acam messelectronic Nächste SoC-Generation für Ultraschall-Wasserzähler

Das neue SoC TDC-GP30 für Ultraschall-Wasserzähler von acam messelectronic befreit die MCU des Zählers vollständig von den Berechnungen des Ultraschall-Durchflusses und der Temperatur und ermöglicht dank des integrierten Ultra-Low-Power-Mikroprozessors eine unerreicht niedrige Stromaufnahme.

Was aktuell noch als Beta-Muster vorliegt, soll schon bald in einen finalen Chip umgesetzt werden – und zwar nach der Bemusterungsphase für die Serienversion im 4. Quartal dieses Jahres. Doch es gibt schon einige durchaus interessante Informationen zum neuen SoC von acam. So soll der TDC-GP30 beispielsweise als komplette Frontendlösung mit integrierter digitaler Signalverarbeitung bis zum eichfähigen Ausgangssignal arbeiten, und bis zur Volumenausgabe über UART, Puls oder SPI eine echte Single-Chip-Lösung darstellen, so dass die nachfolgende Standard-MCU ausschließlich für das Management des Messgerätes und für die externen Schnittstellen eingesetzt werden kann. Daraus ergibt sich eine komplette Trennung der Messaufgaben vom Gerätemanagement und der externen Kommunikation. Wie sein Vorgänger GP22 ist der GP30 mit einer Temperaturmessung für Wärmemengenzähler ausgestattet, die im finalen Chipdesign Vierdraht-fähig sein wird.

Auch beim Stromverbrauch - und zwar bezogen auf das gesamte Gerät - setzt der GP30 neue Maßstäbe in der Ultraschall-Durchflussmessung: Das Frontend des GP30 verbraucht nur noch etwa ein Drittel des Strombedarfs des GP22, eine noch größere Ersparnis für die Batterie bringt der integrierte 32-Bit-Mikroprozessor, der die externe MCU vollständig von stromintensiven Aufgaben befreit. Bei einer für Ultraschall-Wasserzähler typischen Messrate von 8 Hz braucht der GP30 inklusive aller Berechnungen und mathematischen Korrekturen des Flusses nur ca. 7 bis 8 µA. Dabei entfallen etwa 2 µA auf permanente Funktionen wie 1,8 V LDO und 32 kHz Oszillator und 5-6 µA auf die Durchführung der Flussmessung und die Berechnung des Flusses. Davon benötigt der Mikroprozessor ca. 2,5 µA, was gut 0,3 µA/Messung/Sekunde ergibt. Weitere Stromoptimierungen sind im finalen Chipdesign vorgesehen. Für die Batterielebensdauer des Gesamtsystems ist das Ziel: 2/3 AA = zwei Eichperioden + Reserve (15 Jahre), AA = >20 Jahre. Geht man von 4 µA für die Standard-MCU aus, ist dieser Wert schon bereits heute erreicht.

Die Entwicklung von Volumenmessteilen oder eichfähigen Zählern unterstützt acam mit Entwicklungs- und Evaluations-Kits, mit denen Anwender schnell individuelle Adaptionen vornehmen können. Der GP30 lässt sich mit diesen Werkzeugen konfigurieren und/oder programmieren, optional wird es für den finalen Chip auch eine Messwert-Firmware geben, die parametrisierbar die Fluss- und Temperaturberechnung durchführt. Der integrierte 32-Bit-Mikroprozessor ist mit Assembler programmierbar, wobei Assembler, Debugger, Programmiertools etc. in der Evaluation Software enthalten sein werden. Der GP30 selber ist In-Circuit-programmierbar. Die Programmierung erfolgt in wenigen Millisekunden mit wenigen hundert µA Strom, so dass dies auch im Batteriebetrieb mit hochohmigen Batterien wie z.B. Lithium-Thionylchlorid vorgenommen werden kann.