专利名称：用于电动阀控智能水表的超级电容控制器及其控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动阀控智能水表的控制领域，尤其是指一种用于电动阀控智能水表的超级电容控制器及其控制系统。
背景技术：
目前，绝大多数电动阀控IC卡智能水表都是用功率型锂亚电池作为供电电源，当电池使用时间长或电池出现一定程度的滞后(钝化)现象时，电池的瞬间放电能力就会下降，而电动阀门在马达起动时，瞬间电流可达数百毫安，会引起电池电压的较大跌落，导致电路工作不稳定。为了解决上述问题，通常的做法是在电池两端并联一个容值数法拉的超级电容，以增强电池的放电能力。但由于目前普通超级电容的耐压大多小于3V(典型为2.5V或2.7V或3V)，而锂亚电池电压是3.6V，所以智能水表一般只能将两个超级电容串联后再用，以增加超级电容的耐压值。而超级电容串联使用有如下缺点:一是串联的两个电容的参数如果相差较大，使用时间长后会降低电容的寿命甚至损坏电容，所以串联的两个电容需要作参数匹配，二是由于需要配备两个超级电容，且两超级电容需要有参数匹配度的保障，势必会增加产品的成本。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服了上述缺陷，提供一种用于电动阀控智能水表的超级电容控制器及其控制系统。本实用新型的目的是这样实现的:一种用于电动阀控智能水表的超级电容控制器，其特征在于:它包括中央控制器、电压检测模块、充电模块、开关模块及超级电容；所述超级电容分别与电压检测模块、充电模块及开关模块相连；所述电压检测模块、充电模块及开关模块分别连接中央控制器；所述充电模块设有外部供电输入口 ；所述开关模块设有输出驱动口 ；所述超级电容设有供电输出口 ；所述中央控制器间隔的通过电压检测模块检测超级电容的电压，在不高于其耐压上限时接通充电模块对超级电容充电；所述超级电容在外部供电电压下降低于其耐压上限时通过供电输出口输出回馈电压，在外部掉电时通过供电输出口对外输出供电电压；上述结构中，所述超级电容仅为一个；上述结构中，所述充电模块包括场效应管、二极管、第二十六电阻、第二十七电阻及外部供电输入口 ；所述外部供电输入口依次经过二极管、第二十六电阻连接场效应管的源极，场效应管的漏极连接超级电容，场效应管的基极则通过第二十七电阻接入中央控制器；上述结构中，所述场效应管为P沟道场效应管；所述二极管为肖特基型二极管；上述结构中，所述电压检测模块包括PNP型的第三三极管、第二十五电阻、第三十八电阻和第四十电阻；所述第三三极管的发射极与超级电容相连、基极通过第二十五电阻连接中央控制器、集电极通过第四十电阻分两路，一路连接中央控制器，另一路通过第三十八电阻后接地；上述结构中，所述开关模块包括PNP型的第四三极管、第二十九电阻及输出驱动口，所述第四三极管的发射极与超级电容相连、基极通过第二十九电阻连接中央控制器、集电极与输出驱动口连接；本实用新型还提供了一种用于电动阀控智能水表的控制系统，它包括驱动马达、电池及如上述任意一项的超级电容控制器；所述驱动马达与超级电容控制器的输出驱动口相连；所述电池与驱动马达及超级电容控制器的外部供电输入口相连。本实用新型的有益效果在于对应通过对电动阀控智能水表的控制系统中配备一个超级电容控制部分，从而代替了原有结构中多配备一个超级电容的麻烦，即采用上述构造后，超级电容仅需要采用一个即可满足使用需求，且新增的控制部分电路比单个超级电容成本往往可以便宜70%以上，即省去了串联超级电容的参数配对需求，控制下的超级电容还能稳定的工作在耐压电压范围内，使其更为安全，寿命更长，回馈电压与供电电压的输出也增强了配备后电池的输出能力。
以下结合附图详述本实用新型的具体结构
图1为本实用新型的电路原理框图；图2为本实用新型的具体实施例电路示意图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。请参阅图1，本实用新型提供了一种用于电动阀控智能水表的超级电容控制器，它包括中央控制器、电压检测模块、充电模块、开关模块及超级电容；所述超级电容分别与电压检测模块、充电模块及开关模块相连；所述电压检测模块、充电模块及开关模块分别连接中央控制器；所述充电模块设有外部供电输入口 ；所述开关模块设有输出驱动口 ；所述超级电容设有供电输出口 ；所述中央控制器间隔的通过电压检测模块检测超级电容的电压，在不高于其耐压上限时接通充电模块对超级电容充电；所述超级电容在外部供电电压下降低于其耐压上限时通过供电输出口输出回馈电压，在外部掉电时通过供电输出口对外输出供电电压。此外，结合图1，本实用新型还提供了一种用于电动阀控智能水表的控制系统，它包括驱动马达、电池及本专利中涉及的超级电容控制器。其中驱动马达与超级电容控制器的输出驱动口相连；而电池与驱动马达及超级电容控制器的外部供电输入口相连。在上述的控制器中，通过对超级电容配备一个控制部分，从而代替了原有结构中多配备一个超级电容的麻烦，即采用上述构造后，超级电容仅需要采用一个即可满足使用需求，且新增的控制部分电路比单个超级电容成本往往可以便宜70%以上，即省去了串联超级电容的参数配对需求，控制下的超级电容还能稳定的工作在耐压电压范围内，使其更为安全，寿命更长，回馈电压与供电电压的输出也增强了配备后电池的输出能力。参见图2为具体实施例电路示意图，其中中央控制器进一步采用单片机控制单元及配合的其他外围电路来实现。其余的，充电模块包括场效应管Q5、二极管D6、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27及外部供电输入口。所述外部供电输入口依次经过二极管D6、第二十六电阻R26连接场效应管Q5的源极S，场效应管Q5的漏极D连接超级电容C10，场效应管Q5的基极G则通过第二十七电阻R27接入中央控制器的单片机控制单元I/O 口 CF-CTL2脚。电压检测模块包括PNP型的第三三极管Q3、第二十五电阻R25、第三十八电阻R38和第四十电阻R40 ;所述第三三极管Q3的发射极与超级电容ClO相连、基极通过第二十五电阻R25连接中央控制器的单片机控制单元I/O 口 CF-CTLl脚、集电极通过第四十电阻R40分两路，一路连接中央控制器的单片机控制单元A/D转换输入脚VF-CHECK连接，另一路通过第三十八电阻后接地。开关模块包括PNP型的第四三极管Q4、第二十九电阻R29及输出驱动口，所述第四三极管Q4的发射极与超级电容ClO正极连接、基极通过第二十九电阻R29连接中央控制器的单片机控制单元I/O 口 CF-CTL3脚、集电极与输出驱动口连接，输出驱动口上连接了续流模块，续流模块包括有二极管D2，其正极与超级电容ClO正极连接，负极与电池正极VCC连接。具体的，在本实施例中，超级电容ClO的性能参数为一个容量3法拉、耐压2.7V，单片机控制单元通过CF-CTLl脚输出低电平打开PNP型第三三极管Q3，超级电容ClO的电压通过第三三极管Q3、第四十电阻R40和R38分压后输入到单片机控制单元A/D转换输入端V-CHECK脚，进行超级电容ClO电压检测，检测完后，通过CF-CTLl脚输出高电平关闭第三三极管Q3，完成一次超级电容ClO电压检测过程，单片机控制单元每秒钟测试一次电容超级电容ClO的电压。当单片机控制单元检测到超级电容ClO上电压小于2.6V时，则通过CF-CTL2脚输出低电平打开P型场效应管Q5，电池正极电压VCC便通过二极管D6、电阻R26、场效应管Q5对超级电容ClO进行充电，在充电过程中，若超级电容ClO电压大于等于
2.7V，则通过CF-CTL2脚输出高电平关闭场效应管Q5，停止对超级电容ClO充电。这样超级电容ClO上的电压便永远保持在2.6V至2.7V之间。当水表打开或关闭阀门时，若由于电池放电能力下降而导致电池电压VCC下降至2.7V以下，超级电容ClO上储备的电能便通过二极管D2回馈给VCC，起到增强电池的驱动能力及稳定电池电压的作用。当电池掉电时，超级电容ClO则通过D2给整个电路系统供电，让单片机控制单元可靠地保存数据，同时单片机控制单元通过CF-CTL3输出低电平打开第四三三极管Q4，超级电容ClO通过第四三三极管Q4给马达驱动电路供电，让单片机控制单元可靠地关闭阀门。进一步的，在本实施中，超级电容ClO为单体，参数为3F/2.7V，电容控制电路中所有第三三极管Q3、第四三极管Q4采用PNP型3906，所有二极管D2、D6用30V、1A消特基型二极管，场效应管Q5用P沟道30V、1A的场效应管，控制电路成本比单个超级电容成本便宜70%以上；由于用单体超级电容，省去了串联电容的参数配对要求；超级电容长期稳定与
2.6V至2.7V，使其更安全，寿命更厂；续流、续电电路的使用增强了电池的输出能力。实际效果达到理论要求。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种用于电动阀控智能水表的超级电容控制器，其特征在于:它包括中央控制器、电压检测模块、充电模块、开关模块及超级电容；所述超级电容分别与电压检测模块、充电模块及开关模块相连；所述电压检测模块、充电模块及开关模块分别连接中央控制器；所述充电模块设有外部供电输入口 ；所述开关模块设有输出驱动口 ；所述超级电容设有供电输出口 ；所述中央控制器间隔的通过电压检测模块检测超级电容的电压，在不高于其耐压上限时接通充电模块对超级电容充电；所述超级电容在外部供电电压下降低于其耐压上限时通过供电输出口输出回馈电压，在外部掉电时通过供电输出口对外输出供电电压。
2.如权利要求1所述的用于电动阀控智能水表的超级电容控制器，其特征在于:所述超级电容仅为一个。
3.如权利要求1或2所述的用于电动阀控智能水表的超级电容控制器，其特征在于:所述充电模块包括场效应管、二极管、第二十六电阻、第二十七电阻及外部供电输入口 ；所述外部供电输入口依次经过二极管、第二十六电阻连接场效应管的源极，场效应管的漏极连接超级电容，场效应管的基极则通过第二十七电阻接入中央控制器。
4.如权利要求3所述的用于电动阀控智能水表的超级电容控制器，其特征在于:所述场效应管为P沟道场效应管；所述二极管为肖特基型二极管。
5.如权利要求1或2所述的用于电动阀控智能水表的超级电容控制器，其特征在于:所述电压检测模块包括PNP型的第三三极管、第二十五电阻、第三十八电阻和第四十电阻；所述第三三极管的发射极与超级电容相连、基极通过第二十五电阻连接中央控制器、集电极通过第四十电阻分两路，一路连接中央控制器，另一路通过第三十八电阻后接地。
6.如权利要求1或2所述的用于电动阀控智能水表的超级电容控制器，其特征在于:所述开关模块包括PNP型的第四三极管、第二十九电阻及输出驱动口，所述第四三极管的发射极与超级电容相连、基极通过第二十九电阻连接中央控制器、集电极与输出驱动口连接。
7.一种用于电动阀控智能水表的控制系统，其特征在于:它包括驱动马达、电池及如权力要求1-6任意一项所述的超级电容控制器；所述驱动马达与超级电容控制器的输出驱动口相连；所述电池与驱动马达及超级电容控制器的外部供电输入口相连。
专利摘要本实用新型提供了一种用于电动阀控智能水表的超级电容控制器及其控制系统，它配备了一个包括中央控制器、电压检测模块、充电模块、开关模块及超级电容的超级电容控制器，从而代替了原有结构中多配备一个超级电容的麻烦，即采用上述构造后，超级电容仅需要采用一个即可满足使用需求，且新增的控制部分电路比单个超级电容成本往往可以便宜70%以上，即省去了串联超级电容的参数配对需求，控制下的超级电容还能稳定的工作在耐压电压范围内，使其更为安全，寿命更长，回馈电压与供电电压的输出也增强了配备后电池的输出能力。
文档编号H02J7/00GK203039392SQ20122073903
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者韩安孟, 张平, 覃忠裕 申请人:深圳市思达仪表有限公司