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竞赛任务书包括以下三部分：

一、YL291模块电路搭建；

二、装配及检测超级电容测试套件；

三、绘制《电压控制电路》原理图和某元件封装。

试题配套参考答案，并且竞赛要求与国赛要求全面接轨。

一、产品概述

超级电容是特殊的一种电容，外形与铝电解电容相似。超级电容容量很大，但体积小，其电容量为同体积电解电容的40倍以上。超级电容充放电性能强，充电在几秒内就可接近额定容量，且充放电次数可达100万次以上，寿命长达40万小时以上。完全免维护，充放电线路简单，安全可靠。

由于超级电容上述特点，其应用领域主要有：

1、电器电源：无电源手电筒；音响、视频的电子类产品中须随时保存数据的存储器后备电源；电子玩具；无线电话；电热水瓶；照相机闪光灯系统；助听器等

2、工业产品：智能仪表；无线报警系统；电磁阀；电子门锁；脉冲电源；UPS；电动工具；汽车辅助系统；汽车启动设备等的备电。

3、通讯：双向寻呼；GSM手机通讯时脉冲电源；其它数据通讯设备。

4、电脑：手提数据终端；PDA；其它使用微处理器的手提设备。

由于超级电容应用广泛，有些场合对其放电能力的要求又很高，对该器件的检验测试很有必要。

本产品是超级电容应用测试电路。就是用来对超级电容的放电特性进行测试的装置。通过简单的充电电路，快速充电到指定电压后，调节恒流源负载的电流，可以测试不同放电条件下的输出容量。

二、技术与应用前景

超级电容具体应用---高能镍碳超级电池，成为一种用在电动车上的全新电源，“实现了几个突破”。

1、首先在加大材料的表面积上实现突破，储电量大幅增加。

2、传统电池，100年前就发明了，电容是靠比表面积存储电荷，其优点是可无数次充放电，而且不发热。储电量的大小由其内部比表面积大小而决定。超级电容器，就是在研发出新材料的基础上，尽可能地扩大比表面积，使储电量大幅增加；

3、超级电容在正负极的材料结构上获突破。

超级电池的优点是储电量大，由电能转化成化学能，再转化成电能释放出来，其比功率比传统电容高得多。超级电容，在结构上实现了电池和传统电容的内并，实现了电池和电容的优点兼备。

三、超级电容PK锂电池

锂离子电池，数码电子产品最常用电池，不是业界推崇的电源吗？我们将这种电池与超级电容器作了比较。

第一 锂离子电池存在安全隐患。锂离子、有机电解质，其本身有易燃、易爆性，杭州、上海曾发生的电动汽车自燃事件，今天谈起来还让人后怕。超级电容器，充满电后用射钉枪打，使其短路，任何反应都没有；放火上烧，不锈钢外壳快烧红了，也没发生爆炸。锂离子电池，一旦发生短路，就会燃烧或者爆炸。

第二 手机锂离子电池，基本是300mA电流充电，时间长，一次充电要4—8小时，使用不方便。超级电容器，可1500A，甚至3000A大电流充电，单块充满电只要几秒钟，上百块串联在一起充电，6分钟可达90%以上。

　 第三 锂离子电池寿命短。充放电的标准是2000次，目前很少有能达到的，即使达到了，性价比不高。超级电容器，可大电流充电，瞬间大电流放电，效果理想，充放电可达5万—50万次，而充放电的国家标准是5万次。就说在淄博那次试验，公交车装上超级电容器充电后，乘坐满员，上了高速路，时速120公里，一次充电跑了210公里。使用超级电容器的小轿车，瞬间可大提速，时速可达130公里。

四 、产品功能

超级电容应用测试电路可以对超级电容进行充电，可设定目标充电电压，并指示是否充满。可设定放电电流（Id）大小(目前量化为00-99参考值，不是真实电流大小)。按下开始测试按钮后，可以启动放电电路。并自动计时直到放电结束。

（一） 按键功能

S1：放电电流“+”

S2：放电电流“-”

S3：工作模式切换（充电/设置放电电流/放电并开始计时）

（二）工作过程

1、LED显示

1)开机后，仪器进入初始状态如图。

2)工作过程时，在设定放电电流过程中，可以用于显示放电电流值Id。

3)开始放电后，可以用于显示放电的时间。

2、充电电流和充电目标电压设定

1)开机后，按下S3开始按钮，在超级电容电压低的状态下，将立即进入充电状态。充电指示灯点亮，

2)充电超过设置的目标电压时， 蜂鸣器会响一声提示。

注意：调节W2可以改变充电电流。

3)调节W1可以改变充电目标电压(最高2.15V)。

3、 设定放电电流Id

1)单片机检测S1和S2按钮，可以调节放电电流大小。原理是改变电阻网络的电流，从而影响恒流源输出电流大小。从而实现电子负载。

2）其中S1为电流+，S2为电流-。操作步进为1。但显示的Id值并不是真实电流值，而是参考值。取值范围为00- 99。在设置放电电流时， 数码管第一、二位（左起）的数字会闪烁，

4、 放电时间Td计时

1)在电压“充满”条件下，即超级电容两端电压已达到设定的电压时刻。

2)按下S3模式切换后，自动断开充电电路，并通过电子负载开始按设定的放电电流Id要求放电。此时蜂鸣器会响两声提示，表示开始放电。

3)放电时，持续显示Td值，单位秒。直到放电到设定电压。放电到低电压停止时。蜂鸣器会响三声提示。电容放电低电压停止放电判断通过调节W3实现。