Flüssigkeits-Messtechnik Massive Verbesserung für die Durchfluss-Messtechnik

Der neue Sensorik-SoC GP 30 von Acam Messelectronic stellt in der Durchfluss-Messtechnik einen neuen Meilenstein dar.
Der neue Sensorik-SoC GP 30 von Acam Messelectronic stellt in der Durchfluss-Messtechnik einen neuen Meilenstein dar.

Als nichtinvasive Methode für die Durchflussmessung eignet sich die Ultraschall-Wassermessung hervorragend für den Einsatz in der Industrie, um beispielsweise unter Mithilfe von Regelungstechnik komplette Prozesse zu optimieren. Mit dem kaum fingernagelgroßen Sensor-SoC des Typs GP30 von acam wird die MCU eines angeschlossenen Zählers nun vollständig von der Signalauswertung befreit.

In der Norm EN 24006 sowie in den Richtlinien über Messgeräte 2004/22/EG der Europäischen Union und der Organisation Internationale de Métrologie Légale (OIML) werden die rechtlichen Anforderungen an die eichfähige sowie eichpflichtige Durchflussmessung näher definiert.

Vorteile der Ultraschall-Durchflussbestimmung:
•Es werden keine mechanischen Zählwerke verwendet, dadurch kann kein mechanischer Verschleiß stattfinden und die Präzision der Messung bleibt bis zum Ende der Lebenszeit erhalten.
•Mit der Ultraschall-Durchflussbestimmung kann der Betrieb einer geeichten Messeinheit aufgrund des sehr niedrigen Stromverbrauchs und der langzeitstabilen Messgenauigkeit über mindestens zwei Eichperioden realisiert werden.
•Die Produktionskosten von Ultraschallzählern sind inzwischen soweit gesunken, dass diese von Hybridzählern (elektronisch abgetastetes mechanisches Zählwerk) nicht mehr erreicht werden können. Weitere hochvolumige Anwendungen der Ultraschall-Messtechnik werden diesen Preisvorteil weiter ausbauen.
•Messeinheiten können je nach Applikation fast vollständig aus Kunststoff hergestellt werden. Das Verbauen von Messing ist nicht mehr notwendig.
•Wegen der fehlenden mechanischen Teile beeinflussen Schwebeteilchen, Schmutz oder Sand die Langzeit-Stabilität und die Genauigkeit der Messung nicht.
•Die Strömungsrichtung wird zuverlässig erkannt. Bei Rückfluss kann entsprechend gemessen oder reagiert werden.
•Heutige moderne Geräte verfügen über eine hervorragende Stabilität und Sensitivität und können selbst geringste Flüsse messen. Lecks, Leitungsbrüche aber auch tropfende Wasserhähne können einfach erkannt und umgehend gemeldet werden.

Der neue System-on-Chip (SoC) TDC-GP30 von acam messelectronic liegt jetzt als Beta Muster vor und wird innerhalb eines Beta Kunden Programms auch von Kundenseite untersucht. Die Bemusterungsphase für die Serienversion ist für das 4. Quartal dieses Jahres vorgesehen.

So rechnet der TDC-GP30

Mit dem GP30 wird die MCU des Zählers vollständig von den Berechnungen der Signalauswertung befreit. Der IC führt alle notwendigen Kompensationsalgorithmen und Linearisierungen aus, die vorgenommen werden müssen, und berechnet den eichfähigen Durchfluss. Dies wirkt sich ganz erheblich auf die Stromaufnahme des Systems aus.
Eine niedrige Stromaufnahme ermöglicht das Erfüllen von zwei unabdingbaren Forderungen.
a. Bei einer Einsatzzeit über mindestens zwei Eichperioden wird es möglich, das Messgerät mit einer kostengünstigen Batterie in der Größe einer AA-Zelle zu betreiben.
b. Wasserzählern können deshalb mit der notwendigen hohen Messfrequenz betrieben werden. acam empfiehlt hier Zähler mit mindestens 6-8 Hz zu betreiben.

Auch ergibt sich eine klare Strukturierung der Aufgaben in Messwertverarbeitung bis zum eichfähigen Durchflusswert und Temperatur (GP30) auf der einen Seite sowie beim Gerätemanagement (wie diverse Schnittstellen, Datensicherheit etc. (MCU)) auf der anderen Seite.

Über verschiedene digitale Schnittstellen (UART, Puls oder SPI) gibt der GP30 die berechneten Messwerte an die nachfolgende Einheit weiter. Die komplette elektronische Hardware eines Volumenmessteils mit einem GP30 besteht nur noch aus wenigen Komponenten und ist extrem platzsparend. Sie kann damit beispielsweise komplett in einen Standard-Transducer integriert werden, was weitere Wertschöpfungen in der gesamten Kette ermöglicht.

Die Entwicklung von Volumenmessteilen oder eichfähigen Zählern unterstützt acam mit Entwicklungs- und Evaluations-Kits. Damit können notwendige Adaptionen schnell vorgenommen werden. Der GP30 kann mit diesen Werkzeugen konfiguriert und/oder programmiert werden.

Optional wird acam auch eine Messwert-Firmware anbieten, welche parametisierbar die Fluss und Temperaturberechnung durchführt.
Der integrierte 32-Bit Microprozessor ist mit Assembler programmierbar. Assembler, Debugger, Programiertools etc. werden in der Evaluation Software enthalten sein. Der GP30 ist in Circuit programmierbar.

Die Programmierung erfolgt in wenigen Millisekunden mit wenigen hundert uA Strom, so dass dies auch problemlos im Batteriebetrieb mit hochohmigen Batterien wie z.B. Lithiumthionylchlorid vorgenommen werden kann.