Multimeter mit 0,1µA-Genauigkeit

1Mohm - shunt und ein etwas bessres multimeter .

ansonsten wirds teurer https://www.gossenmetrawatt.com/

@  Peter K. (Gast)

>welches Gleichstrom bis hinunter zu 0,1µA messen kann.

>Gibt es Empfehlungen?

Mach dir erstmal den Unterschied zwischen Auflösung und Genauigkeit 
klar.
0,1uA Auflösung haben AFAIK nur die besseren Multimeter, so ab 50 EUR 
aufwärts.

MFG
Falk

@  S. Matlok (smatlok)

>1Mohm - shunt und ein etwas bessres multimeter .

Schwachsinn. Sobald die Schaltung ein BISSCHEN Strom zieht fällt dort ne 
viel zu hohe Spannung ab un der uC stürzt ab.

Jedes 0815 Messgerät hat einen 200mV Spannungsmessbereich. Wenn man den 
mittels 1K Widerstands auf 200uA abbildet, kann man selbt mit einem 
10Bit Messgerät (3 Stellen) auf 0,1uA auflösen.

MFG
Falk

@  Peter K. (Gast)

>Ich bin mir durchaus bewusst, dass ich für das Multimeter zwischen 100
>und 200 Euro hinlegen muss.

Wenn du meinst. Der Sinn erschliesst sich mir allerdings nicht. Für eine 
praxistaugliche Abschätzung reicht ein 20 EUR Multimeter, 1uA Auflösung 
ist hier ausreichend. Was hilft dir die Information, ob deine Schaltung 
15,3 oder 15,4 uA zieht?
Meist will man eher wissen, ob man nicht aus versehen irgendwelche 
Module im uC NICHT ausgeschaltet hat, wie z.B. Analog Komparator, ADC, 
offenen Eingänge etc. Siehe Sleep Mode. Da reicht 1uA Auflösung 
locker. Been there, done that.

MFG
Falk

Folienkondensator aufladen, µC dranhängen und dann die Entladekurve 
beobachten?

Messung mit Widerstand ist durchaus möglich. Allerdings muss man die 
verschiedenen Stromverbrauchsphasen getrennt messen, da sonst der 
Spannungsabfall am Widerstand den Controller bei Aktivierung sofort 
abwürgt.

Also:
- Geeigneten Widerstand in die Stromleitung hängen.
- Normales Allerweltsmessgerät dran.
- Widerstand temporär kurzschliessen.
- Controller dauerhaft in den zu messenden Zustand bringen.
- Kurzschluss auflösen.

Falk Brunner schrieb:

>>1Mohm - shunt und ein etwas bessres multimeter .
>
> Schwachsinn. Sobald die Schaltung ein BISSCHEN Strom zieht fällt dort ne
> viel zu hohe Spannung ab un der uC stürzt ab.
>
> Jedes 0815 Messgerät hat einen 200mV Spannungsmessbereich. Wenn man den
> mittels 1K Widerstands auf 200uA abbildet, kann man selbt mit einem
> 10Bit Messgerät (3 Stellen) auf 0,1uA auflösen.
>
> MFG
> Falk

Moing!
Ja, genau, wie du schon sagtest, 200mV Messbereich. mit 1Mohm bist du 
bei 100mV, man kann also sehr gut/genau messen.

Im 200mV Messbereich 0,1mV Messen zu wollen, DAS IST SCHWACHSINN. Ein 
LSB daneben und du hast +-200% Messungenauigkeit. Und selbst das wird 
nie erreicht.
Hirn einschalten ?

Schwachsinn wäre es auch den uC dauerhaft über den 1M versorgen zu 
wollen -- schonmal was von einem Jumper gehört, den man parallel zum 
Messhunt löten kann und nur zur Messung mal spontan abzieht ?

In dem Forum kann man eigentlich erwarten dass man selber mal ne sekunde 
nachdenkt.

Eine Diode anstelle des Jumpers ist besser: Damit kann der Controller 
soviel Strom ziehen wie er will, der Spannungsabfall geht nie über etwa 
0,7V. Und bei 200mV Spannung ist der Leckstrom durch die Diode 
minimalst, so dass man den Widerstand sehr hochohmig machen kann.
Alternativ: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Strom-Spannungs-Wandlerhttp://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Strom-Spannungs-Wandler
Damit beträgt der Spannungsabfall dann 0V.

Würde ich nicht drauf wetten.

Aus dem Datasheet der 1N4148 von DIODES lässt sich extrapolieren, dass 
der typische Strom bei 200mV ungefähr 0,1µA beträgt.

@  S. Matlok (smatlok)

>Ja, genau, wie du schon sagtest, 200mV Messbereich. mit 1Mohm bist du
>bei 100mV, man kann also sehr gut/genau messen.

Mann, es geht nicht um 0,1uA VOLLAUSSCHLAG sondern um 0,1uA Auflösung, 
wer zuviuel Geld hat meinetwegen auch 0,1uA Genauigkeit!

>Im 200mV Messbereich 0,1mV Messen zu wollen, DAS IST SCHWACHSINN.

Nöö, das ist der Normalfall. Wir reden von AUFLÖSUNG.

> Ein
>LSB daneben und du hast +-200% Messungenauigkeit. Und selbst das wird
>nie erreicht.
>Hirn einschalten ?

Eben, versuchs einfach mal, sofern vorhanden ;-)

>In dem Forum kann man eigentlich erwarten dass man selber mal ne sekunde
>nachdenkt.

Das sagt der Richtige.

Geht's noch? Oder musst du unbedingt noch ein paarhundert Euro 
vertickern und weisst grad nicht wie?

Wenn dein Ziel vor allem darin besteht, viel Geld loszuwerden, dann sag 
das. Ansonsten mecker nicht über sinnvolle Vorschläge, dem eigentlichen 
Problem zu Leibe zu rücken.

@Falk Brunner:

Les doch bitte nochmal den ganzen Text.

Zitat:
>Das reicht leider nicht aus -- ich würde gerne Abschätzen, wie lange die
>Schaltung mit Batterieversorgung laufen kann.

Also er will genau wissen wieviel Strom (im Sleepmodus!?) gezogen wird. 
Er will also die 0,1uA genau Messen, d.h. deutlich genauer als 0,1uA 
auflösen.

Oder etwa nicht?

Whatever, ich bin ja kein Kindergärter, macht was ihr wollt ;-)

Ulrich schrieb:

> Wenn es darum geht das kurze aufwachen mitzubekommen, dann wird man wohl
> kaum um ein Oszilloskop und eine Widerstand rumkommen. Wegen der
> Abblockkondensatoren wäre da sogar ein Transimpedanzverstärker
> angebracht.

Auch das ist nicht unbedingt erforderlich. Wenn man einen Pin dazu 
bringt, im Wachzustand gesetzt und im Ruhezustand gelöscht zu sein, dann 
kann man die Zeiten direkt sehr einfach von aussen nachmessen. Über den 
Strom an Stelle des Pins geht es aber mit einem Komparator aber auch.

Basics:
http://www.ntb.ch/Pubs/sensordemo/wtm/m_op/LLHB_6_Keithley.pdf
Kann man auch direkt bei Keithley runterladen. Wenn man sich 
registriert, kann man es auch noch als richtiges Buch bekommen.

Ebenso interessant sind das "Nanotechnology Measurement Handbook" und 
das "Switching Handbook".
Arno

Ich hab son unverwüstliches M3900 fürn Appel und Ei, das hat nen 20µA 
Bereich, also 10nA Auflösung.

http://www.myvolt.de/index.php?cat=KAT38&product=P32007-AA


Peter


P.S.:
Huch, ich sehe grade, die haben es kastriert, meins (A-Z: 34,-DM) hatte 
noch 32 Bereiche.

Ich habe mir mal ein Metrix MX24B gegönnt. Das hat eine Anzeige mit 
50000 Counts und ist brauchbar genau.

Wenn man mal diese ganzen 3 1/2-stelligen Multimeter hinter sich läßt 
und 4 1/2 oder besser betrachtet, dann hat man schon brauchbare Geräte.

Ich würde die Strommessung auch mit einem Shunt (100 Ohm oder so) und 
einer Diode versuchen.

@  S. Matlok (smatlok)

>Les doch bitte nochmal den ganzen Text.

Hab ich.

>>Das reicht leider nicht aus -- ich würde gerne Abschätzen, wie lange die
>>Schaltung mit Batterieversorgung laufen kann.

>Also er will genau wissen wieviel Strom (im Sleepmodus!?) gezogen wird.

Ja, aber . . .

>Er will also die 0,1uA genau Messen, d.h. deutlich genauer als 0,1uA
>auflösen.

>Oder etwa nicht?

Nein, das ist praktisch Unsinn. Denn:

Im Power Down gibt es nur noch die Leckströme, liegt alles im Bereich 
von ~300nA bei den AVRs. Ob das nun 250 oder 300nA sind spielt keine 
Rolle, die Batterielebensdauer verändert das nicht. Warum? Na dann 
rechne mal aus, wieviele mAh das Ding pro Jahr zieht. Nämlich gerade mal 
2,6mAh, eine winzige Knopfzelle mit 100mAh hält da theoretisch 38 Jahre. 
Bei 250nA wären es 45 Jahre. Alles praktisch irrelevant.

Wirklich wichtig ist die Messung im Power Save Sleep Mode, dort 
kommt man je nach Beschaltung und Software auf 5..50uA. Und die kann man 
ausreichend genau mit 1uA Auflösung messen.

MfG
Falk

Falk Brunner schrieb:
> Wirklich wichtig ist die Messung im Power Save Sleep Mode, dort
> kommt man je nach Beschaltung und Software auf 5..50uA. Und die kann man
> ausreichend genau mit 1uA Auflösung messen.

Ich würde es mal als abschätzen bezeichnen. Dafür reicht es sicherlich. 
Praktisch gesehen würde ich die Stromaufnahme aber dennoch gerne genauer 
wissen:

- Verhalten der Schaltung über die Temperatur
- Erkennung von Designfehlern, z.B.
   Soft-Poweroff: "Huch, da hängt ja noch ein 1MOhm an VCC"
   I/O-Pins: "Da floatet ja noch ein Input!"
- Spezifikation der Batterielebensdauer

Ansonsten könnte ich ja gleich nach der Spec des Prozessors arbeiten und 
müßte gar nicht mehr messen.

Das soll jetzt nicht heissen: OP, kauf' Dir ein teures Multimeter. Die 
Methode mit dem Shunt im 200mV-Bereich funktioniert dafür einfach zu 
gut.

Hallo,

Geräteempfehlung?
Für schlechte Zeiten habe ich da noch ein analoges PM2503 mit minimal 
1µA Vollausschlag.
Für 5 Euro vom Flohmarkt... :-)

Gruß aus Berlin
Michael

@  Eddy Current (chrisi)

>> ausreichend genau mit 1uA Auflösung messen.

>Ich würde es mal als abschätzen bezeichnen. Dafür reicht es sicherlich.

Hab ich das nciht mehrfach gesagt?

>Praktisch gesehen würde ich die Stromaufnahme aber dennoch gerne genauer
>wissen:

Reichen dafür 1uA Auflösung nicht?

MFG
Falk

> Reichen dafür 1uA Auflösung nicht?
Ich kann den OP nur zum Denken anregen. Letztlich muss jeder für sich 
entscheiden, wie genau er es braucht. Dass die Auflösung keine Frage des 
Budgets ist, haben wir ja nun festgestellt.

Wenn mir meine Messanordnung genau 6 verschiedene Werte liefern kann, 
ist mir das zu ungenau.

Kondensatormethode, Investion: ein paar Euro.
Hab ich schon weiter oben angeschnitten, wurde komplett ignoriert.
Stattdessen lieber ein paar hundert Euro in ein Multimeter stecken mit 
dem sich die Stromspitzen beim Aufwachen sowieso nicht messen lassen.

Außerdem würd mich mal interessieren ob die Frage auch berechtigt ist, 
die Selbstentladung mancher Batterien und speziell Akkus dürfte den 
Stromverbrauch eines µC, grade eines schlafenden Tinys, bei weitem 
überschreiten.

@  Edi (Gast)

>immer einen ausreichend großen Elko (Richtwert etwa 47 bis 470µF), lade
>ihn mit der maximalen Versorgungsspannung (z. B. 4,2V) und messe die
>Spannung hochohmig mit,

Wie genau? Ein Multimeter mit 10M Eingangswiderstand reicht da nicht. 
Das zieht bei 5V immerhin schon 500nA ;-)

Mit einem OPV mit JFET Eingang kommt man problemlos auf 100pA und 
weniger.

> während der Atmel langsam den Elko entlädt. Die
>Zeit, die er braucht, um die minimale Versorgungsspannung (z. B. 3,2V)
>zu erreichen, messe ich mit der Stoppuhr mit.

OK.

> Dann wiederhole ich den
>Vorgang mit einem passenden Widerstand, der etwa den gleichen Strom
>zieht (z. B. 10 MOhm) und vergleiche die Zeit.

Etwas weiter denkende Leute rechnen das einfach per Ladung aus ;-)

>bekomme ich einen ausreichend guten Wert für den mittleren
>Stromverbrauch des Atmels:

Das bekommt man mit einr einfachen Messung auch hin. Und bei <1uA im 
Power Down spucken dir die Leckströme vom Elko mächtig in die Suppe.

>Der Vorteil dieser Methode ist, dass man auch die Stromspitzen während
>der Aufwachphasen erfasst.

Wohl wahr. Kann man aber auch per Shunt und Oszi, so man eins hat.

>genug. Und: Jaja, ich weiß, die Entladekurve eines Elkos ist nicht
>identisch mit der Entladekurve einer Lithium- oder sonstwelcher
>Batterie, aber auch das ist mir Näherung genug.)

Als "Poors Man Estimate" OK.

Mfg
Falk

Edi schrieb:

> Da habe ich bis jetzt nichts Vernünftiges zustande gebracht. Wenn ich
> den ATtiny alle 8 Sekunden (Watchdog-Timer) aufwecke, und der ATtiny
> nach wenigen Mikrosekunden wieder einschläft, dann kann ich an den
> kurzen Spitzen, wenn ich sie überhaupt entdecke, nicht viel ablesen,

Analogscope? Dann sind 8sec etwas krass. Zwingt dich aber niemand dazu, 
für die Strommessung 8sec zu verwenden, da sollte es auch das Minimum 
des Watchdogs tun und dann siehst du was. Am Stromverbrauch der 
jeweiligen Phase ändert das nichts und an der einzelnen Wachzeit vom 
Controller auch nicht.

Mit einem DSO und 1sec-Schlaf habe ich so eine Messung schon 
durchgeführt.

> da braucht, ist ein integrierendes Messverfahren, das den Mittelwert des
> Stroms liefert

Yo. Und wie integriert man am einfachsten? Mit einem Analogrechner. Soll 
heissen mit einem R/C-Glied. Wenn das allerdings für 8sec dimensioniert 
ist, dann misst du möglicherweise den Leckstrom vom Elko, nicht den vom 
Tiny.

Ein digitales Messgerät jedenfalls ist ein scheusslich schlechter 
Mittelwertbilder. Dann schon lieber ein Drehspulgerät.

Edi schrieb:

> Im Schlafzustand braucht ein ATTiny so um 1µA, im aufgeweckten Zustand
> ca. 1 mA oder mehr. Da braucht man schon ein sehr gutes DSO, um den
> Strom im Schlafzustand messen zu können

Nur wenn man den Anspruch des Fragestellers hat, nämlich ohne zusätzlihe 
Komponenten auskommen zu können. Also ein DSO sucht, das direkt fast 
ohne Spannungsverlust mit logarithmischer Anzeige Strom messen kann 
(gibt's sowas?).

Da DSOs gemeinhin lieber Spannungen messen braucht man die schon 
angeführte Variante mit Widerstand und Diode. Und misst die Schlafphase 
mit einem anderen Widerstand als die Wachphase.

> Eine andere Möglichkeit sehe ich darin, den ATtiny überhaupt nicht
> aufzuwecken und den "Schlafstrom" zu messen, danach häufig (oft)
> aufzuwecken, den Wachstrom und die Dauer zu messen (auch mit meinem

Was ich oben schon erwähnt hatte. Dann brauchst du das Scope nur für die 
Zeitmessung (für den Wert reicht auch ein normales Messgerät) und die 
kann man ggf. auch mit einem separaten ad hoc aufgebauten Controller 
messen wenn man kein Scope hat.

@  Edi (Gast)

>>Mit einem DSO und 1sec-Schlaf habe ich so eine Messung schon
>>durchgeführt.

>Im Schlafzustand braucht ein ATTiny so um 1µA, im aufgeweckten Zustand
>ca. 1 mA oder mehr. Da braucht man schon ein sehr gutes DSO, um den
>Strom im Schlafzustand messen zu können

Genau DAS sollst du eben NICHT! Das Scope misst die Stromaufnahme über 
einen kleinen Shunt (10..100 Ohm) während der Aktivphase!

> - wobei wir wieder beim Problem
>der Auflösung wären...

Nöö, beim Mitdenken ;-)

>aufzuwecken, den Wachstrom und die Dauer zu messen (auch mit meinem
>analogen Scope) und dann rechnerisch den Mittelwert zu bilden. Ich
>glaube, das läuft dann auf Deine Methode heraus und ist auch mit einem
>einfachen Oszilloskop machbar.

Eben, steht auch alles im Artikel Sleep Mode.

Mfg
Falk