Rutronik Designsupport für Wasserzähler

Auf Basis eines neuen, extrem empfindlichen Magnetsensors hat der spanische Hersteller Mirakonta einen hochgenauen und ausfallsicheren Wasserzähler entwickelt, der ohne Batteriewechsel auskommt.

Einen Wasserzähler kennen viele vom Hauswasseranschluss. Am mechanischen Zählwerk wird einmal im Jahr der ungefähre Verbrauch abgelesen. Doch wenn es wie bei vielen industriellen Anwendungen um das zuverlässige und exakte Bestimmen von Durchflussmengen geht, reichen derart simple Konstruktionen nicht aus.

Dann sind genaue Zähler gefragt, wie zum Beispiel Mirakonta sie fertigt. Als Wasserdurchflussmesser setzte das spanische Unternehmen bislang Reed-Schalter in seinen Produkten ein. Für hochgenaue Messungen sind diese Schalter jedoch nicht optimal geeignet, da sie nicht immer exakte Verbrauchswerte ermitteln. Aus diesem Grund suchte das Unternehmen nach einem neuen Sensor, der nicht nur genauere Werte liefert, sondern auch noch weniger Energie verbraucht.

Der Wasserzähler sollte den Wasserdurchfluss über einen batteriebetriebenen, funkgesteuerten Zähler akkurat messen. In der Konstruktion von Mirakonta sitzt der Messfühler hinter einer 6 mm starken Glasplatte in einem Gehäuse aus Edelstahl oder Aluminium, der Magnet ist in einer Glykol-Frostschutzlösung untergebracht. Ein zusätzlicher Sensor, der das Vorhandensein oder Fehlen eines Magnetfeldes erkennt, dient dem Schutz vor Manipulation. Dieser kann zudem als Konfigurationsschalter fungieren, um die Uhrzeit für die Übermittlung der Messwerte an das Fernauslesegerät zu bestimmen. Die Datenerfassung erfolgt über ein Fernauslesegerät, an das die ermittelten Daten drahtlos gesendet werden.

Langlebig und hochempfindlich

Bei der Suche nach einem passenden Sensor unterstütze Rutronik den spanischen Hersteller. Mit dem Distributor arbeitet Mirakonta bereits seit fünf Jahren zusammen. »Bislang haben wir für derartige Anwendungen einen Magnetsensor mit geringem Leistungsbedarf gewählt«, erklärt Thomas Kepcija, Product Sales Manager Sensors bei Rutronik. »Dieses Mal waren die Vorgaben von Mirakonta an den Stromverbrauch allerdings so strikt, dass sie mit diesen Modellen nicht zu erfüllen waren.« Kepcija griff schließlich auf eine Neuentwicklung von Honeywell Sensing and Control zurück: den nach eigener Aussage branchenweit ersten anisotropen magnetoresistiven Nanopower-Sensor (AMR). Mit einem Stromverbrauch im Nanobereich (360 nA) und einer hohen Empfindlichkeit von nur 7 Gauss (= 0,7 mT) typisch erfüllt er die von Mirakonta gestellten Bedingungen (Bild 1).

Gegenüber anderen Magnettechnologien haben magnetoresistive Sensor-ICs einige Vorteile: Sie sind bei vergleichbarem Preis kleiner, langlebiger und zuverlässiger als Reed-Schalter mit gleicher Empfindlichkeit. Dadurch sind sie ideal für batteriebetriebene Anwendungen mit großem Luftspalt geeignet, die nur wenig Leistung aufnehmen sollen. Bislang kamen für solche Aufgaben nur Reed-Schalter in Betracht (Bild 2).

Die Nanopower-Sensor-ICs arbeiten mit einer magnetischen Flussdichte von 0,7 mT (typisch) und 1,1 mT (maximal). Im Vergleich zu Hall-Sensoren eignen sie sich dadurch für Anwendungen mit einem doppelt so großen Luftspalt. »Außerdem brauchen sie weniger Platz und reduzieren die Kosten, da kleinere oder weniger starke Magnete verwendet werden können«, erklärt Kepcija. Ingenieure hätten dadurch mehr Flexibilität bei der Konstruktion. Denn dank der extrem hohen Empfindlichkeit können sie bei der Aktivierung des Sensors durch einen Magneten mit größeren Toleranzen arbeiten.

Für die Prüfung des neuen Sensors stellte Rutronik Mirakonta innerhalb weniger Tage detaillierte technische Daten zur Verfügung und verschickte Prüfmuster. Erste Tests zeigten: Der neue Sensor erfüllte zuverlässig alle Herausforderungen. Nach dem positiven Ergebnis war der Weg frei für die Entwicklung des neuen Wasserzählers (Bild 3).

Nicolas Roche, bei Honeywell verantwortlich für Sensorprodukte, ist davon überzeugt, dass Mirakonta durch die Nanopower-Serie einen neuen Impuls erhält: »Bei geringeren Kosten profitiert das Unternehmen von besseren Eigenschaften seines Produkts: Es misst genauer bei gleichzeitig geringerer Stromaufnahme.« Darüber hinaus kommt der Sensor während seiner gesamten Nutzungsdauer ohne Batteriewechsel aus. Nachteile älterer Technologien, etwa den Ausfall oder allmählichen Verlust der Stabilität von Schaltern, kennt das neue Produkt nicht.