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    智能表公司利用ER电池的注意事项

    利用ER电池的注意事项

     

    ER(锂/亚硫酰氯)电池是一种高电压和高能量电池。固然ER电池机能良好,但有些ER电池自己固有的特性在智能表业利用历程中必需惹起我们的充足留意。假如客户对这些特性理解得不透辟,轻者形成电池和仪器的高机能不能充分发挥,重者发作电池爆炸,使客户产物在市场上开展受阻。

    ER电池在海内于1980年月末面市,1990年月中期用于智能表业。在配套历程中我们碰到多种利用不妥的状况,现总结出来供客户参考。

    1. 电池电压颠簸

    在智能表业中,对电池的利用根本是长时间微电流,偶然大电流脉冲放电。因为电池是化学电源而非稳压电源,跟着负载的变革而变革,从微电流到大电流脉冲突变或从大电流脉冲到微电流突变,电压城市天然呈现霎时颠簸。构成如图1 所示的尖峰脉冲滋扰,给单片机形成影响。

    单片机十分恐惧电压颠簸而“死机”(不是复位,复位一般来说对装备无影响)。假如呈现“死机”,单片机将不受控,各输入、输出脚形态处于不确定形态,招致将电池能量耗尽。从生效的仪器中掏出的电池其开路电压为0V就是这类缘故原由形成的,换上新电池,因为单片机复位后法式运转规复一般,仪器表现出无毛病,给人造成仪器一般的假象。

    针对这些征象,倡议在电路设计时接纳如图2所示电路道理。经多年的理论表白,客户接纳此倡议道理后,其单片机 (CPU)基本上再没或极少呈现“死机”毛病,也没有再因“死机”发作破坏电池的状况。图2的道理很简朴,用一只肖特基二极管和一只220μF(最好大于100μF)的电容器构成的CPU电源,不管内部电路形成电池电压变革有多大,CPU上的电压在短时间内可根本连结稳定,从而包管法式一般运转和装备功用一般阐扬。在CPU所有I/O口均接纳低电平输出的情况下,电容上的电压可维持CPU一般事情45s以上。增长电容后,全部电路的功耗增长小于2微安,6年容量消耗约为100mAh。

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    2. 电池电压滞后与激活

    电池电压滞后是电极外表天生钝化膜而至。电极外表天生钝化膜是锂/亚硫酰氯电池的固有特性,由于这一特性,就有了电池的长储存期限,假如没有这一特性,锂亚硫酰氯电池就落空了其使用价值。

    电池上机后靠微安级的电流供电不能处理电池外表钝化,此时用大电流事情,假如电极外表的钝化膜很厚,电池电压霎时有可能会降到1.8V以下,形成单片机“死机”,风险同电压颠簸。倡议除了接纳电压颠簸的步伐外,再增长电池在线激活(大电流放电)步伐。电池在线激活办法比力多,在软件设计上解决问题最费事。其办法为:有阀门的每个月按必然间隔时间开关阀门12次;无阀门的每个月按必然间隔时间启动发射电路事情23次或增长一个放电电阻放电23次。

    3. 电池被充电

    ER电池是一次性锂电池,制止无限制条件的给电池充电,不然会招致电池爆炸。利用双电源的智能表或在调试历程中有引入外电源的状况下必需充实留意,万万不成将另外一电源通报到ER电池上,海内已发作多起这种情况惹起ER电池爆炸的实例。

    智能表利用双电源时,必需将两种电源分区走线,有共用的处所用二极管断绝。我们做过多次批量实验,ER14250以上的ER电池,在5V/5mA以下长时间充电是安全的。

    4. 电池被过放电

    功率型ER电池放电到停止电压后不能用几十毫安以上的电流持续放电,尤其是电流忽大忽小的重复脉冲放电,有发生爆炸伤害的可能性。因而,功率型ER放电到停止电压后必需采纳响应的步伐阻遏大电流放电。由于电池电压随事情电流的变革而变革,电流大时电压低,微电流时又规复到靠近开路电压,假如不停止大电流放电功用,电池大电流电压低于停止电压后,单片机就会重复复位,构成电流忽大忽小的重复脉冲放电,招致电池发生爆炸。这类征象在2004年前时有发生,近年来各智能表厂商采纳响应步伐后,发作得十分少。

    阻遏功率型ER电池事情到停止电压后不再事情的办法,今朝普通在软件上采纳法子,即单片机采样到停止电压后,法式转入制止所有的大电流事情历程的法式运转,并在存储器中做上标识表记标帜,直到改换电池后由外控方法(刷事情卡肃清存储器中的影象)更新法式运转标的目的,将法式引到一般运转法式上,不能间接采用上电复位就运转到一般法式的方法。

    停止电压必需在最大一般事情电流时期采样,应持续三次采样成果都低于停止电压方可决议计划,制止因电池电压滞后招致误操纵。如有阀门智能表,在激活或开关阀门时期采样停止电压(好比应大于2.7V),假如此时电池电压低于划定的停止电压,则表白电池容量已靠近耗尽,运转法式必需立刻转入制止所有大电流事情历程的法式运转。

    不能在微电流时期检测电池的停止电压,由于在此期间电池电压靠近开路电压,无法判定电池的事情才能和容量。

    5. 放电完的电池处置办法

    功率型ER电池放电到停止电压后不能遭到过大的振动与打击,不然有发生爆炸伤害的可能性。

    废功率型ER电池从智能表中掏出时和掏出后,应轻拿轻放,制止过大的振动与打击。废电池可集合后埋于地下0.5米或投入1米以上的水中,经几个月后可自行合成。

    6. 电池在线毛病阐发

    颠末15年阁下的利用状况统计, 60%~70%的毛病智能表改换电池后便可一般事情,因而毛病智能表被判定为电池毛病,荫蔽了智能表设想上的缺点。碰到如许的状况,电池耗尽后,毛病缘故原由很难分辨。按照我们在与智能表配套历程中查找毛病缘故原由的状况统计分析,在一个批次的智能表中,电池故障率在5‰以下可肯定为电池毛病,高于这个比例就应该是智能表缺点了,重点查抄智能表。这类毛病可经由过程在线检测电池电压来判定。

    智能表为低功耗装备,一般静态电流普通不会超越20μA,电池能量没耗尽前,在线检测电池电压,基本上靠近开路电压。假如电池电压低于3.6V,则表白智能表最少有1mA以上的电流在耗电。

    例1:2000年某公司消费的一批智能燃气表,半年后电池连续大批量生效。在线检测电池电压为3.58~3.59V,改换电池后,电池电压高于3.63V。按照测到的电压,我们开端断定智能表有1.5mA阁下的电流在事情。证实此电流十分艰难,由于一旦断开电池供电串入电流表,智能表就复位,毛病随之消逝。其时我们与燃气表维修职员一同在住民家拆下一块表,将电流表串入供电回路中,吹气使燃气表计数,当计数到达整数位智能表保留数据时,电流在1.5mA阁下长时间不消逝。用一样的办法持续查抄了5块表,均检测出了一样的征象。后经燃气表商检查法式,法式中缺了写EEPROM数据后封闭写功用的语句。利用的电池1.5mA电流事情半年后能量耗尽。

    例2:2111年某公司消费的一批智能电表,有必然比例的表3~5天内显现电压低的毛病。我们与智能电表商的检测职员在生产线上检测毛病表时,一般表电池电压均在3.65V阁下,有一块黑屏的毛病表电池电压只要3.52V,根据电池电压值,该当有10mA阁下的电流正在事情。将毛病表上的电池焊下,2分钟后再焊到毛病表上,在线检测电池电压,电压值到达3.64V,规复一般。这类毛病属于智能表“死机”,单片机不受控,各输入、输出脚形态处于不确定形态形成的,只要在电池能量没耗尽的毛病时期才气检测到。一旦改换电池,单片机复位,智能表就规复一般。这类毛病有很大的必然性,较难在统一块表上复现。利用的电池10mA阁下电流事情3~5天后能量就会耗尽。

    7. 智能表易耗尽电池能量的毛病

    现将我们在多年配套历程中碰到的智能表易耗尽电池能量的毛病列入下表中以供智能表消费厂商参考。

    序号

    招致电池能量耗尽的缘故原由

    倡议处理步伐(供参考)

    1

    单片机无抗干扰设想。遭到滋扰时法式“跑飞”或“死机”,使耗电处于不确定形态,假如长时间处于大电流耗电形态,电池能量就会快速耗尽。

    在单片机的电源端安装100μF以上的电容,最好接纳大、微电流断绝步伐(见图2)。

    2

    大电流和微电流没有分隔供电,单片机供电电压不稳定。大电流事情时易影响或滋扰单片机,使法式“跑飞”或“死机”或重复复位,使耗电处于不确定形态,假如长时间处于大电流耗电形态,电池能量就会快速耗尽。

    接纳大、微电流断绝步伐(见图2)。

    3

    遗漏一般事情电流外其它电流关断的程序代码。如保留数据、发射旌旗灯号、开启阀门等,使电池长时间处于大电流耗电形态,招致电池能量快速耗尽。

    智能表上电后,认真检测智能表的每一个功用,不能只检测静态电流。

    4

    无线发射的智能表安装在旌旗灯号不好的地区,法式无限制发射次数状况下,旌旗灯号发射不出收不到复兴而不停地发射,使电池长时间处于大电流事情形态,招致电池能量快速耗尽。

    法式中应写入收不到复兴时限制发射次数的程序代码。

    5

    防水防潮步伐设想不到位,电路构成非一般回路增长耗电量,招致电池能量快速耗尽。

    做好防水防潮步伐。

    6

    智能表元器件硬件毛病增长耗电量,招致电池能量快速耗尽。

    增长主回路中元器件的老化挑选。

     

    倡议智能表完成老化后封装前逐表检测电池的在线电压,将有毛病的表剔出。

    以上毛病征象假如不采纳响应的保护措施,利用功率型ER电池时,有招致激发电池爆炸的可能性。

    8. 电池选用原则

    ER电池从内部结构可分为能量型和功率型。能量型构造的电池用于电流较小的场合,功率型构造的电池用于电流较大的场合。

    1) 最大电流小于10mA的智能表(如智能电表)可间接选用能量型电池。这类使用普通不需要在线激活,无安全性隐患,做好抗干扰设想便可。

    2) 最大一般电流小于100mA的智能表最好选用能量型电池+超等电容的计划,这类使用普通不需要在线激活,无安全性隐患,做好抗干扰设想,但大电流与微电流应接纳断绝设想。超等电容选用0.47F以上、耐压3.6V或5.5V的,到2.5V大电流可事情5~10s。

    3) 最大一般电流大于100mA的智能表需选用功率型电池,设计时应采纳所有的防护步伐,不正当的利用有可能招致安全性成绩。

    9. 电池的检测挑选

    电池是一种化学元器件,比电子元器件和机器部件更高慢,上机前应逐只检测电池电压,剔出不合格品。据统计,在智能电表上利用的ER电池颠末老化(在室温下弃捐必然的工夫)挑选后,故障率可到达10-4级。

    电池的开路电压关于锂亚硫酰氯电池是一个十分不变的参数,用尺度表检测,其值在3.65~3.66V,因为数字表存在着必然的偏差,丈量的数值也就有一些偏向。但就某一块表而言,其丈量值是必然的,低于这必然值的电池就是不合格品,如:某一块表丈量的开路电压值均在3.643.65V范围内,有少数几只电池的开路电压为3.63V,那么,这几只电池就不合格,该当予以剔除。如许的电池假如上机,多则半年少则三个月就会生效。这项检测在电池制造半个月后停止较好。

    电池的负荷电压代表电池的带载才能。因为电极外表易生成钝化膜,因而,电池的负荷电压是一个变量,它与电池储存的条件和储存的工夫相干。上机前,寄存工夫超越3个月的电池必需逐只查抄负荷电压,其办法是,在数字表两表笔孔内并联一只划定的电阻,再用两表笔挺接丈量电池两头的电压,普通在5~10s内到达划定值。电池的负荷电压在丈量历程中必需是上升的,假如不竭降落则表白电池不合格。在持久弃捐后,负荷电压在划定的时间内上升且大于3.0V便可利用。

     

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