ucurrent gold clone Platinen bzw. Teilesatz

[Matthias L. (matze88)]

Hallo zusammen,

vor knapp 2 Monaten hatte ich schonmal nach der Nachfrage von ucurrent 
Gold Clone Platinen/Teilesätzen gefragt.

Es hat alles ein bisschen länger gedauert, aber sie liegen jetzt vor mir 
:-)

Vorab: Ich bin selbst nicht ganz zufrieden, es gibt Probleme. Dennoch 
halte ich die Teile für "akzeptabel"/"nutzbar".

Vorab eine Beschreibung:
Die Schaltung basiert auf dem ucurrent Gold - lediglich abgewandelt im 
Bereich der Stromshunts und der Schalter, um eine Low-Cost Lösung 
mittels Jumpern zu erzielen. Andere Teile der Schaltung sind vollkommen 
unverändert.

Zudem wurden einige Widerstände nicht in der Original Genauigkeitsklasse 
ausgewählt, um auch hier eine Low-Cost Variante zu erzielen.

Der uCurrent Gold wird mit einer CR2032 Knopfzelle betrieben und kann 
Ströme in Spannungen umwandeln. Der Messbereich ist dabei wählbar:

* 1mV/mA
* 10mV/mA
* 1mV/uA
* (1mV/nA)

Die Ausgangsspannung beträgt maximal ~+/- 1.3V, der Messbereich also 
maximal +/-1.3A bzw. entsprechend weniger in den anderen Stufen.

In dieser Variante kann durch Stecken eines Jumpers der Shunt ausgewählt 
werden. Mit 2 Jumpern kann auch ein unterbrechungsfreier Wechsel des 
Shunts durchgeführt werden.

Die Dokumentation des Clones findet sich unter 
https://github.com/NerdyProjects/ucurrent-clone. Ich bitte alle 
Interessent*Innen, auf den Schaltplan und das Platinenlayout zu schauen. 
Insbesondere auch die "Bedienung" der Strombereichswahl ist eventuell 
mal vor Kauf nachzuvollziehen.

Bei der Bestückung kann ausgewählt werden, ob die 
"Schalter"/Bananenbuchsen auf die Vorder- oder die Rückseite plaziert 
werden.

Leider kann ich kein Gehäuse mit anbieten: Die bestellten 
Reicheltgehäuse passen nicht ganz zu den Bohrungen :-( Auf Wunsch gibts 
trotzdem das RND 455-00094 dazu, ist vielleicht besser als kein Gehäuse.

So, nun zur Problematik:

* In verschiedenen Situationen fängt die virtuelle Masse an zu schwingen 
- im Thread damals kam schon der Wunsch nach ner Speisung mittels 2x 
AAA, vermutlich hätte ich das einfach so machen sollen :-) Über R4 sowie 
von der virtuellen Masse nach V- jeweils 100 nF und das Problem ist 
behoben
* Der 1mV/nA Messbereich ist sehr schwingempfindlich. Die Bandbreite 
deutlich begrenzen hilft - alternativ (noch nicht ausprobiert) den Shunt 
auf 1 kOhm verkleinern und mit nem 100mV/uA Messbereich begnügen.
* Scheinbar gab es da mal Probleme mit dem genauen Typen des LMV321L - 
ich habe 2 ausprobiert, keine Unterschiede festgestellt :-(
* Wenn die Strom-Bananenstecker drinstecken ist das Jumper umstecken 
etwas nerviger als ich es erwartet hätte...
* Mit Funktionsgenerator und Scope würde ich die Bandbreite eher mit 
maximal 100 kHz bezeichnen, dadrüber wird die Amplitude merklich 
kleiner.

Also denn, ich habe 10 Platinen und Bauteile für 10 Boards. 2 habe ich 
schon aufgebaut und würde ich auch behalten, bleiben 8 übrig.

- nur Platine, 3€ als Kompaktbrief
- Platine mit allen Bauteilen, ohne Stiftleisten/Jumper (hab leider 
nicht genug da). Das sind die Reichelt SPR-0603 0,1% Widerstände um die 
OPAmps sowie ERJ-6CWDR010V 0805 10 mOhm 0.5%, WSL0805R0900FEA 0805 90 
mOhm 1%, RR1220Q-100-D 10 Ohm 0805 0,5% Shunts. Die CR2032 Halterung ist 
ne vernünftige SMD, die Bananenbuchsen sind ganz billige die 
angeschraubt werden, siehe angehängtes Foto. Ich liefere NICHT mit: 
Stiftleisten, Jumper, CR2032 Batterie, Gehäuse. 15€ als Kompaktbrief.
- Platine fertig aufgebaut, ebenfalls ohne 
Stiftleisten/Jumper/CR2032/Gehäuse 25€ als Kompaktbrief, falls ihr euch 
das SMD Löten nicht zutraut. Ist aber nicht schwer... Würde ich auch 
ungern 8x machen :)
- Nicht wirklich passendes Gehäuse RND 455-00094 1€ extra (Deckel 
weglassen und Platine mit 1 Schraube statt Deckel draufschrauben, besser 
als kein Gehäuse, 2. Schraube passt mit nachbohren...)

Platinen sind von JLCPCB, 1,6mm doppelseitig, NICHT bleifrei! Ich würde 
trotzdem mit bleifreiem Lötzinn löten.

Bei der Platine sind die Bauteile gemischt teils 0603 teils 0805, die 
Footprints sind alle 0603 oder 0805 handsoldering, sprich etwas größer, 
da passt dann auch eine "nicht passende" Mischbestückung gut drauf.

Disclaimer: Ich übernehme keine Verantwortung oder Garantie. Ihr erwerbt 
hier lediglich die Platine und ein paar Bauteile, nicht einen fertigen 
ucurrent Clone oder einen Anspruch auf einen ucurrent Clone - was ihr 
mit den Platinen/Bauteilen macht ist mir egal :) Die Preise sind 
Selbstkosten + ein minimaler Aufwandsaufschlag, keinesfalls in einem 
Maße, dass dies gewerblich als gewinnbringend bezeichnet werden könnte. 
Ich habe allerdings ein Gewerbe für so Zeugs angemeldet - kann euch also 
auf Wunsch eine Rechnung (ohne ausgewiesene Umsatzsteuer) ausstellen 
wenn ihr mögt.

[René F. (Gast)]

Matthias L. schrieb:
> * Mit Funktionsgenerator und Scope würde ich die Bandbreite eher mit
> maximal 100 kHz bezeichnen, dadrüber wird die Amplitude merklich
> kleiner.

Wie gemessen? Üblich werden Grenzfrequenzen bei -3dB angegeben. Was aber 
in diesem Fall eigentlich wenig Sinn hat, hast du vielleicht ein 
Diagramm oder eine Tabelle wie stark sich die Dämpfung bei verschiedenen 
Frequenzen verhält?

Hast du schon mal die realen Toleranzen der Messbereiche mit deiner BOM 
errechnet? Immerhin ist die Genauigkeit des Originals schon sehr 
sportlich. Hätte deshalb durchaus Interesse an deinem Klon, so genau wie 
beim Original benötige ich es nicht, es sollte allerdings mehr als ein 
Schätzeisen sein ;)

[Jörg R. (solar77)]

Ohne im Detail auf die „Macken“ einzugehen hätte ich sie beseitigt...und 
die Platine und Bauteile erst dann angeboten. Ich hatte in dem anderen 
Thread ja einige Vorschläge gemacht die vielleicht auch noch hätten 
einfließen können.

Hier der Ursprüngliche Thread, den hättest Du besser weitergeführt, oder 
zumindest darauf verlinkt.

Beitrag "ucurrent gold clone Platinen oder eventuell auch Teilesatz"


Ich hätte auch erst ein günstiges schönes Gehäuse ausgewählt und die 
Platine von der Größe her an dieses Gehäuse angepasst. Dann hätten evtl. 
sogar 2 oder 3 AA Batterien Platz gehabt.

Sorry wenn ich soviel Kritik übe. Aber wenn Du dir schon die Mühe 
machst, dann auch gleich mit mehr Liebe zum Detail.

[Matthias L. (matze88)]

Bandbreite: Ich hab mir im Scope angeschaut, bei welcher Frequenz die 
Ausgangskurve (spürbar) kleiner wird als das Eingangssignal, also eine 
rein qualitative Analyse. Meiner Meinung nach reicht das hier, da die 
-3dB insofern quatsch sind, als das dann die Genauigkeit ja schon 
deutlich abgenommen hat. der -3dB Punkt könnte tatsächlich so bei 300 
kHz liegen. (Siehe Scope shots oben: Bei 100 kHz sind die Kurven noch 
scheinbar gleich von der Amplitude)

Und nein, ich habe keine exakten Messungen gemacht :-) Der Offset ist 
bei beiden Aufbauten unterschiedlich - der eine hat 0,0-0,2 mV, der 
andere so 0,3-0,4.

Toleranzen: Hab ich nicht berechnet. Grob gerechnet haben wir mit den 
0,1% Widerständen in der Rückkopplung eine worst case Toleranz von 0,2%, 
also in der Verstärkung 0,4%.

Dann haben wir 0,5% im 1mV/mA Bereich (habe nicht gemessen, welchen 
Anteil der systematische Fehler durch die Verwendung eines 2-Draht 
Shunts addiert, dem wurde aber im Layout durch Abnahme der Messspannung 
zwischen den Kontakten hoffentlich gut entgegengewirkt) -> Gesamtfehler 
nähert sich also 1%.

im 10mV/mA Bereich sollten es etwa 1,005% sein -> Gesamtfehler ~1,5%

im 1mV/µA Bereich je nach Jumper -0,4-+0,6% oder +0,5-+1,5% -> 
Gesamtfehler ~1% oder +1..+2%

Mein Verwendungszweck ist übrigens die Stromverbrauchsanalyse einer 
batteriebetriebenen Anwendung mit nem STM BlueNRG1 Chip. Da reichen mir 
auch +/-50% Genauigkeit, ich möchte hauptsächlich eventuelle Fehler bei 
Sleepmodi &  Powerreductionregistern etc. feststellen, dazu muss ich 
500nA von 5µA unterscheiden können.

Jörg:
Ich bin an sich wirklich gerne offen für deine Kritik und Gedanken, 
allerdings ist in diesen Clone nicht besonders viel Herzblut geflossen, 
da hast du schon recht. Ist eher so ein "Ich mach eh gerade Projekte, da 
schieben wir das noch schnell mit ein so wie es für MICH passt" Ding 
gewesen. Ich habe die Probleme mit der Referenz nicht kommen sehen - 
habe danach auch erst gegoogelt, als ich sie selbst hatte und dann 
gefunden, dass das Originaldesign diese Probleme auch häufig hat. Die 
Fixes sind aber wirklich leicht - für beide Kondensatoren finden sich 
Plätze auf dem PCB ohne das Drähte benötigt werden.
Gehäuse: Ich hatte keine Maße zu dem gewählten Gehäuse gefunden und in 
der <2,50€ Klasse bei Reichelt auch kein anderes in etwa passendes mit 
Maßen. Bin gerade nicht zu Hause aber kann als Beitrag mal die genauen 
Maße vom RND 455-00094 zeichnen, sodass der/die nächste die Bohrlöcher 
richtig verschieben kann.

Mich wurmt deine Kritik deswegen ein bisschen, weil ich eigentlich bei 
sowas eher perfektionistisch bin und sie deswegen gut nachvollziehen 
kann :-) Wenn ich die Tage noch lange Weile hab, gibts vll noch ein 3D 
Modell von nem kleinen, passenden Gehäuse, dann kann ich die aus 
orangenem ABS drucken :D

[Matthias L. (matze88)]

hust anbei ein Gehäuseentwurf... Nicht perfekt, aber es ist auch mein 
2. Mal 3D Modellierung. Spiel 0,4mm im PCB Slot und 1mm in der Breite. 
Unten ist genug Platz für nen 2x AAA Batteriehalter. Der würde dann ein 
bisschen im Gehäuse wackeln... Prusaslicer sagt 17g Filament (0,50€), 
1,5h Druckzeit.

[Michael N. (mn_30)]

Einen Teilesatz mit Gehäuse hatte ich bestellt.

Prompte Lieferung. Sieht gut aus, und alles da.

Zur Funktion kann ich noch nichts sagen, da noch keine Zeit zum Aufbau.


Michael