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Tipps für die Entwicklung: Smart Meter: Stromkreisschutz, Sensorik, Leistungssteuerung

Fortsetzung des Artikels von Teil 2.

Mikrocontroller schützen

In einem Smart Meter steuert ein Mikrocontroller oder ein digitaler Signalprozessor typischerweise Funktionen zur Energiemessung und -verarbeitung. Die I/Os dieses Geräts erfordern eine Überspannungsunterdrückung, die oft durch eine TVS-Diode wie die Littelfuse SMAJ- oder SMBJ-Baureihe bereitgestellt wird. 

Obwohl die Stromversorgung des Mikrocontrollers vor transienten Überspannungen geschützt ist, sind seine analogen Signalabtaststifte mit der Eingangsversorgung zur Messung von Spannung und Strom verbunden. Diese Signalstifte haben normalerweise hohe Werte bei Widerständen und Kondensatoren, die zu Filterzwecken angeschlossen sind. Aber einige schnell ansteigende Transienten können diese Filterstufen passieren und den Mikrocontroller erreichen, der sehr empfindlich darauf reagiert. Um Schäden am Mikrocontroller zu vermeiden, werden kompakte Transientenschutzdioden an den Signalpins verwendet, die eingehende Transienten auf sichere Werte abklemmen.

Sicherung der Anschlüsse 

Zur Übertragung von Nutzungs- und andere Daten an das Versorgungsunternehmen wird der Zähler mit diversen Kommunikationsanschlüssen ausgestattet, beispielsweise RS-232, RS-485, Ethernet, GSM, GPRS, Zigbee Power Line Communication (PLC) oder optische Anschlüsse. Da jeder Anschlusstyp unterschiedliche Betriebsgeschwindigkeiten und Spezifikationen aufweist, erfordert jeder Port einen anderen Schutzansatz. 

So ist etwa ein thermisch geschützter Varistor (TMOV) das optimale Überspannungsschutzgerät für einen PLC-Anschluss. TVS-Diodenarrays mit geringer parasitärer Kapazität (Abbildung 4) werden am häufigsten zum Schutz von drahtlosen Schnittstellen wie GPRS, GSM, Zigbee usw. verwendet. Fest verdrahtete Schnittstellen wie RS-232, RS-485 und Ethernet erfordern den Einsatz eines Gasentladungsrohres (GDT, Gas Discharge Tube) und eines SIDACtor-Schutzthyristors mit niedriger parasitärer Kapazität.