CN105958505B - 一种石墨烯智能电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯智能电容器，包括智能切换电路板和大电容，所述大电容固定在智能切换电路板下方，所述智能切换电路板包括电路板、均设置在电路板上的微处理器、与大电容耦接的投切模块和与外部电路耦接的检测模块，所述投切模块与大电容之间耦接有电容检测电路，所述电容检测电路设置在电路板上，所述接线柱包括穿过电路板的中空绝缘柱体、设置在柱体内的导电体以及设置在导电体上并将导电体压紧到电路板焊盘上的压紧组件。本发明的石墨烯智能电容器，通过电容检测电路的设置，就可以有效的检测出电容是否连接不良，通过柱体、导电体以及压紧组件的设置，就可以实现牢牢的将大电容连接到电路板上了。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容器，更具体的说是涉及一种石墨烯智能电容器。
背景技术
石墨烯智能电容器是一种集成现代测控、电力电子、网络通讯、自动化控制、电力电容器等先进技术为一体的智能无功补偿装置。
现有的石墨烯智能电容器均包括智能切换电路板和大电容部分，现有大电容部分基本都是采用大电容，其体积一般都比较大，且其内有电解液的存在，所以其重量也比较重，然而现有大电容器的与智能切换电路板之间的连接方式便是从电极处引出两条连接线，然后将连接线焊在电路板上，在焊接的过程中经常会出现虚焊的情况，这样很容易出现大电容器与电路板之间导电不良的问题，而且由于大电容器的重量较重，所以在使用的过程中若电路板出现颠簸，很容易使得大电容器与电路板之间的连接松掉的问题，所以还是会出现导电不良的问题，并且大电容器为极性电容，在正负极接反的情况下回出现爆电容的事故，所以假如大电容器接反并焊在电路板上以后，就很难再将大电容器接正，因而就只能够浪费一个电路板，构成资源的浪费，且在投切过程中，大电容没有与电路板连接的话，自然不能够够将电容投切到外部电路上，如此便会使得外部电网出现故障损坏。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大电容部分与电路板之间导电良好、并能够与电路板连接牢固且能够进行拆换的石墨烯智能电容器。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种石墨烯智能电容器，包括智能切换电路板和大电容，所述大电容固定在智能切换电路板下方，所述智能切换电路板包括电路板、均设置在电路板上的微处理器、与大电容耦接的投切模块和与外部电路耦接的检测模块，所述检测模块和投切模块均与微处理器耦接，所述微处理器与大电容之间耦接有电容检测电路，所述电容检测电路设置在电路板上，所述电容检测电路包括脉冲发生电路、电压检测电路和报警器，所述脉冲发生电路与大电容耦接，所述电压检测电路耦接于大电容和微处理器之间，所述电压检测电路为一电阻，该电阻一端耦接于大电容，另一端耦接于微处理器，所述报警器与微处理器耦接，所述大电容包括外壳、均设置在外壳内的石墨烯电极和电解液，所述外壳呈圆柱状设置，其一端设有与石墨烯电极相连接的接线柱，所述接线柱包括穿过电路板的中空绝缘柱体、设置在柱体内的导电体以及设置在导电体上并将导电体压紧到电路板焊盘上的压紧组件，所述柱体的一端与外壳相固定连接，所述导电体为呈圆柱状的石墨烯薄膜，其套设在柱体内，一端穿过外壳与石墨烯电极连接，侧壁贴设在柱体的内壁上，所述导电体背向外壳的一端与柱体背向外壳的一端持平，所述导电体背向外壳的一端还设有向外翻折的翻折部，所述翻折部呈圆柱状并由一圆环折叠而成，其直径大小与导电体直径大小相等，所述压紧组件包括压紧盖和套设在导电体内的收缩弹簧，所述柱体朝向外壳的一端设有十字形的固定架，所述固定架的中心位置上设有固定柱，所述收缩弹簧套在固定柱上，且一端固定在固定架上，另一端与压紧盖相固定连接，所述压紧盖包括均呈圆盘状的盖体和盖沿，所述盖体固定在盖沿背向导电体的一端，所述盖沿背向盖体的一端与收缩弹簧相固定连接，所述盖沿圆心处开设有通孔，所述盖体朝向盖沿一端的圆心上设有螺纹柱，所述固定柱朝向盖沿的一端开设有螺纹孔，当将电容器固定到电路板上时，螺纹柱穿过通孔与螺纹孔螺纹连接，收缩弹簧拉长，翻折部展开呈圆环状与电路板的焊盘相抵触，盖沿嵌入到电路板内，盖体将翻折部压紧。
作为本发明的进一步改进，所述柱体的侧壁为波纹管结构。
作为本发明的进一步改进，所述石墨烯电极呈波浪形设置。
作为本发明的进一步改进，所述脉冲发生电路包括脉冲芯片U，该芯片具有放电端和输出端，所述放电端耦接有变阻器RP，所述变阻器RP的一端耦接有第一电阻R后耦接于电源，另一端耦接第一电容C后接地，该脉冲芯片U还具有低触发端和高触发端以及控制电压端，所述低触发端和高触发端均耦接于变阻器RP与第一电容C之间，所述低触发端和放电端之间耦接有二极管D，所述控制电压端耦接有第二电容C后接地，所述输出端耦接于大电容，并耦接电压检测电路后耦接于微处理器。
本发明的有益效果，通过智能切换电路板的设置，就可以有效的实现一个智能投切大电容的目的，而通过将智能切换电路板设置成电路板、微处理器、投切模块和检测模块，就可以有效的利用检测模块检测外部电路是否需要补偿，利用微处理器控制投切模块将大电容投切到外部电路内实现补偿，而通过电路板的设置，就可以有效的将大电容与智能切换电路板连接起来了，而通过电容检测电路的设置，就可以有效的检测到大电容与智能切换电路板之间的连接关系，假如大电容与智能切换电路板之间连接不良，那么微处理器便不会进行投切动作，同时通过报警器报警，这样就可以避免投切时没有电容投切到外部电路上的问题，而通过外壳、石墨烯电极和电解液的设置，就可以有效的构成一种大容量的电容，通过将接线柱设置成柱体、导电体和压紧组件，就可以有效的实现将大电容固定到电路板上的效果，而通过将柱体设置成中空，将导电体设置成圆柱状，并在导电体上设置翻折部，通过翻折部的翻折，就可以实现在焊接时，先将翻折部收起来穿过电路板上的孔，然后再将翻折部打开压紧到焊盘上，实现了大电容器的安装更加的简单方便，而通过将压紧组件设置成压紧盖、收缩弹簧，在压紧翻折部的过程中，压紧盖就能够很好的压住翻折部，而收缩弹簧则可以有效的提供压紧力，并且通过将压紧盖设置成盖体和盖沿，通过通孔、螺纹孔和螺纹柱的设置，可以进一步的增加压紧盖的压紧力，且增加了压紧盖压住电路板的牢固性。
附图说明
图1为本发明的石墨烯智能电容器的整体结构图；
图2为图1中智能切换电路板的电路图；
图3为图1中大电容的整体结构图；
图4为图3中接线柱的整体结构图；
图5为图3中接线柱的剖视图。
具体实施方式
下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
参照图1至5所示，本实施例的一种石墨烯智能电容器，包括智能切换电路板a和大电容，所述大电容固定在智能切换电路板a下方，所述智能切换电路板a包括电路板a3、均设置在电路板a3上的微处理器a1、与大电容耦接的投切模块a2和与外部电路耦接的检测模块a5，所述检测模块a5和投切模块a2均与微处理器a1耦接，所述微处理器a1与大电容之间耦接有电容检测电路a4，所述电容检测电路a4设置在电路板a3上，所述电容检测电路a4包括脉冲发生电路a41、电压检测电路a42和报警器a43，所述脉冲发生电路a41与大电容耦接，所述电压检测电路a42耦接于大电容和微处理器a1之间，所述电压检测电路a42为一电阻，该电阻一端耦接于大电容，另一端耦接于微处理器a1，所述报警器a43与微处理器a1耦接，所述大电容包括外壳1、均设置在外壳1内的石墨烯电极2和电解液，所述外壳1呈圆柱状设置，其一端设有与石墨烯电极2相连接的接线柱3，所述接线柱3包括穿过电路板a3的中空绝缘柱体31、设置在柱体31内的导电体32以及设置在导电体32上并将导电体32压紧到电路板a3焊盘上的压紧组件33，所述柱体31的一端与外壳1相固定连接，所述导电体32为呈圆柱状的石墨烯薄膜，其套设在柱体31内，一端穿过外壳1与石墨烯电极2连接，侧壁贴设在柱体31的内壁上，所述导电体32背向外壳1的一端与柱体31背向外壳1的一端持平，所述导电体32背向外壳1的一端还设有向外翻折的翻折部321，所述翻折部321呈圆柱状并由一圆环折叠而成，其直径大小与导电体32直径大小相等，所述压紧组件33包括压紧盖331和套设在导电体32内的收缩弹簧332，所述柱体31朝向外壳1的一端设有十字形的固定架311，所述固定架311的中心位置上设有固定柱3111，所述收缩弹簧332套在固定柱3111上，且一端固定在固定架311上，另一端与压紧盖331相固定连接，所述压紧盖331包括均呈圆盘状的盖体3311和盖沿3312，所述盖体3311固定在盖沿3312背向导电体32的一端，所述盖沿3312背向盖体3311的一端与收缩弹簧332相固定连接，所述盖沿3312圆心处开设有通孔4，所述盖体3311朝向盖沿3312一端的圆心上设有螺纹柱5，所述固定柱3111朝向盖沿3312的一端开设有螺纹孔6，当将电容器固定到外部电路板a3上时，螺纹柱5穿过通孔4与螺纹孔6螺纹连接，收缩弹簧332拉长，翻折部321展开呈圆环状与外部电路板a3的焊盘相抵触，盖沿3312嵌入到电路板a3内，盖体3311将翻折部321压紧，在使用石墨烯智能电容器的过程中，首先将石墨烯智能电容器接入到外部电路中，那么石墨烯智能电容器就会通电工作，智能切换电路板a就会工作，检测模块a5就会检测外部电路是否需要补偿，微处理器a1就会接收检测模块a5输出的检测结果，同时对检测结果进行处理根据检测结果是否控制投切模块a2进行投切，其中这里的检测模块a5和投切模块a2均为采用现有技术结构，因而不再赘述，同时电容检测电路a4工作，脉冲发生电路a41不断的发出脉冲到大电容内，那么大电容就会因为脉冲的高电平充电，低电平放电，所以电压检测电路a42就可以检测到大电容的电压变化，因而当电压检测电路a42没有检测到电压变化的时候，就表示此时大电容没有连接到智能切换电路板a，那么此时微处理器a1就会控制报警器a43报警，如此很好的避免了投切时大电容没有切入外部电路的问题，当将电容器固定到电路板a3上时，螺纹柱5穿过通孔4与螺纹孔6螺纹连接，收缩弹簧332拉长，翻折部321展开呈圆环状与电路板a3的焊盘相抵触，盖沿3312将翻折部321压紧，在超级电容器正常状态下，螺纹柱5与螺纹孔6不连接，盖体3311与盖沿3312分离，当需要将超级电容器固定到线路板上的焊盘时，只需要将此时折叠好的翻折部321和盖沿3312一起穿过线路板上焊盘的孔，将翻折部321打开，那么翻折部321就会展开变成一个圆环贴到焊盘上，然后将盖体3311上的螺纹柱5对准盖沿3312的通孔4，将螺纹柱5穿过通孔4与螺纹孔6螺纹连接，其中这里的通孔4内还具有螺纹，当螺纹柱5穿过通孔4的时候，螺纹柱5与通孔4也具有固定关系，并且在固定的过程中，应先将盖沿3312拉出使得收缩弹簧332拉长，接着将盖体3311与盖沿3312固定，再将螺纹柱5与螺纹孔6螺纹连接，由于本实施例中螺纹柱5的长度比收缩弹簧332长度要长，所以在螺纹柱5拧紧以后收缩弹簧332就会拉住盖沿3312，如此便能够很好的实现一个拉紧的效果，避免了螺纹柱5容易松动的问题，如此便能够很好的实现一个将超级电容器牢固的固定到线路板上的效果，并且不会出现接触不良不够牢固的问题，通过电容检测电路a4和大电容接线柱3的结构配合作用，一来可以利用电容检测电路a4告知人们大电容的连接状态，二来通过接线柱3的结构可以牢牢的将大电容连接到电路板a3上，如此便能够更好的实现大电容部分与电路板a3之间导电良好、并能够与电路板a3连接牢固且能够进行拆换的效果。
作为改进的一种具体实施方式，所述柱体31的侧壁为波纹管结构，将柱体31的侧壁设置成波纹管结构，就可以实现一个伸缩的作用，如此超级电容器的固定便可以适用于厚度不同的电路板。
作为改进的一种具体实施方式，所述石墨烯电极2呈波浪形设置，可以实现同样长度的石墨烯电极2具有更大的表面积，如此便可以进一步增加超级电容器的容量了。
作为改进的一种具体实施方式，所述脉冲发生电路a41包括脉冲芯片U1，该芯片具有放电端和输出端，所述放电端耦接有变阻器RP，所述变阻器RP的一端耦接有第一电阻R1后耦接于电源，另一端耦接第一电容C1后接地，该脉冲芯片U1还具有低触发端和高触发端以及控制电压端，所述低触发端和高触发端均耦接于变阻器RP与第一电容C1之间，所述低触发端和放电端之间耦接有二极管D，所述控制电压端耦接有第二电容C2后接地，所述输出端耦接于大电容，并耦接电压检测电路a42后耦接于微处理器a1，本实施例中的脉冲芯片U1采用555定时芯片，所以通过对该定时芯片的低触发端和高触发端加装电容，实现输入正弦波到定时芯片内，从而定时芯片的输出端就会输出一个脉冲了，有效的对大电容进行充电和放电作用，如此便能够很好的检测出大电容是否与电路板a3之间连接不良了。
综上所述，本发明的石墨烯智能电容器，通过电容检测电路a4的设置，就可以检测大电容是否与电路板a3连接，通过柱体31、导电体32和压紧组件33就可以实现将大电容牢牢的固定到电路板a3上了，实现了从两方面来保证大电容与电路板a3之间的连接，如此很好的避免了投切时大电容没有接入的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种石墨烯智能电容器，包括智能切换电路板(a)和大电容，所述大电容固定在智能切换电路板(a)下方，其特征在于：所述智能切换电路板(a)包括电路板(a3)、均设置在电路板(a3)上的微处理器(a1)、与大电容耦接的投切模块(a2)和与外部电路耦接的检测模块(a5)，所述检测模块(a5)和投切模块(a2)均与微处理器(a1)耦接，所述微处理器(a1)与大电容之间耦接有电容检测电路(a4)，所述电容检测电路(a4)设置在电路板(a3)上，所述电容检测电路(a4)包括脉冲发生电路(a41)、电压检测电路(a42)和报警器(a43)，所述脉冲发生电路(a41)与大电容耦接，所述电压检测电路(a42)耦接于大电容和微处理器(a1)之间，所述电压检测电路(a42)为一电阻，该电阻一端耦接于大电容，另一端耦接于微处理器(a1)，所述报警器(a43)与微处理器(a1)耦接，所述大电容包括外壳(1)、均设置在外壳(1)内的石墨烯电极(2)和电解液，所述外壳(1)呈圆柱状设置，其一端设有与石墨烯电极(2)相连接的接线柱(3)，所述接线柱(3)包括穿过电路板(a3)的中空绝缘柱体(31)、设置在柱体(31)内的导电体(32)以及设置在导电体(32)上并将导电体(32)压紧到电路板(a3)焊盘上的压紧组件(33)，所述柱体(31)的一端与外壳(1)相固定连接，所述导电体(32)为呈圆柱状的石墨烯薄膜，其套设在柱体(31)内，一端穿过外壳(1)与石墨烯电极(2)连接，侧壁贴设在柱体(31)的内壁上，所述导电体(32)背向外壳(1)的一端与柱体(31)背向外壳(1)的一端持平，所述导电体(32)背向外壳(1)的一端还设有向外翻折的翻折部(321)，所述翻折部(321)呈圆柱状并由一圆环折叠而成，其直径大小与导电体(32)直径大小相等，所述压紧组件(33)包括压紧盖(331)和套设在导电体(32)内的收缩弹簧(332)，所述柱体(31)朝向外壳(1)的一端设有十字形的固定架(311)，所述固定架(311)的中心位置上设有固定柱(3111)，所述收缩弹簧(332)套在固定柱(3111)上，且一端固定在固定架(311)上，另一端与压紧盖(331)相固定连接，所述压紧盖(331)包括均呈圆盘状的盖体(3311)和盖沿(3312)，所述盖体(3311)固定在盖沿(3312)背向导电体(32)的一端，所述盖沿(3312)背向盖体(3311)的一端与收缩弹簧(332)相固定连接，所述盖沿(3312)圆心处开设有通孔(4)，所述盖体(3311)朝向盖沿(3312)一端的圆心上设有螺纹柱(5)，所述固定柱(3111)朝向盖沿(3312)的一端开设有螺纹孔(6)，当将电容器固定到外部电路板(a3)上时，螺纹柱(5)穿过通孔(4)与螺纹孔(6)螺纹连接，收缩弹簧(332)拉长，翻折部(321)展开呈圆环状与外部电路板(a3)的焊盘相抵触，盖沿(3312)嵌入到电路板(a3)内，盖体(3311)将翻折部(321)压紧。
2.根据权利要求1所述的石墨烯智能电容器，其特征在于：所述柱体(31)的侧壁为波纹管结构。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯智能电容器，其特征在于：所述石墨烯电极(2)呈波浪形设置。
4.根据权利要求1或2所述的石墨烯智能电容器，其特征在于：所述脉冲发生电路(a41)包括脉冲芯片(U1)，该芯片具有放电端和输出端，所述放电端耦接有变阻器(RP)，所述变阻器(RP)的一端耦接有第一电阻(R1)后耦接于电源，另一端耦接第一电容(C1)后接地，该脉冲芯片(U1)还具有低触发端和高触发端以及控制电压端，所述低触发端和高触发端均耦接于变阻器(RP)与第一电容(C1)之间，所述低触发端和放电端之间耦接有二极管(D)，所述控制电压端耦接有第二电容(C2)后接地，所述输出端耦接于大电容，并耦接电压检测电路(a42)后耦接于微处理器(a1)。
5.根据权利要求3所述的石墨烯智能电容器，其特征在于：所述脉冲发生电路(a41)包括脉冲芯片(U1)，该芯片具有放电端和输出端，所述放电端耦接有变阻器(RP)，所述变阻器(RP)的一端耦接有第一电阻(R1)后耦接于电源，另一端耦接第一电容(C1)后接地，该脉冲芯片(U1)还具有低触发端和高触发端以及控制电压端，所述低触发端和高触发端均耦接于变阻器(RP)与第一电容(C1)之间，所述低触发端和放电端之间耦接有二极管(D)，所述控制电压端耦接有第二电容(C2)后接地，所述输出端耦接于大电容，并耦接电压检测电路(a42)后耦接于微处理器(a1)。
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