acam messelectronic Ultraschallzähler so günstig wie mechanische Typen

Augustin Braun, acam

»Wasserzähler auf Basis der Ultraschallmessung so kostengünstig zu bauen wie Drehflügelradsensoren, 
das ist mit dem neuen TDC-GP30 jetzt Wirklichkeit.«
Augustin Braun, acam: »Wasserzähler auf Basis der Ultraschallmessung so kostengünstig zu bauen wie Drehflügelradsensoren, das ist mit dem neuen TDC-GP30 jetzt Wirklichkeit.«

Wasserzähler auf Basis von Ultraschallmessungen sind sehr genau, aber auch teuer. Mit einem neuen System-on-Chip, auf dem Analog-Frontend und ein Prozessor integriert sind, will acam - kürzlich von ams übernommen – ihren Preis auf das Niveau mechanischer Zähler mit elektronischer Abtastung senken.

Augustin Braun, Gründer und Geschäftsführer von acam, erklärt: »Durch die Einbindung in ams stehen wesentlich erweiterte Entwicklungs-, Produktions- und Vertriebskapazitäten zur Verfügung, die es ermöglichen, das volle Potential der TDC-Technologie in den Wachstumsmärkten Industrie, Consumer, Automotive und Medical auszuschöpfen.« Gerade in schnell wachsenden Massenmärkten wie MEMS-Sensoren, Ultraschall-Durchflussmessung und vielfältige TOF-Applikationen passten die Produkte und Technologien von acam sehr gut, um unter dem Dach von ams konsequent den Markt weiter zu entwickeln. 

Die Kerntechnologie von acam ist die TDC-Technologie (Time-to-Digital Converter). Diese Zeit-Digital-Wandler erreichen eine Auflösung im unteren Picosekunden-Bereich. »Mit der TDC-Technik haben wir für Genauigkeit, geringen Stromverbrauch und hohe Messrate gegenüber bislang klassischen Ansätzen in etlichen Produktbereichen neue Maßstäbe gesetzt«, freut sich Braun. Das will er nach dem Kauf durch ams konsequent weiter umsetzen, Marktanteile ausbauen und neue Märkte erschließen. Einen wichtigen Beitrag dazu soll das neue System-on-Chip für den Einsatz in Ultraschall-Wasserzählern vom Typ TDC-GP30 spielen, das acam noch vor der Übernahme entwickelt hatte. Es liefert die gesamte Elektronik für die Messung vom Transducer bis zur eichfähigen digitalen Schnittstelle – zu einem interessanten Preis.

Präzise Messungen sparen Geld

Dabei ist die hohe Messgenauigkeit besonders bei geringem Durchfluss für Wasserzähler sehr wichtig. Für rein mechanische Haushaltszähler mit einem Nenndurchfluß von 2500 l/h ist es schwierig, vor allem am Ende der Eichdauer, unter einen minimalen Durchfluss von 10 l/h pro Stunde zu kommen. Der Zähler bleibt einfach stehen und zeigt keinen Fluss an. Wenn eine Wassermenge von 10 l pro Stunde verloren geht, sind das 240 l/Tag bzw. 87 m3/Jahr. Der Versorger verliert in diesem Worst-Case-Szenario viel Geld – alleine in einem Jahr weit mehr als die Herstellkosten des gesamten Zählers. Heutige moderne Ultraschallzähler kommen auf eine Genauigkeit bis hinunter zu 0,5 l/h, was bei gleicher Rechnung 4.4 m3/Jahr ergibt und nicht nur die Abrechnung gerechter macht, sondern auch erlaubt, kleine Leckagen im Leitungssystem zu erspähen, die hohe Folgekosten für den Hausbesitzer verursachen können.

Auch was die Kosten betrifft, hat sich laut Augustin Braun, Gründer und Geschäftsführer von acam, jetzt einiges geändert: »Wasserzähler auf Basis der Ultraschallmessung sind nun mindestens so kostengünstig zu bauen wie Drehflügelzähler mit elektronischer Abtastung. Dieses Ziel wird mit dem neuen TDC-GP30 jetzt Wirklichkeit.«

Einfache Integration in unterschiedliche Zählertypen  

Die wichtigsten Eigenschaften des GP30 sind neben der hohen Genauigkeit die geringe Stromaufnahme und nicht zuletzt die Möglichkeit, das Frontend sehr einfach in existierende Zähler integrieren zu können. Aufwändige Maßnahmen, um das Frontend an die jeweiligen Hauptprozessoren anzupassen, sind nicht erforderlich. Auch die Firmware muss nicht umgeschrieben werden. »Damit haben wir die Ultraschallmessung vollkommen von den Aufgaben des Hauptprozessors getrennt, der dadurch entlastet wird und sich nur noch um das Gesamtsystem und die externe Kommunikation kümmern muss«, sagt Braun. Und er macht auf einen  weiteren wichtigen Aspekt aufmerksam: »Die Fragen, die das Eichrecht betreffen, konzentrieren sich nun auf den GP30. Der Hauptprozessor des Zählers ist nicht mehr Teil der eichpflichtigen Elektronik. Der TPC-GP30 liefert die dem Eichrecht entsprechenden Ausgangssignale über verschiedenen Schnittstellen – UART, Puls und SPI – an den Prozessor.« 

Batterielaufzeit: zwei Eichperioden (und mehr)

Alles was die Ultraschallmessung betrifft, hat acam also in den TPC-GP30 gepackt, der damit ein komplettes System-on-Chip darstellt, einschließlich eines 32-Bit Prozessors. »In diesen Baustein ist unsere zwanzigjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Ultraschall-Durchflussmessung eingegangen«, freut sich Braun. Damit konnten sich die Ultraschall-Experten aus Stutensee bei Karlsruhe mit einem Marktanteil von 35 Prozent bereits den ersten Platz unter den Anbietern von ICs für die Ultraschallmessung sichern. Dass jetzt auch große IC-Hersteller aus den USA auf diesen Markt aufmerksam geworden sind, sieht Braun sportlich: »Wenn solche Firmen sich damit beschäftigen, zeigt dies, dass sich der Markt schnell in die richtige Richtung entwickelt. In fünf bis sieben Jahren wird die Zahl der Zähler, die zur Durchflussmessung Ultraschall benutzen, bis tief in den zweistelligen Millionenbereich wachsen.« Schon jetzt verkaufe das Unternehmen eine siebenstellige Zahl an ICs pro Jahr an führende Zählerhersteller für Wärmemengen- und Wasserzähler. In den nächsten Monaten kämen neue Serienanläufe auf Basis des GP22 hinzu – und dann kommt der GP30. »Es ist viel Musik im Markt«, so Braun.

Und in diesem Markt will acam seine führende Position nicht nur halten, sondern ausbauen. Dass dies dem 25-köpfigen Team gelingen kann, das jetzt unter ams-Flagge segelt, davon ist Braun überzeugt, denn mit dem neuen GP30 setze man ganz neue Maßstäbe und sei gegenüber dem Wettbewerb noch einmal deutlich in Führung gegangen. Schon der TPC-GP22, bisher das Flaggschiff von acam für den Einsatz in Durchflusszählern, hat sich durch seine geringe Stromaufnahme ausgezeichnet. »Gerade die Energieaufnahme ist entscheidend, denn sie bestimmt die Lebensdauer der Batterie im Zähler und vor allem deren Größe. Bereits die Stromaufnahme des GP22 liegt deutlich unter der anderer auf dem Markt erhältlicher Produkte«, so Braun. Mit dem GP30 reduzieren wir die Stromaufnahme des gesamten Wasserzählers noch einmal sehr deutlich. »Gesamtstromaufnahmen von 10 bis12 µA für einen Wasserzähler und damit locker zwei Eichperioden Laufzeit mit einer AA-Zelle sind mit dem GP30 realisierbar«, freut sich Braun. Die damit verbundene Ersparnis bei der Batterie belaufe sich 2 bis 3 Euro. 

Andere Anbieter hätten bereits gemerkt, dass es nicht so einfach ist, ein System auf den Markt zu bringen, das wenig Strom aufnimmt. Auch deshalb sieht er die Aktivitäten der Wettbewerber gelassen, zumal acam schon wieder einen Schritt weiter gegangen ist: »Jetzt ist es uns gelungen, die Leistungsaufnahme so zu reduzieren, dass eine preisgünstige AA-Batterie in einem Wasserzähler mit 8 Hz Messrate über zwei Eichperioden, also über zwölf Jahre, nicht gewechselt werden muss. Das ist eine dramatische Verbesserung«, freut sich Braun.