Hallo, ich habe eine µC-Schaltung, die sehr unterschiedliche Ströme aufnimmt. Für ca. 500ms schläft sie und nimmt wenige µA auf. Dann wacht sie kurz auf und nimmt einige mA auf. Jedoch sind die Wach-Phasen nicht immer gleich. Die Länge und Stromaufnahme variiert. Nun würde ich gerne den mittleren Strom über einen längeren Zeitraum (min 1 Minute) ermitteln. Zugang zu einem modernen Oszi habe ich. Aber wie mache ich das am besten? Die einzige Möglichkeit, die mir einfällt ist, mit unterschiedlichen Shunts zu arbeiten. Mit einem hochohmigen Shunt den Standby Strom messen und mit einem niederohmigeren Shunt die Lastpulse. Dann mit dem Oszi die jeweiligen Zeiten ermitteln und manuell zusammenrechnen. Die Genauigkeit ist nicht so wichtig. 10-20% Abweichung wären absolut im Rahmen. Eine andere Idee wäre, einen Akku mit bekannter Kapazität dranhängen und messen, wann er leer ist. Gibt es eine bessere Möglichkeit?
Jörg schrieb: > Für ca. 500ms schläft sie und nimmt wenige µA auf. Dieser Strombedarf dürfte ja weitestgehend statisch sein. Den Ruhestrom musst du also nur einmal messen. > Dann wacht sie kurz auf und nimmt einige mA auf. Definiere "kurz" denn daraus lässt sich zusammen mit dem erlaubten Messfehler dann das nötige Oversampling berechnen. > Zugang zu einem modernen Oszi habe ich. Welche Aufzeichnungstiefe hat dieses Oszi?
Jörg schrieb: > Gibt es eine bessere Möglichkeit? die Schaltung mit einem (großen) Kondensator versorgen. Aus dem Spannungsabfall nach 1min kann man die entnommene Energie ausrechnen. Wenn es etwas genauer sein soll, dann noch den Kondensator 1min lang ohne Schaltung als Vergleich nehmen, damit man die eigen-Entladung abziehen kann.
Jörg schrieb: > Für ca. 500ms schläft sie und nimmt wenige µA auf. Dann wacht sie kurz > auf und nimmt einige mA auf Rechne doch erst mal nach, ob sich die Erfassung des Verbrauchs beim Schlafen überhaupt lohnt - kann ja gut sein dass der unerheblich ist gegenüber dem Stromverbrauch bei Aktivität. Und selbst wenn nicht würde ich den Strom einfach einmal messen, der wird ja nicht stark schwanken. Georg
Lothar M. schrieb: > Dieser Strombedarf dürfte ja weitestgehend statisch sein. Den Ruhestrom > musst du also nur einmal messen. Genau, das passt. Georg schrieb: > Rechne doch erst mal nach, ob sich die Erfassung des Verbrauchs beim > Schlafen überhaupt lohnt - kann ja gut sein dass der unerheblich ist > gegenüber dem Stromverbrauch bei Aktivität. Und selbst wenn nicht würde > ich den Strom einfach einmal messen, der wird ja nicht stark schwanken. Rechnerisch macht der Ruhestrom ca. 10% des gesamten Stromverbrauchs aus. Ich würde ihn also gerade so noch nicht vernachlässigen. Lothar M. schrieb: > Definiere "kurz" denn daraus lässt sich zusammen mit dem erlaubten > Messfehler dann das nötige Oversampling berechnen. 25ms Lothar M. schrieb: > Welche Aufzeichnungstiefe hat dieses Oszi? 100.000 Punkte Peter II schrieb: > die Schaltung mit einem (großen) Kondensator versorgen. Aus dem > Spannungsabfall nach 1min kann man die entnommene Energie ausrechnen. > Wenn es etwas genauer sein soll, dann noch den Kondensator 1min lang > ohne Schaltung als Vergleich nehmen, damit man die eigen-Entladung > abziehen kann. Oder so. Das wäre wohl am einfachsten.
Peter II schrieb: > die Schaltung mit einem (großen) Kondensator versorgen. Aus dem > Spannungsabfall nach 1min kann man die entnommene Energie ausrechnen. > Wenn es etwas genauer sein soll, dann noch den Kondensator 1min lang > ohne Schaltung als Vergleich nehmen, damit man die eigen-Entladung > abziehen kann. Von der Methode habe ich hier im Forum schon öfter gelesen. Ich selbst habe es so noch nicht gemacht. Verständnisfrage(n): Ist die Methode genau? Die Spannung am C sinkt doch kontinuierlich, damit ändert sich doch auch die Stromaufnahme der Schaltung. Oder, der C hat eine hohe Kapazität und die Spannung sinkt nur geringfügig. Dann müsste ich doch mit einem Messgerät messen das eine hohe Auflösung hat, um Änderungen festzustellen. Liege ich mit meinen Überlegungen komplett daneben?
Jörg R. schrieb: > Die Spannung am C sinkt doch kontinuierlich, > damit ändert sich doch auch die Stromaufnahme der Schaltung Kondensator plus Linearregler. Georg
Jörg schrieb: > Nun würde ich gerne den mittleren Strom über einen > längeren Zeitraum (min 1 Minute) ermitteln. Zugang zu > einem modernen Oszi habe ich. Aber wie mache ich das > am besten? Den Oszi nicht verwenden :) Viele Mikrocontroller haben schon 12bit-ADCs integriert. Damit könnte man 1µA bis 4mA in einem durchgehenden Messbereich auflösen. Akademische Alternative: Logarithmierenden I/U-Wandler aufbauen, z.B. mit Dioden zum logarithmieren. Das ist aber ausdrücklich KEINE Empfehlung, nur eine anekdotische Anmerkung. Weitere akademische Alternative für Analogbastler: Mittleren Strom direkt mittels Integrator bestimmen, also kleinen Shunt verwenden und Spannungsabfall direkt in einem genauen Integrator aufintegrieren.
Possetitjel schrieb: > Weitere akademische Alternative für Analogbastler: Mittleren > Strom direkt mittels Integrator bestimmen, also kleinen > Shunt verwenden und Spannungsabfall direkt in einem genauen > Integrator aufintegrieren. Nachtrag -- ist mir zu spät eingefallen: Das müsste sich mit dem ersten Vorschlag (hochauflösender ADC) verheiraten lassen, indem man einen Delta-Sigma-Wandler verwendet. Hmm. Ich finde die Idee eigentlich so bestechend, dass es mich wundert, dass man das noch nicht als Fertiggerät kaufen kann. Kennt da jemand etwas?
Nimm einen Attiny-ADC und 2 Shunts (einen hoch- und einen niederohmigen) in Reihe. Der hochohmige Shunt wird per Reedrelais gebrückt sobald ein ADC_Wert > 1000 gemessen wird. Bei einem Adc-Wert < 2 (z.B) wird das RR wieder geöffnet. Je nach Shunt-Status wird die Ladung (Strom x ADC-Intervall) für den jeweiligen Messbereich integriert und anschließend verrechnet und ausgegeben. Oder Strom über einen Shunt + Chopper-Op(Zero-Offset) + Kond. integrieren und per Schwellwertschalter(555-CMOS eignet sich gut) entladen. --> Jeder Impuls repräsentiert dann je nach Dimensionierung eine bestimmte Ladung in As oder mAs... Die Summe der Pulse, geteilt durch die Summe der Integrationszeit = die gemittelten Ampere.
Possetitjel schrieb: > Jörg schrieb: > >> Nun würde ich gerne den mittleren Strom über einen >> längeren Zeitraum (min 1 Minute) ermitteln. Zugang zu >> einem modernen Oszi habe ich. Aber wie mache ich das >> am besten? > > > Weitere akademische Alternative für Analogbastler: Mittleren > Strom direkt mittels Integrator bestimmen, also kleinen > Shunt verwenden und Spannungsabfall direkt in einem genauen > Integrator aufintegrieren. ACF2101, ein bischen Komparatorzauber mit dem Ausgang des Chips, nachgeschaltete Timerlogik (das mactht ein uC), Eingäng wechselnd auf das Messobjekt geschalten damit die Resetphase ausreichend lang ist und quasi fertig. läuft hier seit vielen Jahren für solche Messungen sehr zufriedenstellend. MiWi
Possetitjel schrieb: > Akademische Alternative: Logarithmierenden I/U-Wandler > aufbauen, z.B. mit Dioden zum logarithmieren. Das ist > aber ausdrücklich KEINE Empfehlung, nur eine anekdotische > Anmerkung. Dabei würde man das geometrische Mittel der Stromaufnahme bestimmen. Hier ist aber nach dem arithmetischen gefragt.
Eine in Vergessenheit geratenes Meßgerät dafür wäre das Silber-Coulometer. Kupfer-Coulometer geht aber auch. Gruß - Werner
Possetitjel schrieb: > Hmm. Ich finde die Idee eigentlich so bestechend, dass es mich > wundert, dass man das noch nicht als Fertiggerät kaufen kann. > Kennt da jemand etwas? So etwas heißt "SMU" http://www.keysight.com/en/pc-1862522/source-measure-units?cc=DE&lc=ger Aber für den Preis gibt es viele Oszis. Jörg schrieb: > Lothar M. schrieb: >> Welche Aufzeichnungstiefe hat dieses Oszi? > 100.000 Punkte Das reicht nicht vernünftig für eine Minute. und womöglich noch ein 8-bitter. Wenn Oszi dann mindestens 12-16 Bit und 100-1000 mal mehr Samples. Siehe z.B. hier: https://www.mikrocontroller.net/articles/Batteriew%C3%A4chter#Nachtrag2:_Strommessung_mit_dem_Oszi Gruß Anja
Wolfgang schrieb: > Possetitjel schrieb: >> Akademische Alternative: Logarithmierenden I/U-Wandler >> aufbauen, z.B. mit Dioden zum logarithmieren. Das ist >> aber ausdrücklich KEINE Empfehlung, nur eine anekdotische >> Anmerkung. > > Dabei würde man das geometrische Mittel der Stromaufnahme > bestimmen. Nein, nein. Ich meinte schon eine zeitaufgelöste Messung, keine integrierende. Der logarithmierende I/U-Wandler soll nur eine Dynamik- kompression machen, damit der Oszi mit seinen 8 Bit das vernünftig darstellen kann. Den mittleren Strom muss man halt bei Bedarf mit Excel ausrechnen.
MiWi schrieb: > ACF2101, ein bischen Komparatorzauber mit dem Ausgang > des Chips, nachgeschaltete Timerlogik (das mactht ein > uC), Eingäng wechselnd auf das Messobjekt geschalten > damit die Resetphase ausreichend lang ist und quasi > fertig. > > läuft hier seit vielen Jahren für solche Messungen sehr > zufriedenstellend. Hübsch. Mift... wieder nicht der Erste mit der Idee :)
Anja schrieb: > Possetitjel schrieb: >> Hmm. Ich finde die Idee eigentlich so bestechend, dass es mich >> wundert, dass man das noch nicht als Fertiggerät kaufen kann. >> Kennt da jemand etwas? > > So etwas heißt "SMU" > http://www.keysight.com/en/pc-1862522/source-measure-units?cc=DE&lc=ger > Aber für den Preis gibt es viele Oszis. Interessant. Danke für den Hinweis.
Jörg schrieb: > Lothar M. schrieb: >> Welche Aufzeichnungstiefe hat dieses Oszi? > 100.000 Punkte Mal überschlagen: 60s/100000 = 600µs. Mit diesem Oszi kannst du also die 25ms knapp 42 mal abtasten. Damit ist der Fehler durch die Abtastung ca. 2% ("eins mehr oder weniger"). Für eine überschlägige Messung im geforderten Genauigkeitsbereich von 10-20% reicht das aus. Sogar wenn du nur 8-Bit Wandler im Oszi hast... Sollte die "Aktivzeit" dann natürlich deutlich geringer sein, bekommst du unter ca. 7ms theoretisch einen zu großen Fehler, der sich allerdings durch mehrere Messungen auch wieder herausmitteln kann.
Jörg schrieb: > ich habe eine µC-Schaltung, die sehr unterschiedliche Ströme aufnimmt. > Für ca. 500ms schläft sie und nimmt wenige µA auf. Dann wacht sie kurz > auf und nimmt einige mA auf. Jedoch sind die Wach-Phasen nicht immer > gleich. Die Länge und Stromaufnahme variiert. > Nun würde ich gerne den mittleren Strom über einen längeren Zeitraum > (min 1 Minute) ermitteln. Dafür gbt es viele, meist ziemlich aufwändige Meßlösungen. Wesentlich einfacher ist es aber, nur den Strom in der "Hochstromphase" zu messen, und den einmal gemessemen Ruhestrom rechnerisch dazu zu addieren.
Possetitjel schrieb: > MiWi schrieb: > >> ACF2101, ein bischen Komparatorzauber mit dem Ausgang >> des Chips, nachgeschaltete Timerlogik (das mactht ein >> uC), Eingäng wechselnd auf das Messobjekt geschalten >> damit die Resetphase ausreichend lang ist und quasi >> fertig. >> >> läuft hier seit vielen Jahren für solche Messungen sehr >> zufriedenstellend. > > Hübsch. > > Mift... wieder nicht der Erste mit der Idee :) Na... gräm dich nicht :-) Ich hab ... lang ists her (1996/97) mit dem Teil PAL-Signale auf 20 Pixel pro Zeile "heruntergesampelt"... ein LM1881 hat die (mit 74HC und 74LS-Chips) aufgebaute Zählerschaltung Timingmäßig gesteuert, ein SAB C167 hat die alle paar us herausfallenden Analogwerte gemessen und dann über eine synchrone Schnittstelle zu den per PWM gesteuerten Glühlampen geschickt... War ein lässiges Projekt für eine Opernrequisite :-) Damals waren SGI-Workstations die einzig brauchbare (und unbezahlbare) Alternative, bezahlbare PCs hätten das noch nicht geschafft (digitalisieren vielleicht schon, aber das dann auf eine 8x6m große Leinwand mit Glühlampen zu bringen...) und heute macht das ganze digitalisieren, versenden und auch am FOH-Platz anzeigen vermutlich ein ARM ohne nennenswerte exerne Hardware... Naja, und seit dem bin ich diesem ACF2101 (damals noch von Burr Brown) doch sehr zugeneigt, da damit etliches auf sehr elegante - wenn auch auf unkonventionelle - Weise lösbar ist... Interessanterweise hat TI diesen seit mindestens 20 Jahren bestehenden Chip sogar auf eine 1-Kanal-Version erweitert und das Teil wird immer noch gefertigt... scheint also doch kein so Nischenprodukt zu sein... MiWi
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