Sie sind hier: HomeThemenSmart EnergySmart Meter

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

Fortsetzung des Artikels von Teil 3.

Weitere Stromkreisschutzgeräte

Opto-Isolatoren wie die Baureihen Clare (jetzt IXYS a Littelfuse Technology) CPC130x, CPC590x oder CP50xx werden häufig verwendet, um eine galvanische Trennung zwischen dem Mikrocontroller und dem Transceiver zu gewährleisten. Die galvanische Trennung von der Primärseite und die Lastregelung der Ausgangsspannung des Netzteils lassen sich auch mit Optokopplern wie der Baureihe IXYS LIA130 erreichen.

Dioden-Arrays Bildquelle: © Littelfuse

Abbildung 4: TVS Dioden-Arrays mit geringer parasitärer Kapazität wie die SESD0402-Baureihe werden häufig zum Schutz von drahtlosen Kommunikationsports eingesetzt.

Jeder I/O für intelligente Zähler muss vor Kurzschlüssen und Überspannungen geschützt werden. Geeignete Lösungen sind Halbleiterrelais wie die Littelfuse CPC15xx-Serie in Kombination mit TVS-Dioden der Baureihe SMCJ und/oder Sicherungen der Baureihe 216. 

Intelligente Gas- und Wasserzähler werden normalerweise von einer festen internen Batterie angetrieben, die 10 Jahre hält. Am häufigsten kommen Lithium-Ionen (Li-Ionen)-Batterien zum Einsatz. Da diese über beträchtliche Kapazitäten verfügen, ist eine rückstellbare Sicherung (Abbildung 5), wie die Littelfuse femtoSMD- oder nanoSMD-Baureihe, erforderlich, um sie vor Kurzschlüssen durch Fehler im Stromkreis zu schützen.

PPTC-Vorrichtungen Bildquelle: © Littelfuse

Abbildung 5: Oberflächenmontierbare rückstellbare PPTC (Polymer Positive Temperature Coefficient)-Vorrichtungen werden häufig eingesetzt, um Batterien vor Kurzschluss zu schützen

Sensorik-Komponenten  Wie Stromkreisschutz-Komponenten werden auch Sensoren häufig in Verbrauchszählern eingesetzt. Dazu gehören etwa Durchflussmessgeräte in Wasser- und Gaszählern.

Reedschalter wie die Littelfuse MDSR-10-Baureihe bieten eine genaue und bewährte Technologie zur Durchflusszählung und bieten den Vorteil, dass sie keine Energie benötigen. 

Reedschalter Bildquelle: © Littelfuse

Abbildung 6: Glasgekapselte Reedschalter benötigen keine Betriebsspannung für den Kontaktschluss.

Geringer Stromverbrauch wird bei der Entwicklung von Gas- und Wasserzählern immer wichtiger. Die Batterielaufzeit ist tatsächlich die kritischste Ressource dieser Messgeräte. Sie muss effizient genutzt werden, um die Lebensdauer des Messgerätes zu verlängern. Diese intelligenten Zähler leiten ihr Abtastsignal von einem magnetisierten Encoder und durch die Verwendung eines Reedschalter-Sensors ab (Abbildung 6).

Das Signal wird dann an den Mikrocontroller weitergeleitet. Der Smart Meter kann so konzipiert sein, dass der Mikrocontroller nur dann eingeschaltet wird, wenn der Reedschalter einen Impuls erfasst. Nachdem er die Impulszahl aufgezeichnet hat, kehrt er in den Schlafmodus zurück. Dies erhöht die Lebensdauer der Batterie.