Pemantau tekanan atau aliran terpencil yang dipasang pada paip tertanam atau atas tanah mesti beroperasi bertahun-tahun dengan baterinya sendiri, sambil mengambil sampel transduser yang dikuasakan dan melaporkan melalui NB-IoT atau LoRa. Profil bebannya ialah kajian kontras: arus tidur berpuluh-puluh mikroamp, pengujaan transduser tekanan beberapa miliamp selama kira-kira satu saat setiap sampel, ledakan selular purata berpuluh-puluh miliamp selama beberapa saat dengan puncak melebihi seratus miliamp, dan – apabila transien tekanan atau water-hammer berlaku – ledakan pensampelan kadar tinggi yang pendek dan sengit. Kertas ini membongkar profil itu dan peranan penimbal nikel-logam hidrida boleh cas, terutamanya dalam terminal berbantukan solar.
Terminal pemantauan moden menggandingkan transduser tekanan (kadang kala aliran atau aras) dengan MCU kuasa rendah, perakam dan radio selular atau LPWAN, dimeterai pada IP66–IP68 mengikut IEC 60529 dan dinilai untuk julat suhu medan yang luas – lembaran data lazimnya menjangkau −30 hingga +70 °C. Merakam profil tekanan mengikut jadual (setiap jam adalah biasa), menimbulkan penggera pada peristiwa ambang atau kadar perubahan dan memuat naik melalui NB-IoT, LTE-M atau LoRaWAN. Contoh komersial menggambarkan sampul kuasa: perakam tekanan NB-IoT menggunakan tiga sel AA boleh ganti berjumlah beberapa ampere-jam mendakwa sehingga lima tahun, dan varian LoRa dengan pek lebih besar memanjang lebih jauh.
Tidak seperti meter bil undang-undang, ini ialah peralatan pemantauan industri, ditadbir lebih oleh EMC (siri IEC 61000), kemasukan dan keperluan radio pembawa selular berbanding undang-undang metrologi – tetapi disiplin baterinya sama ketat.
Rajah animasi pertama menjejak arus merentas masa. Tidur mendominasi di bawah beberapa puluh mikroamp (reka bentuk terbaik menghampiri satu mikroamp). Setiap sampel transduser diuja – sensor piezoresistif atau seramik memerlukan beberapa miliamp untuk penstabilan, kira-kira satu saat – sementara ADC mengambil bacaan. Mengikut jadual laporan radio melekat dan menghantar, dengan NB-IoT purata sekitar 35 mA selama beberapa saat dalam penghantaran padat atau sehingga kira-kira 15 mA selama 90 saat dalam sesi dalam talian lebih berat, dengan puncak 100–200 mA.
Pemboleh ubah ialah peristiwa: water-hammer atau pam tersandung mencetuskan pensampelan kadar tinggi pantas selama beberapa saat, iaitu pemprosesan dan lonjakan arus. Sumber kuasa yang tidak dapat menyampaikan ledakan itu dengan bersih akan terlepas transien yang terminal dipasang untuk tangkap.
Rajah kedua menunjukkan hubungan yang sudah biasa tetapi menentukan: dengan tenaga tersimpan tetap, hayat medan runtuh apabila selang bergerak dari harian ke setiap jam ke hampir berterusan, kerana setiap laporan membawa tenaga lekat selular tetap dan setiap sampel pengujaan transduser. Penarafan vendor dari dua hingga sepuluh tahun tidak bercanggah – ia berada pada titik berbeza pada permukaan ini, dan hujung frekuensi tinggi ialah tempat reka bentuk bateri primer sahaja habis dalam satu atau dua tahun.
Di sinilah seni bina boleh cas mengubah ekonomi: menggandingkan panel solar kecil dengan penimbal boleh cas membolehkan terminal sampel dan laporan sekerap yang diperlukan rangkaian tanpa penalti hayat sel primer.
Lalai untuk lokasi tertanam gelap ialah pek litium primer 3.6 V berkapasiti 8.5–19 Ah, dipilih kerana ketumpatan tenaga, dengan masalah takungan denyutan yang sama seperti meter pintar: sel primer kaya tenaga tetapi lemah denyutan dan berpasif, jadi ledakan radio dan peristiwa mendapat manfaat daripada takungan impedans rendah. Untuk ruang atas tanah, lubang meter dengan akses ringan, atau pelekap bumbung/jambatan paip, panel fotovoltaik kecil serta penimbal boleh cas menjadi menarik dan boleh menyokong kadar pensampelan jauh lebih tinggi tanpa had.
NiMH tertutup ialah penimbal boleh cas yang cemerlang di sini: ia menerima cas tidak sekata panel, menyampaikan ledakan penstabilan transduser, radio dan peristiwa dari dataran rata impedans rendah, berkitar setiap hari bertahun-tahun, menyahcas dengan pasti dalam lubang musim sejuk yang sejuk, dan menggunakan kimia berair yang selamat dalam kepungan tertutup tanpa pengawasan.
Algoritma transien tekanan dan pengesanan kebocoran memerlukan ledakan sampel pantas apabila sesuatu berubah, dan radio mungkin perlu menghantar penggera serta-merta daripada menunggu muat naik berjadual. Pensampelan kadar tinggi serentak dan penghantaran ialah denyutan arus kes terburuk dan tidak boleh dirunding: penimbal bersaiz hanya untuk laporan jam rutin akan melendut atau set semula pada satu-satunya peristiwa yang mewajarkan instrumen.
Rintangan dalaman rendah NiMH dan keupayaan denyutan tinggi, relatif kepada saiznya, membolehkan pek sederhana meliputi laporan rutin dan penggera transien, manakala superkapasitor akan menjadi besar untuk beban gabungan beberapa saat dan sel litium primer akan melihat voltannya runtuh di bawah puncak.
Takat reka bentuk merekodkan arus tidur, arus dan masa pengujaan transduser, selang pensampelan dan laporan, teknologi radio dengan arus lekat dan puncak, ledakan peristiwa kes terburuk, tenaga solar tersedia (jika ada), penarafan kemasukan dan julat suhu −30 hingga +70 °C. Kertas B menukar ini kepada bajet tenaga dan keputusan primer berbanding boleh cas; Kertas C memetakan reka bentuk kepada kemasukan, EMC dan bukti peringkat sel.
Weijiang Power mengeluarkan sel nikel-logam hidrida tertutup dan pek penimbal serasi solar untuk terminal pemantauan tekanan dan aliran NB-IoT dan LoRa. Kongsi arus pengujaan transduser, selang pensampelan dan laporan, profil radio, saiz panel solar dan julat suhu, dan jurutera kami akan merekabentuk penimbal NiMH dikimpal berupaya sejuk atau pek boleh ganti dengan pengurusan cas dan perlindungan. Lihat format di halaman produk.
