Das Anwendungsgebiet von Sensoren ist groß und wächst stetig: von Rauch- und Bewegungsmeldern über Temperaturfühler, Feuchtigkeits- und Füllstandsensoren bis hin zu Smart Metering, Durchfluss- und Mengenmessern. Oft besitzen die Sensoren eine „Intelligenz“ in Form von Elektronik, die das Sensorsignal verarbeitet. Darüber hinaus sind viele Sensoren mit Kommunikationsschnittstellen ausgestattet, die Daten über ein Netz an zen­trale Rechner leiten.

Viele Sensoren werden unabhängig vom Stromnetz gespeist. Sie besitzen entweder eine Batterie oder erhalten die nötige Energie von einem autarken System wie beispielsweise einer Solaranlage. Um in solch autonomen Systemen zu funktionieren, müssen Sensoren hohe Anforderungen erfüllen – unter anderem hinsichtlich des Wartungsaufwandes und der angestrebten Lebensdauer. So sollen batteriebetriebene Geräte möglichst wenig Energie verbrauchen, um eine lange wartungsfreie Einsatzzeit zu erreichen. Von zentraler Bedeutung ist zudem ein wirk­samer Überstromschutz, um die empfindlichen Komponenten im Störungsfall effektiv zu schützen. Zur Sicherheitstechnik gehören hier eine kurze, präzise Reaktionszeit sowie Zuverlässigkeit bei tiefen und hohen Temperaturen – während der gesamten Lebensdauer des Sensors.

Durch ihr hohes Ausschaltvermögen eignet sich die Chip-Sicherung USFF 1206 besonders für den Sekundärschutz.

© Schurter

Da Batterien in autonomen Systemen eine sehr hohe Energiedichte haben, kann bereits ein Kurzschlussfall ausreichen, um einen Brand auszulösen. Deshalb ist ein Überstromschutz unabdingbar, um Schäden an Elektronik und Umgebung zu verhindern. Realisierbar ist dieser sowohl mit einer aktiven Lösung als auch mit einer einfachen Schmelzsicherung. Dabei benötigen Schmelzsicherungen im Vergleich zu einer aktiven Lösung weniger Platz und bieten eine niedrigere Verlustleistung sowie eine präzise Auslöse-Kennlinie.

Schurter bietet hierzu die Chip-Sicherungen der „USx“-Linie für den Überstromschutz von Sekundärschaltkreisen. Die Produktreihe beinhaltet sechs Typen in verschiedenen Chip-Bauformen und Nennstrom-Ausführungen von 50 mA bis 25 A. Das Ausschaltvermögen der Sicherungen liegt bei maximal 600 A bei Nennspannungen von maximal 125 V(AC/DC). Teilweise vergoldete Kontakte haben dabei einen posi­tiven Einfluss auf die Benetzbarkeit, Lagerzeit und Kontaktqualität der Sicherungen. Aufgrund des speziellen Aufbaus der Sicherungen lässt sich zudem ein niedriger Spannungsabfall erzielen: Für die 200-mA-Ausführung beträgt er beispielsweise bei Nennstrom nur 87 mV. Bei der 1-A-Variante beläuft sich der Spannungsabfall bei Nennstrom auf 65 mV.

Ein weiteres Gütemerkmal bei Sicherungen ist ihre Auslösezeit. So sieht die Norm UL 248-14 für die USFF 1206 bei zehnfachem Nennstrom eine Auslösezeit zwischen 0,1 und 1 ms vor. Die Sicherung von Schurter reagiert bei einer typischen Auslösezeit von 0,5 ms in einem Toleranzband von 0,4 bis 0,6 ms. Diese Leistungsmerkmale verändern sich auch bei hohen Pulsbelastungen nicht, wie sie beispielsweise in einer Umgebung mit elektronisch kommutierten Motoren auftreten können.

Der Primärschutz

Sensoranwendungen können auch am Stromnetz angeschlossen sein, was vor allem für Sensoren gilt, die über mehr Intelligenz verfügen – wie zum Beispiel intelligente Stromzähler, die im Smart-Grid eingesetzt werden. Sind Sensoren mit dem Stromnetz verbunden, ist ein primärseitiger Schutz unverzichtbar. Er kann Kurzschlüsse und Netzspitzen abfangen, wie sie etwa durch Blitzeinschlag in der Nähe des Gerätes auftreten können.

Die SMD-Sicherung UMT-H für den Primärschutz.

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Auch hier ist der Einsatz von Sicherungen zum Schutz der Sensoren naheliegend. Diese bieten die gleichen Vorteile wie beim Schutz von Sekundärschaltkreisen: eine präzise Reaktionszeit, ein zuverlässiges Auslösen über einen großen Temperaturbereich während der gesamten Lebensdauer der Sicherung, niedrigen Energieverbrauch sowie eine kompakte Bauform. In der SMD-Bauform erreichen moderne Sicherungen die Leistungen der bekannten 5x20-Sicherungseinsätze und können diese ersetzen.

Die SMD-Sicherungen der UMx-Linie von Schurter dienen dem Primärschutz auf SMD-Leiterplatten. Sie sind für Nennspannungen von maximal 277 V(AC) beziehungsweise 250 V(DC) ausgelegt und in verschiedenen Nennströmen verfügbar. Mit einem Ausschaltvermögen, das bis zu 1500 A reicht, eignen sich die Sicherungen insbesondere für hohe Fehlerströme. Die Geräte sind quaderförmig aufgebaut und aufgrund ihrer vergussdichten Eigenschaften auch in explosionsgefährdeten Umgebungen einsetzbar.

Autor: Andreas Ziegler ist Produktmanager für Sicherungen und Sicherungshalter bei Schurter in Luzern.