(zhuǎn)換輸入端V-CHECK腳，進(jìn)行超級(jí)電容ClO電壓檢測(cè)，檢測(cè)完后，通過(guò)CF-CTLl腳輸出高電平關(guān)閉第三三極管Q3，完成一次超級(jí)電容ClO電壓檢測(cè)過(guò)程，單片機(jī)控制單元每秒鐘測(cè)試一次電容超級(jí)電容ClO的電壓。當(dāng)單片機(jī)控制單元檢測(cè)到超級(jí)電容ClO上電壓小于2.6V時(shí)，則通過(guò)CF-CTL2腳輸出低電平打開(kāi)P型場(chǎng)效應(yīng)管Q5，電池正極電壓VCC便通過(guò)二極管D6、電阻R26、場(chǎng)效應(yīng)管Q5對(duì)超級(jí)電容ClO進(jìn)行充電，在充電過(guò)程中，若超級(jí)電容ClO電壓大于等于
2.7V，則通過(guò)CF-CTL2腳輸出高電平關(guān)閉場(chǎng)效應(yīng)管Q5，停止對(duì)超級(jí)電容ClO充電。這樣超級(jí)電容ClO上的電壓便永遠(yuǎn)保持在2.6V至2.7V之間。當(dāng)水表打開(kāi)或關(guān)閉閥門(mén)時(shí)，若由于電池放電能力下降而導(dǎo)致電池電壓VCC下降至2.7V以下，超級(jí)電容ClO上儲(chǔ)備的電能便通過(guò)二極管D2回饋給VCC，起到增強(qiáng)電池的驅(qū)動(dòng)能力及穩(wěn)定電池電壓的作用。當(dāng)電池掉電時(shí)，超級(jí)電容ClO則通過(guò)D2給整個(gè)電路系統(tǒng)供電，讓單片機(jī)控制單元可靠地保存數(shù)據(jù)，同時(shí)單片機(jī)控制單元通過(guò)CF-CTL3輸出低電平打開(kāi)第四三三極管Q4，超級(jí)電容ClO通過(guò)第四三三極管Q4給馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路供電，讓單片機(jī)控制單元可靠地關(guān)閉閥門(mén)。進(jìn)一步的，在本實(shí)施中，超級(jí)電容ClO為單體，參數(shù)為3F/2.7V，電容控制電路中所有第三三極管Q3、第四三極管Q4采用PNP型3906，所有二極管D2、D6用30V、1A消特基型二極管，場(chǎng)效應(yīng)管Q5用P溝道30V、1A的場(chǎng)效應(yīng)管，控制電路成本比單個(gè)超級(jí)電容成本便宜70%以上；由于用單體超級(jí)電容，省去了串聯(lián)電容的參數(shù)配對(duì)要求；超級(jí)電容長(zhǎng)期穩(wěn)定與
2.6V至2.7V，使其更安全，壽命更廠；續(xù)流、續(xù)電電路的使用增強(qiáng)了電池的輸出能力。實(shí)際效果達(dá)到理論要求。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器，其特征在于:它包括中央控制器、電壓檢測(cè)模塊、充電模塊、開(kāi)關(guān)模塊及超級(jí)電容；所述超級(jí)電容分別與電壓檢測(cè)模塊、充電模塊及開(kāi)關(guān)模塊相連；所述電壓檢測(cè)模塊、充電模塊及開(kāi)關(guān)模塊分別連接中央控制器；所述充電模塊設(shè)有外部供電輸入口 ；所述開(kāi)關(guān)模塊設(shè)有輸出驅(qū)動(dòng)口 ；所述超級(jí)電容設(shè)有供電輸出口 ；所述中央控制器間隔的通過(guò)電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)超級(jí)電容的電壓，在不高于其耐壓上限時(shí)接通充電模塊對(duì)超級(jí)電容充電；所述超級(jí)電容在外部供電電壓下降低于其耐壓上限時(shí)通過(guò)供電輸出口輸出回饋電壓，在外部掉電時(shí)通過(guò)供電輸出口對(duì)外輸出供電電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器，其特征在于:所述超級(jí)電容僅為一個(gè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器，其特征在于:所述充電模塊包括場(chǎng)效應(yīng)管、二極管、第二十六電阻、第二十七電阻及外部供電輸入口 ；所述外部供電輸入口依次經(jīng)過(guò)二極管、第二十六電阻連接場(chǎng)效應(yīng)管的源極，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接超級(jí)電容，場(chǎng)效應(yīng)管的基極則通過(guò)第二十七電阻接入中央控制器。
4.如權(quán)利要求3所述的用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器，其特征在于:所述場(chǎng)效應(yīng)管為P溝道場(chǎng)效應(yīng)管；所述二極管為肖特基型二極管。
5.如權(quán)利要求1或2所述的用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器，其特征在于:所述電壓檢測(cè)模塊包括PNP型的第三三極管、第二十五電阻、第三十八電阻和第四十電阻；所述第三三極管的發(fā)射極與超級(jí)電容相連、基極通過(guò)第二十五電阻連接中央控制器、集電極通過(guò)第四十電阻分兩路，一路連接中央控制器，另一路通過(guò)第三十八電阻后接地。
6.如權(quán)利要求1或2所述的用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器，其特征在于:所述開(kāi)關(guān)模塊包括PNP型的第四三極管、第二十九電阻及輸出驅(qū)動(dòng)口，所述第四三極管的發(fā)射極與超級(jí)電容相連、基極通過(guò)第二十九電阻連接中央控制器、集電極與輸出驅(qū)動(dòng)口連接。
7.一種用于電動(dòng)閥控智能水表的控制系統(tǒng)，其特征在于:它包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、電池及如權(quán)力要求1-6任意一項(xiàng)所述的超級(jí)電容控制器；所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)與超級(jí)電容控制器的輸出驅(qū)動(dòng)口相連；所述電池與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及超級(jí)電容控制器的外部供電輸入口相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于電動(dòng)閥控智能水表的超級(jí)電容控制器及其控制系統(tǒng)，它配備了一個(gè)包括中央控制器、電壓檢測(cè)模塊、充電模塊、開(kāi)關(guān)模塊及超級(jí)電容的超級(jí)電容控制器，從而代替了原有結(jié)構(gòu)中多配備一個(gè)超級(jí)電容的麻煩，即采用上述構(gòu)造后，超級(jí)電容僅需要采用一個(gè)即可滿足使用需求，且新增的控制部分電路比單個(gè)超級(jí)電容成本往往可以便宜70%以上，即省去了串聯(lián)超級(jí)電容的參數(shù)配對(duì)需求，控制下的超級(jí)電容還能穩(wěn)定的工作在耐壓電壓范圍內(nèi)，使其更為安全，壽命更長(zhǎng)，回饋電壓與供電電壓的輸出也增強(qiáng)了配備后電池的輸出能力。
文檔編號(hào)H02J7/00GK203039392SQ20122073903
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者韓安孟, 張平, 覃忠裕 申請(qǐng)人:深圳市思達(dá)儀表有限公司