Stromsparende hochintegrierte ICs für Temperaturmessung

Wasserzähler auf Basis von Ultraschall weisen gegenüber mechanischen Zählern einige Vorteile auf. Wie sich äußerst stromsparende Systeme realisieren lassen, erklärt Georg Jedelhauser, Vice President Sales von Acam messelectronic.

Steigende Energiepreise und demzufolge höhere Nebenkosten machen eine immer exaktere Erfassung des Wärmeverbrauchs wichtiger denn je. Hausbesitzern hilft der Einsatz von Wärmemengenzählern, die Verbrauchserfassung zu optimieren und gerecht zu gestalten.

Die statische Ultraschallmethode ist bei Wasserzählern der mechanischen Messmethode überlegen. Durch fehlende bewegliche Teile besteht keine Verschleißanfälligkeit. Neben der elektronischen Auslesbarkeit (wire oder wireless) ist aufgrund der unterschiedlichen Wasserqualität der Einsatz von Ultraschall-Wasserzählern in manchen Ländern ebenfalls sinnvoll.

Speziell die Wasserwirtschaft im Nahen Osten, die seit jeher mit einem hohen Sandanteil im Wasser zu kämpfen hat, der regelmäßig teure mechanische Teile verschmirgelt und verklemmt, ist auf die Ultraschall-Wasserzähler angewiesen. Und genau wie in anderen Ländern möchte man auch dort die hochgenaue und zuverlässige Zählung als Maßnahme gegen Wasserverschwendung einsetzen. Im Sinne von Save the Environment setzen jetzt auch Saudi-Arabien und China auf die neueste und zuverlässigste Technologie, die ihnen außerdem am meisten Energie und Kosten spart.

80 nA Arbeitsstrom für die Temperaturmessung

Bei der Temperatur- und Durchflussmessung ist eine stromsparende und präzise Analog-zu-Digital-Wandlung entscheidend für die Systemperformance der Wärmemengenzähler. Die zeitbasierende Digitalisierung mittels Time-to-Digital-Converter erweist sich dabei als ein äußerst effektiver Lösungsansatz. TDCs erfassen Zeitdifferenzen im Picosekunden-Bereich. Realisiert in gängigen CMOS-Prozessen, lassen sich Zeiten von bis zu wenigen Millisekunden mit einer Auflösung im unteren Picosekundenbereich messen. Die TDC-Produktfamilie von Acam benötigt lediglich Strom in der aktiven Phase während der Messung. Wegen der kurzen Messzeiten lassen sich für batteriebetriebene Geräte extrem stromsparende Systeme realisieren, beispielsweise mit einem Arbeitsstrom von 80 nA für eine Temperaturmessung im Rhythmus von 30 Sekunden mit einer 17-Bit-Auflösung.

Georg Jedelhauser wird seinen Vortrag »Ultraschall Wärmemengen- und Wasserzähler realisiert mit Ultra Low Power System On Chip Lösungen mit MID fähigem Interface« am 23. Oktober 2013 auf dem 3. Energie&Technik Smart Home & Metering Summit 2013 im Rahmen von Session 3 halten.