ams introduces complete single-chip hardware and software solution for ultrasonic water flow metering ams introduces complete single-chip hardware and software solution for ultrasonic water flow metering
2015/12/02
New acam TDC-GP30-F01 includes processor to compute water flow, volume and temperature measurements, making metering system implementation quick and easy Ultra-low power consumption allows for up to 20 years’ operation on a single AA battery
German versionUnterpremstaetten, Austria (2 December, 2015), ams AG (SIX: AMS), a leading provider of high performance sensors and analog ICs, today extended its family of ultrasonic flow meter ICs with the TDC-GP30-F01, a complete hardware and firmware measurement solution for cold water meters.
Drawing a continuous current of just 8.5µA when capturing flow measurements at a rate of 8Hz, the chip can operate for up to 20 years on the energy available from a single AA lithium battery.
The TDC-GP30-F01 includes an ultrasonic flow measurement front end, a low-power 32-bit processor and firmware for converting the sensor’s analog outputs to measurements of cold water flow, volume and temperature. This means that designers of water meters can use the TDC-GP30-F01 to easily and rapidly implement a complete new ultrasonic water meter without developing their own firmware.
The flexible device may be adapted to complement a range of typical spool piece designs. Users only need to characterize their spool pieces. ams provides a full suite of hardware and software tools for evaluating, developing and characterizing designs using the device. It also offers firmware functions such as error handling and power-saving modes when the flow rate is zero.
Users also have the option to add their own firmware code. For example, the TDC-GP30-F01’s firmware may be extended easily to implement a heat meter application.
The chip provides a direct connection to ultrasonic transducers, and only requires the addition of a simple microcontroller to operate a water meter’s peripheral functions, such as a display and connectivity. Designs based on the TDC-GP30-F01 can therefore be made more compact, with a lower component count than competing approaches that require a complex companion processor for elaborate calculations, and other external components.
The TDC-GP30-F01 allows designers to build systems which offer very accurate measurements of water flow and volume, making it suitable for use in water metering applications that are regulated by law. The device measures the difference in the time it takes ultrasound waves to travel upstream and downstream, providing extremely repeatable, temperature-stable and accurate timing measurements. The very high precision and stability of its flow measurements mean that it is able to detect water leakage rates as low as 0.5 liters per hour in a good DN20 meter, many times lower than the minimum water flow measured by today’s widely used mechanical water meters.
The TDC-GP30-F01 provides an SPI or UART or interface to an external microcontroller, or a pulse interface to emulate a conventional mechanical water meter’s signals. Users of the ams device may therefore replace their former mechanical flow measurement system with a modern non-invasive flow meter without the need to rewrite their application software.
‘Using competing devices, the ultrasonic time difference measurement principle calls for a separate processor to convert time information into calibrated flow and volume measurements, and requires the OEM to implement its own complex measurement application software. The TDC-GP30-F01 is the only ultrasonic flow meter IC to handle the computations internally, providing designers with a much easier implementation as well as a smaller bill-of-materials,’ said Georg Jedelhauser, Marketing Director at ams.
TDC-GP30-F01 samples incl. a demonstration kit is available now. Volume production for the TDC-GP30-F01 can be ordered. Unit pricing is $9.50 in order quantities of 1,000. For sample requests and for more technical information, please go to TDC-GP30-F01.
Unterpremstaetten, Österreich (2. Dezember 2015), ams AG (SIX: AMS), ein führender Anbieter von hochwertigen Sensoren und analogen ICs, erweitert heute seine Produktfamilie für Ultraschall- Durchflussmessgeräte mit dem TDC-GP30-F01. Dieses SoC (System-on-Chip) ist eine Hardware- und Firmware-Lösung für Kaltwasserzähler und digitalisiert um Fluss und Volumen.
Mit einem Stromverbrauch von lediglich 8.5µA kann ein Fluss bei einer Messfrequenz von 8Hz ge-messen werden. Damit wird ein Betrieb von Wasserzählern mit der verfügbaren Energie einer einzi-gen AA-Batterie von bis zu 20 Jahre ermöglicht.
Der TDC-GP30-F01 besteht aus einm analogen Frontend für die Ultraschall-Durchflussmessung, einem energiesparenden 32-Bit-Prozessor und Firmware für die automatisierte Digitalisierung des Kaltwasserdurchflusses, des Volumen und der Temperatur. Dies bedeutet, dass Entwickler von Wasserzählern mit dem TDC-GP30-F01 einfacher und schneller einen neuen ultraschallbasierenden Wasserzähler entwickeln können. Die notwendige Firmware Routinen für die Berechnungen des Flusses, des Volumens und der Temperatur sind im IC bereits installiert.
Der TDC-GP30-F01 kann durch Charakterisierung so parametrisiert werden, dass er mit handelsübli-chen Messrohren arbeitet. Hierfür bietet ams eine vielseitige und funktional umfangreiche Hardware- und Softwareumgebung (GP30-DEV-KIT). Weitere verfügbare Firmware-Funktionen sind unter Ande-rem eine intelligente Fehlerbehandlung und eine Energieoptimierungen bei Nullfluss. Nutzer haben außerdem die Möglichkeit, eigenen Firmware-Code hinzuzufügen um damit kundenspezifische Funktionalitäten darzustellen.
Das IC erlaubt den direkten Anschluss von Ultraschall-Wandlern (Transducern). Ergänzt mit einem einfachen Mikrocontroller können notwendige Peripher-Funktionen eines Wasserzählers wie ein Dis-play oder auch die Konnektivität bedient werden. Entwicklungen basierend auf dem TDC-GP30-F01 erfordern nur wenige externe Komponenten. Im Vergleich dazu sind bei Wettbewer-bern außerdem komplexere Prozessoren im Einsatz um Fluss- und Volumen zu berechnen.
Der TDC-GP30-F01 ist geeignet für den Einsatz in eichpflichtigen Wasserzählern. Für die Volumen-messung misst das IC Zeitdifferenzen von Ultraschallwellen im Medium stromaufwärts und –abwärts. Eine genaue und stabile Zeitmessung ist die Basis für das Messen von kleinen Flüssen.
Leckagen und Flüsse kleiner 0,5 Liter pro Stunde können mit einem DN20-Messrohr gemessen wer-den. Dieser niedrige Wert kann von vielen handelsüblichen, mechanischen Haushaltswasserzählern nicht erricht werden.
Der TDC-GP30-F01 ist mit SPI und UART Schnittstellen ausgestattet. Die vorhandene Pulsschnitt-stelle ermöglicht dem IC mit der Elektronik von herkömmlichen mechanischen Wasserzählern zu kommunizieren. Damit kann unter Umständen die vorhandene Elektronik von mechanischen Was-serzählern mit geringen Anpassungen der Software weiter verwendet werden.
„Für die stabile Wandlung der gemessenen Zeitdifferenzen in Fluss und Volumen benötigen unsere Wettbewerber aufwendige Softwareroutinen die dann auch noch der Kunde entwickeln muss. Dies erfordert für eine ultraschallbasierende, kalibrierte Durchfluss- und Volumenmessungen viel Spezial-Knowhow. Der TDC-GP30-F01 ist das einzige System-on-Chip für die ultraschallbasierende Durch-flussmessung das die Berechnungen und Digitalisierung von Fluss, Volumen und Temperatur in einem IC automatisiert erledigt“, erklärt Georg Jedelhauser, Marketing Director bei ams.
TDC-GP30-F01-Muster sind jetzt verfügbar, Produktionsmengen können bestellt werden. Der Stückpreis beträgt $9.50 für Auftragsmengen von 1.000.
Ein Entwicklungskit für den TDC-GP30-F01 ist von ams erhältlich. Muster und weitere technische Informationen erhalten Sie unter TDC-GP30-F01.