Đồng hồ nước thông minh là một trong những thiết bị kỷ luật năng lượng nhất trong điện tử. Được hàn kín theo IP68 và chôn trong hố hoặc tầng hầm, nó được kỳ vọng hoạt động mười năm hoặc lâu hơn trên một tế bào không sạc được duy nhất trong khi đo liên tục và báo cáo qua NB-IoT, LoRaWAN hoặc M-Bus không dây. Đồ thị tải của nó gần như phẳng ở mức microampere, bị ngắt quãng bởi các xung đo mili giây và một đợt vô tuyến hàng ngày có thể rút ngắn thời gian một trăm đến vài trăm milliampere. Hiểu được đồ thị đó – và sự không tương thích giữa tế bào sơ cấp năng lượng cao và xung vô tuyến dòng cao – là nơi một phần tử hỗ trợ xung nickel-kim loại hydrua nhỏ giành được vị trí.
Đồng hồ nước ở châu Âu và hầu hết các thị trường xuất khẩu được điều chỉnh bởi ISO 4064:2014 và OIML R49 về hiệu suất đo lường, và bởi Chỉ thị Dụng cụ Đo 2014/32/EU (MID, Phụ lục MI-001) về đo lường pháp lý; các bảng dữ liệu trích dẫn tỷ lệ phạm vi lưu lượng R (R80, R100, R160 trở lên), cấp chính xác và xếp hạng áp suất như PN16. Điện tử được hàn kín theo IP68 vì đồng hồ có thể nằm trong hố ngập nước. Không tiêu chuẩn nào quy định hóa học pin, nhưng tất cả giả định đồng hồ tiếp tục đo và ghi lại trong suốt tuổi thọ khai báo.
Các bảng dữ liệu nhà sản xuất hội tụ về cùng một kiến trúc nguồn: một tế bào lithium sơ cấp 3,6 V – thường là tế bào C hoặc D ER26500 hoặc ER34615 lithium thionyl clorua (Li-SOCl2) – với tuổi thọ nêu rõ mười năm hoặc lâu hơn khi báo cáo một lần mỗi ngày.
Hình ảnh động đầu tiên phóng đại cuộc sống điện của đồng hồ. Hầu như tất cả thời gian MCU và vô tuyến ngủ ở vài chục microampere hoặc ít hơn. Tại khoảng đo, mặt trước thức dậy mili giây để cảm nhận lưu lượng (một cảm biến không từ, siêu âm hoặc TMR) và cập nhật màn hình và nhật ký. Sau đó, theo lịch báo cáo – thường hàng ngày cho NB-IoT, vài lần mỗi ngày cho LoRaWAN – vô tuyến bật nguồn, đăng ký trên mạng và truyền, một đợt kéo dài vài giây ở dòng cao hơn nhiều.
Các bảng định lượng khoảng cách: dòng truyền NB-IoT có thể đạt khoảng 250 mA, LoRa/LoRaWAN khoảng 110–130 mA ở công suất cao, so với dòng ngủ ở hàng chục microampere. Đồng hồ điều khiển van thêm một van ngắt động cơ rút một xung đáng kể trong những giây nó quay. Năng lượng bị chi phối bởi ngủ, nhưng căng thẳng dòng bị chi phối bởi các xung này.
Li-SOCl2 có mật độ năng lượng vượt trội và thời hạn sử dụng dài, đó là lý do nó là nguồn năng lượng mặc định, nhưng nó có hai hạn chế xung. Trở kháng trong tăng theo tuổi và ở nhiệt độ thấp, và hóa học có thể thụ động, vì vậy một truyền dòng cao đột ngột có thể kéo điện áp tế bào xuống dưới điện áp hoạt động tối thiểu của vô tuyến – gây ra đăng ký thất bại đúng lúc đồng hồ phải báo cáo. Do đó các nhà thiết kế thêm một bể chứa xung, theo truyền thống là siêu tụ điện hoặc lớp lai, cung cấp đợt trong khi tế bào sơ cấp sạc nhỏ giọt bể giữa các sự kiện.
Đây là cơ hội cho nickel-kim loại hydrua: một tế bào hoặc bộ NiMH nhỏ có thể hoạt động như một bể chứa xung sạc được năng lượng nhiều hơn siêu tụ điện rất nhiều, cung cấp các xung vô tuyến và van lặp lại ở trở kháng thấp với cao nguyên phẳng, và được bù từ tế bào sơ cấp, một tuabin vi thu hoạch năng lượng hoặc giao diện đọc đồng hồ.
Hình thứ hai cho thấy tại sao chiến lược mạng thực sự là chiến lược pin: với năng lượng lưu trữ cố định, tuổi thọ co lại mạnh khi khoảng di chuyển từ hàng ngày sang hàng giờ sang gần thời gian thực, vì mỗi truyền mang năng lượng gắn mạng cố định trên mạng di động. Các nhà bán hàng ghi lại chính xác điều này – cùng phần cứng được xếp hạng hơn mười năm ở một báo cáo mỗi ngày có thể giảm xuống sáu năm với tải lên thường xuyên hơn.
Một lớp hỗ trợ xung NiMH thay đổi sự đánh đổi ở biên: bằng cách gánh các đỉnh truyền và van một cách đáng tin cậy, nó cho phép tế bào sơ cấp được tối ưu hóa thuần túy cho năng lượng nền thấp, và làm cho báo cáo thường xuyên hơn hoặc thử lại lặp đi lặp lại trong các hố phủ sóng kém có thể sống sót mà không làm sụp đổ điện áp tế bào.
Trung thực về hóa học quan trọng. Một đồng hồ nước hàn kín mười năm không có nguồn năng lượng bên ngoài là, và sẽ vẫn là, thiết kế lithium sơ cấp; tự xả của NiMH có nghĩa là nó không thể là kho năng lượng duy nhất trong một thập kỷ. NiMH là câu trả lời đúng trong ba trường hợp thực: như một bể chứa xung năng lượng cao bên cạnh tế bào sơ cấp; như kho sạc được trong đồng hồ thu hoạch năng lượng từ dòng chảy hoặc được sạc nhỏ giọt trong khi đọc; và như pin trong một mô-đun điều khiển van hoặc bộ truyền thông có thể bảo trì và định kỳ sạc lại.
Trong những vai trò đó NiMH mang lại hóa học nước, an toàn bản chất, cao nguyên phẳng 1,2 V, dòng xung mạnh và hành vi lạnh tốt – giá trị trong một hố ngập nước dao động theo mùa.
Do đó bản tóm tắt thiết kế ghi lại dòng ngủ, năng lượng thức đo, công nghệ vô tuyến với dòng truyền và thời gian gắn, khoảng báo cáo và hành vi thử lại, xung van nếu lắp, tuổi thọ thiết kế và phạm vi nhiệt độ hố. Bài B biến những điều đó thành tính toán năng lượng và xung lai và lựa chọn hóa học; Bài C ánh xạ kết quả lên ISO 4064, MID và bằng chứng cấp tế bào.
Weijiang Power cung cấp các tế bào nickel-kim loại hydrua hàn kín và các mô-đun hỗ trợ xung cho đồng hồ nước thông minh và các điểm cuối AMR. Chia sẻ công nghệ vô tuyến, dòng và khoảng truyền, yêu cầu tác động van, tuổi thọ thiết kế và xếp hạng xâm nhập của bạn, và các kỹ sư của chúng tôi sẽ thiết kế một bộ đệm xung NiMH hàn hoặc dự phòng sạc được khớp với pin sơ cấp của đồng hồ và bộ sạc đọc đồng hồ. Xem các định dạng trên trang sản phẩm.
