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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strom im µA bereich messen?


Autor: strom (Gast)
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Guten Morgen,

ich wollte mal fragen welche Möglichkeiten es gibt, zb. den 
Standby-verbrauch eines Controllers zu messen, welcher im µA Bereich 
liegt. Da macht so ein Multimeter ja gern schon mal schlapp. Mir ist es 
nicht so wichtig sehr genau zu messen, aber ich würde schon gern sehen 
wollen, ob ich gerade zb. 50µA oder 10µA verbrauche. Wie würdet ihr 
sowas messen?
Stromzange um die Leiterbahn? ;-)
Gruß Jojo

Autor: Alex22 (Gast)
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Leiterbahn auftrennen, 100 Ohm-Widerstand o.ä. einsetzen, Spannung, die 
am Widerstand abfällt mit einem OP um Faktor 10-100 verstärken und mit 
dem Multimeter o.ä. messen...

daraus dann den Strom errechnen.

Schöne Grüße,
Alex

Autor: Edi (Gast)
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Warum nicht einfach mit einem 1-kOhm-Widerstand? Wenn der in der 
Versorgungsleitung hängt, kann man mit einem (Digital-)Multimeter im 
200-mV-Messbereich direkt in µA ablesen (50µA ergeben 50mV). Es geht ja 
wohl nicht um Präzisionsmessungen, sondern nur um eine Orientierung, da 
reicht die Auflösung von 0,1µA üppig aus. Der Messwiderstand von 1 kOhm 
nimmt ja auch nur die 50mV von der Versorgung weg, das dürfte in jedem 
Fall noch drin sein.

Und für den Start, bevor der Controller im Sleep ist: Widerstand 
kurzschließen.

In jedem Fall ist es ratsam, die Versorgung direkt am Controller mit 
einem Kondensator zu stützen ("Angstkondensator", ich nenne sowas lieber 
Stützkondensator). Darf ruhig auch ein Tantal-Elko mit ein paar µF sein.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Tipp:
Nimm einfach einen 10-100 Ohm Widerstand und laß ihn drin!
Mit dem Abblockkondensator direkt am Chip, hast du dann einen 
kostengünstigen Entstörfilter (bidirektional!).
Viele ältere Analogschaltungen aus Zeiten der Analogfernseher und 
-radios arbeiten so.


Gruß -
Abdul

Autor: Michael (Gast)
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>Warum nicht einfach mit einem 1-kOhm-Widerstand?

Und wenn der µC an ist und arbeiten soll zieht er vielleicht 100 mA...da 
freuen sich die 1kOhm aber über die 100V die dann über dem abfallen 
müssen um 100 mA fließen zu lassen...kann sich jeder denken ob dann der 
µC noch gehen würde...100 Ohm sind ähnlich kritisch, ich würd da eher an 
1 Ohm oder 0.1 Ohm denken...mit verdammt hoher Genauigkeit (im 
Promillbereich)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ strom (Gast)

>Standby-verbrauch eines Controllers zu messen, welcher im µA Bereich
>liegt. Da macht so ein Multimeter ja gern schon mal schlapp.

Was für Superbilliggurkenteil aus China hast du denn? Ich hab ein 10 
Euro Voltcraft seit Jahren im Einsatz, das macht 1uA Auflösung.

MFG
Falk

Autor: A. K. (prx)
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Wenn der Controller längere Zeit im Standby verbringt, dann ist es doch 
ziemlich einfach und auch ein 100 Ohm Widerstand stört nicht, egal 
wieviel Strom der im Wachzustand verbringt.

Denn man schliesst den Messwiderstand erst einmal kurz und wartet bis 
der Controller eingeschlafen ist. Dann wird der Kurzschluss geöffnet.

Schwieriger ist es nur, wenn der alle Sekunde aufwacht. Dann muss man 
eben den Strom im Wachzustand abschätzen (=> Datasheet) und den 
Messwiderstand dem anpassen.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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strom wrote:
> Guten Morgen,
>
> ich wollte mal fragen welche Möglichkeiten es gibt, zb. den
> Standby-verbrauch eines Controllers zu messen, welcher im µA Bereich
> liegt. Da macht so ein Multimeter ja gern schon mal schlapp. Mir ist es
> nicht so wichtig sehr genau zu messen, aber ich würde schon gern sehen
> wollen, ob ich gerade zb. 50µA oder 10µA verbrauche. Wie würdet ihr
> sowas messen?
> Stromzange um die Leiterbahn? ;-)
> Gruß Jojo

Nein, Stromzangen in dem uA Bereich sind leider nicht so einfach 
erhältlich ;-))

Aber Keithley hat etliche Multimeter in den 90er Jahren mit der Funktion 
auch noch 0.01 uA Auflösung gebaut. Gibt es heute bezahlbar im 
Gebrauchtwarenmarkt der 1-2-3 Abteilung.


hth,
Andrew

Autor: Falk Brunner (falk)
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@A. K. (prx)

>Schwieriger ist es nur, wenn der alle Sekunde aufwacht. Dann muss man
>eben den Strom im Wachzustand abschätzen (=> Datasheet)

Nöö, den kann man einfach messen, siehe Sleep-Mode.

MFG
Falk

Autor: Gasst (Gast)
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>...mit verdammt hoher Genauigkeit (im Promillbereich)

Wegen Fasching?

Den Widerstand in der Versorgungsleitung kann man mit einer Diode 
überbrücken, die den max. Spannungsabfall begrenzt. Persönlich verwende 
ich ein altes, billiges Multimeter, beim dem man von 200mA bis auf 20µA 
Bereich manuell umschalten kann. Beginnt man mit 200mA-Bereich, können 
sich die Kondensatoren in der Schaltung schnell aufladen. Danach wird je 
nach angezeigtem Strom der nächst kleinere Bereich gewählt.

Autor: Lutz (Gast)
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Ist ja toll, daß die Multimeter im µA-Bereich anzeigen. Nur wie wahr 
sind die Werte? Und ist die Anzeige auch tatsächlich proportional in dem 
Meßbereich?

Autor: Gast (Gast)
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>Ist ja toll, daß die Multimeter im µA-Bereich anzeigen. Nur wie wahr
>sind die Werte?

Das kann man sehr einfach herausfinden, indem man einen Stromkreis aus 
einer 9 V Blockbatterie, einem Widerstand von 1 MOhm (0.1 % oder 1 % 
Genauigkeit) und dem Strommessgerät bildet. Hat man vorher die Spannung 
der Batterie gemessen, kann man den fließenden Strom ausrechnen: I = U/R 
= ca. 9 µA bei voller Batterie. Und dann ist man gespannt, was der 
Strommesser anzeigt.

Autor: Lutz (Gast)
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Genau. Und hat das schon jemand gemacht? Mit welchem Ergebnis?

Autor: Gasst (Gast)
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>Genau. Und hat das schon jemand gemacht? Mit welchem Ergebnis?

Ja ich. Das Eichamt leiht sich bei mir immer mein Multimeter aus, wenn 
sie es ganz genau brauchen.

Autor: yalu (Gast)
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Die Messgenauigkeit ist schon einigermaßen ok. Einziges Problem bei den
Billig-DMMs: der Innenwiderstand im 200µA-Bereich ist 1kOhm, da bei
diesen Geräten kein Messverstärker eingebaut ist. Die Messung entspricht
also exakt der oben von Edi vorgeschlagenen mit dem 1k-Widerstand und
dem 200mV-Messbereich.

Autor: Erik D. (dareal)
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Habs eben mal probiert ...

zwei 9V Blöcke (zusammen 15,253 V)
Dazu ein 2,4 MOhm (2,4165 MOhm)

gemessen: 6,36 µA
erreichnet: 6,312 µA

Autor: Gasst (Gast)
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>gemessen: 6,36 µA
>erreichnet: 6,312 µA

Aber ohne Angabe der rel. Luftfeuchtigkeit ist das völlig unakzeptabel 
:-)

Was soll sein? Um den Ruhestrom eines µC oder RAM abzuschätzen, reicht 
doch jeder Wert != 0. In der Regel möchte man die Lebensdauer der 
Pufferbatterie abschätzen und ob sich danach nun 11,5 oder 12 Jahre 
ergeben ist belanglos. Viel wichtiger ist, ob das Gerät auch bei "nur" 
Zimmertemperatur gelagert wird. Wenn's warm wird, steigt auch der 
Ruhestrom, und zwar kräftig.

Autor: Jens G. (jensig)
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@ Erik D. (dareal)

>Habs eben mal probiert ...

>zwei 9V Blöcke (zusammen 15,253 V)
>Dazu ein 2,4 MOhm (2,4165 MOhm)

Huii - sind deine Batterien alt - satte 15V ....

Autor: Erik D. (dareal)
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Ja, sind nimmer die besten, das Gerät in dem die sind zeigt schon LOWBAT 
an :D

Autor: Ulrich (Gast)
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Die Anzeige im 200 µA oder 20 µA Messbereich sollte nicht schlechter 
sein als in den andernen Strombereichen. Eher noch etwas besser als im 
10 A oder 2 A Bereich, denn bei 200µA muß man nicht so sehr auf die 
Erwärmung achten. So ungewähnlich groß sind 1 K oder 10 K als shunt 
nicht.

Autor: stromlos (Gast)
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ich möchte das Thema nochmal kurz aufwärmen. Bin kein Elektroniker, habe 
aber dennoch eine Frage. Ist es möglich über einen Shunt von ca. 20µA 
bis ca. 3A zu messen? Die Genauigkeit ist dabei nicht so wichtig. Es 
dient nur der Kontrolle ob sich ein Gerät in den Sleepmodus gelegt hat 
oder nicht

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  stromlos (Gast)

>ich möchte das Thema nochmal kurz aufwärmen. Bin kein Elektroniker, habe
>aber dennoch eine Frage. Ist es möglich über einen Shunt von ca. 20µA
>bis ca. 3A zu messen?

Eher nicht. Nimm mal an, du nimmst als Shunt 0,1 Ohm, die machen mit 3A 
300mV Spannungsabfall, damit kann man meist leben. Dumm nur, dass die 
20uA dann nur noch 2µV Spannugsabfall erzeugen. Die misst man nicht mal 
so fix.

Man könnte eine Leistungsschottkydiode als nichtlinearen Widerstand 
gebrauchen, dann wird es besser.

> Die Genauigkeit ist dabei nicht so wichtig. Es
>dient nur der Kontrolle ob sich ein Gerät in den Sleepmodus gelegt hat
>oder nicht

Schalte dort lieber eine LED aus, das ist einfacher.

MfG
Falk

Autor: mhh (Gast)
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Der Bereich ist schon sehr (eigentlich zu) groß.

Wenn die 20 µA ausschlaggebend sind und ein Spannungsabfall von 0,3-0,5 
V nicht stört: Shunt für µA-Messung auslegen und mit Shottky Diode 
überbrücken.

Autor: Experte (Gast)
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> Ist es möglich über einen Shunt von ca. 20µA bis ca. 3A zu messen?

Das sind etwas über 100 dB, kann man machen, muss aber nicht sein.

Autor: stromlos (Gast)
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das ging ja fix, Danke erstmal für die Vorschläge. Also, ich hatte es 
mal mit einem 1 Ohm Hochlastwiderstand probiert. Anzeige bsp. bei 650mA 
war dementsprechend 0.650V  und bei 20µ 0.0002V wenn ich mich jetzt 
nicht mit den Kommata vertan habe. Das mit der Shottky Diode verstehe 
ich nur nicht ganz - damit unterbinde ich doch den Stromfluss in eine 
Richtung wenn ich jetzt nicht falsch liege -grübel-

Autor: mhh (Gast)
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>Das mit der Shottky Diode verstehe ich nur nicht ganz - damit
>unterbinde ich doch den Stromfluss in eine Richtung wenn ich
>jetzt nicht falsch liege -grübel-

Willst Du Gleich- oder Wechselstrom messen?

Bei Wechselstrom mußt Du 2 Dioden antiparallel schalten zum Shunt.
Der Sinn: für höhere Ströme wäre der Shunt ja zu hochohmig. Der fließt 
dann also über die Dioden, sobald die Flussspannung erreicht wird. Du 
kannst also nicht die 3 A messen, sondern nur den niedrigen Strom.

Autor: Arno H. (arno_h)
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Wenn du nur feststellen willst, ob ein bestimmter Strom unterschritten 
wird, brauchst du nicht linear zu messen. Da reicht dann im Prinzip ein 
Komparator mit entsprechender Schaltschwelle.

Arno

Autor: Manfred von Antenne (dipol)
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Das preisgünstige Keithley Digital-Multimeter DMM 2000 macht das 
innerhalb eines Messbereiches mit Rmess = 0,1Ohm.

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