Messtechnik

System-on-Chip für Ultraschall-Wasserzähler senkt Stromkosten

| Redakteur: Sariana Kunze

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(Marcel Paschertz/Sport Moments - Fotolia.com)

Der System-on-Chip (SoC) TDC-GP30 von acam-messelectronic senkt gegenüber seinem Vorgänger den Stromverbrauch um zwei Drittel und stellt so den nächsten Schritt in Richtung Ultra-Low Current für Wasserzähler mit hohen Messraten dar.

Seit Anfang 2014 liegt der System-on-Chip in seiner Beta Version vor und wird intensiven Tests unterzogen, wo er bereits beeindruckende Ergebnisse liefert. Erste vorläufige Test-Kits für den Beta-Chip werden ab dem Frühjahr 2014 verfügbar sein. Der SoC funktioniert als komplette Frontendlösung mit integrierter digitaler Signalverarbeitung (32-Bit µP) bis zum eichfähigen Ausgangssignal und stellt bis zur Volumenausgabe über UART, Puls, SPI eine echte Single Chip Lösung dar, so dass die nachfolgende Standard-MCU ausschließlich für das Management des Messgerätes und für die externen Schnittstellen wie beispielsweise Funk eingesetzt werden kann. Eine komplette Trennung der Messaufgaben vom Gerätemanagement und der externen Kommunikation. Der GP30 ist wie sein Vorgänger GP22 mit einer Temperaturmessung für Wärmemengenzählern ausgestattet, die (im Final Chip) 4-Draht fähig sein wird.

Weitere Stromoptimierungen durch intelligenten Firmwarecode

Bei einer Messrate von 8 Hz, typisch für Ultraschall Wasserzähler, benötigt der gesamte GP30 inklusive aller Berechnungen und mathematischen Korrekturen des Flusses ca. 7 µA. Dabei entfallen ca. 2µA auf permanente Funktionen wie 1.8V LDO und 32 kHz Oszillator und 5 uA auf die Durchführung der Flussmessung und die Berechnung des Flusses. Davon benötigt der 32-Bit µP ca. 2.2uA, was knapp 0.3 µA/Messung/Sekunde ergibt. Ein auf Low-Power-Standard MCU Basis nicht erreichbarer Wert. Weitere Stromoptimierungen sind im Final Chip vorgesehen und durch intelligenten Firmwarecode realisierbar. Geht man von 4µA für die Standard MCU aus, ist dieser Wert schon bereits heute erreicht.

Mehr Elektronik in Wasserzählern senkt die Summenkosten

Mechanische Wasserzähler sind heute immer noch die bei weitem am meisten eingesetzten Zählerarten. Elektronik hat hier noch keinen entscheidenden Einzug gehalten. Das wird sich aber in den nächsten Jahren Schritt für Schritt und konsequent ändern. Mechanische Wasserzähler ohne Elektronik sind zwar bei den reinen Herstellungskosten nicht zu unterbieten, aber die Summenkosten über die komplette Lebensdauer liegen deutlich über denen von Ultraschall Wasserzählern. Die Vorteile von „Smart Metering“ sind dabei noch nicht berücksichtigt und kommen noch hinzu.

So sinken die Summenkosten:

  • Alterung: Mechanische Zähler verschleißen mit der Zeit und die Messung wird dadurch ungenauer. Sie messen weniger als tatsächlich verbraucht wird. Bei einem typischem Verbrauch sind das 20 bis 40 Euro nicht abgerechnetes Wasser pro Eichperiode.
  • Zwei Eichperioden: Wegen des deutlich geringeren Verschleißes bei Ultraschallmessgeräten lassen sich diese Zähler über zwei anstatt nur über eine Eichperiode einsetzen. Man spart so einen kompletten Zähler inklusive aller notwendigen Installationsarbeiten. Für die weltweite Wasserwirtschaft ein entscheidender Vorteil
  • Bessere Leckage Erkennung: Ein mechanischer Zähler mit seinen beweglichen Teilen hat einen höheren Anlauffluss, der mit dem Alter auch steigt. Ultraschall kommt heute langzeitstabil auf weniger als 1l/h. Für die Leckage-Erkennung wie z.B. tropfende Wasserhähne, ist das weiterer wichtiger Vorteil

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