Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messen kleiner Ströme


von Markus M. (centrino)


Lesenswert?

Hallo,

um den Stromverbrauch einer Schaltung zu messen, habe ich mir gedacht, 
ich gebe einfach einen Widerstand zwischen Schaltung und 
Stromversorgung, messe den Spannungsabfall und fertig.

Es sollen jedoch relativ kleine Ströme (Gleichstrom) gemessen werden, im 
Bereich von knapp 1 µA (Standby) bis zu wenigen mA (Betrieb).

Ich dachte mir, ich nehme einfach einen kleinen Widerstand, so um die 50 
Ohm und messe dort den Spannungsabfall. Wenn ich mein 
Standard-Multimeter nehme und die kleinste Skala (200mV) einstelle, 
genügt die Auflösung leider nicht, da teilweise weniger als 0,1mV 
abfallen...

Wenn ich einen größeren Widerstand (100 - 200 Ohm) nehme, fällt deutlich 
mehr Spannung ab und ich kann mir dadurch natürlich den Strom berechnen.

Nun weiß ich nicht, passt das so? Oder verfälsche ich durch den größeren 
Widerstand nicht die Messung?

Oder gibts eine bessere Möglichkeit, die Messung durchzuführen? Oder 
soll ich mir ein besseres Multimeter besorgen?

Danke!

: Verschoben durch Moderator
von greg (Gast)


Lesenswert?

Markus Meier schrieb:
> Ich dachte mir, ich nehme einfach einen kleinen Widerstand, so um die 50
> Ohm und messe dort den Spannungsabfall. Wenn ich mein
> Standard-Multimeter nehme und die kleinste Skala (200mV) einstelle,
> genügt die Auflösung leider nicht, da teilweise weniger als 0,1mV
> abfallen...
>

Die kannst du mit einem Op-Amp verstärken. Fertiglösung: wie wär's mit 
dem µCurrent von Dave Jones? :)

http://www.eevblog.com/projects/ucurrent/

von Εrnst B. (ernst)


Lesenswert?

Messung des Standby-Stroms eines µCs?

Ich nehm da immer einen ausreichend großen Widerstand (gerne 10k, 
100k)... und parallel dazu eine 1N4148, damit die Abblock-Kondensatoren 
in endlicher Zeit voll werden.

Ist zwar nicht super genau, reicht aber um Anzuschätzen ob die Schaltung 
die erwarteten 500nA einhält, oder ob man die Platine lieber nochmal 
saubermacht...

von Christian B. (chbalnuweit)


Lesenswert?

Nimm nen Shunt Monitor, zb INA138

von Opa Manfred (Gast)


Lesenswert?

Schau doch mal in Elektor-Magazin Heft Januar/Februar , da ist eine 
kleine Meßbox zum Multimeter (ab 200 nA)Seite 116. Gruß Manfred

von Dietrich L. (dietrichl)


Lesenswert?

Markus Meier schrieb:
> Wenn ich einen größeren Widerstand (100 - 200 Ohm) nehme, fällt deutlich
> mehr Spannung ab und ich kann mir dadurch natürlich den Strom berechnen.
>
> Nun weiß ich nicht, passt das so? Oder verfälsche ich durch den größeren
> Widerstand nicht die Messung?

Es ist aber grundsätzlich so, dass jede Messung ein Eingriff in die 
Schaltung ist und den zu messenden Wert immer verfälscht.
Die Frage ist dabei nur, ob der Fehler klein genug ist. Und das hängt 
wieder Anforderungen an die Messgenauigkeit ab.

Natürlich kann ein Messgerät die Eigenschaften einer Schaltung auch so 
stark verändern, das sie nicht mehr richtig funktioniert. Dann ist der 
Messwert selbstverständlich auch Schrott.

Gruß Dietrich

von Wolf (Gast)


Lesenswert?

> ein besseres Multimeter besorgen?

Hast du denn ein soo schlechtes?

Das 37XR-A von Beha-Amprobe kann 0,01uA...
Listenpreis ~156Euro

von Ulrich (Gast)


Lesenswert?

Die üblichen Multimeter habe für den vollen Strombereich etwa 200 mV an 
Spannungsabfall am Shunt. Bei den sehr guten (6,5 Stellen) gibt es 
welche, die einen Transimpedanzverstärker für die kleinen Ströme nutzen. 
Damit kann der Spannungsabfall bei ein paar mV liegen und trotzdem hoch 
aufgelöst werden. Es gibt nur komische Effekte wenn man den 
"Kurzschlussstrom" misst.

Mit einem normalen shunt ist so ein Bereich von unter 1 µA bis etwa 10 
mA nur schwer zu überbrücken, ohne das der Spannungsabfall unpraktisch 
groß wird.

von Markus M. (centrino)


Lesenswert?

es wäre kein problem, 2 verschiedene widerstände zu nehmen, also es muss 
nicht einer für den gesamten bereich von 1µA bis 10mA abdecken. wichtig 
wäre mir, dass ich den niedrigsten strom einmal halbwegs genau messe.

ich habe mir jetzt ein paar 1% widerstände geholt und einen lm358 und 
dachte mir, damit könnte ich den spannungsabfall damit verstärken? hat 
jemand vielleicht ein schaltbild parat, wie ich den lm358 dafür am 
besten verwende?

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Markus Meier schrieb:

> ich habe mir jetzt einen lm358 geholt.

Der 358 ist da nicht besonders geeignet.
Hast Du Dir mal den Link von Greg angesehen?

von Ulrich (Gast)


Lesenswert?

Die Spannung am Shunt zu verstärken macht nur bei großen Strömen sinn. 
Bei so kleinen Strömen, bis etwa 10 mA ist der Transimpedanzverstärker 
die bessere Wahl, sofern man eine passende Versorgunsgspannung hat.

Der LM358 ist keine so gute Wahl - als reiner Verstärker ist die 
Qualität so schlecht, das es direkt mit dem Multimeter wohl besser geht. 
Die stärke beim lm358 ist vor allem der Preis - für eine Probeschaltung 
zum üben ist er halt gut. Um auch mit dem LM358 noch einigermaßen messen 
zu können wäre der Transimpedanzverstärker die richtige Wahl - 
allerdings braucht man dafür eine passende Versorgungsspannung - die 
Spannung für die Schaltung deren Stromverbrauch man messen will, reicht 
da gerade nicht. Für den Fall hier könnte es reichen wenn man Zugriff 
auf die Spannung vor den Regler hat, etwa 5 V mehr als die Spannung für 
den µC sollten es schon sein.

von Markus M. (centrino)


Lesenswert?

ja, das mit der Versorgungsspannung ist ein Rroblem, weil ich hier keine 
symmetrische Versorgung herstellen kann...

wenn ich mit meinem Multimeter Gleichstrom messe, kann ich maximal 0,1µA 
anzeigen. und ich komme offensichtlich - so sollte es ja auch sein - 
nach 10-20 Sek in den Nano-Ampere-Bereich und dann sehe ich natürlich 
nur mehr 0,0µA am Display.

so einfach ist das dann anscheinend nicht. ich könnte mir vielleicht ein 
besseres MM ausborgen... oder den µCurrent? Bis jetzt habe ich ihn in D 
noch nirgends zu bestellen gesehen.

Oder ich hänge wirklich 250 Ohm vor die Batt. und messe den 
Spannungsabfall? Oder wird das zu ungenau?

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Markus Meier schrieb:
> der gibts eine bessere Möglichkeit

Mit einem eher hochohmigen Widerstand den standby-Verbrauch messen, mjt 
einem niederohmigeren den Betriebsverbrauch. Messbereichsumschaltung für 
Arme.

von Markus M. (centrino)


Lesenswert?

vielen Dank für die deinen sehr netten Beitrag!

Auf die Idee wäre ich ja auch schon gekommen - habe oder hatte aber 
angst, dass durch den hohen Wid. die Messung stark verfälscht wird? Oder 
ist diese unbegründet?

von Ulrich (Gast)


Lesenswert?

Solange der µC weiter im Schlafzustand ist und so wenig Strom 
verbraucht, ist der Widerstand kein echtes Problem. Ein Problem wird der 
Widerstand ggf. wenn der Strom dann wieder ansteigt. Ein Möglich wäre es 
da parallel zum Widerstand eine Diode zu haben, die den Spannungsabfall 
auf etwa 0,4-0,7 V (je nach Diode und Strom) begrenzt. Bei der normalen 
Messung stört das noch nicht, weil der Spannungsabfall da unter 200 mV 
bleibt.

Ein widerstand von 250 Ohm wird noch nichts bringen, aber bei kleinem 
Strom auch nicht stören - der 200 µA Bereich am Multimeter wird etwa 1 
kOhm internen Widerstand haben. Etwas könnte es bringen ein DMM mit 4,5 
Stellen zu haben - das dass man auch im 200 µA Bereich dann noch 0,01 µA 
auflösen kann.

Wenn der Strom so klein ist, darf der Widerstand auch noch größer werden 
- wenn also etwa ein 2 µA Messebreich fehlt - könnte man einen 100 K 
Widerstand nehmen und daran die Spannung messen, muss dann aber ggf. 
schon den Widerstand bei der Spannungsmessung berücksichtigen (Typisch 
10 M Ohm).

von Physiker (Gast)


Lesenswert?

Hallo. Genau! Diese "Messbox" kann ich nach reichlicher Prüfung nur 
empfehlen.Wichtig ist, den Aubau genau so vorzunehmen wie dort 
abgebildet ist UND! die Widerstandswerte mit den entsprechenden 
%-Toleranzen zu nehmen.
Beste Grüße.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.