Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Messung von 0,1 mA - 2A - wie messen?


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von Frank (Gast)


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Ich möchte ein ESP32+GSM Modul korrekt über den Sleep und das Senden 
messen.
Mein Messgerät muss ich entweder auf den nidrigen oder den hohen Bereich 
einstellen.

Gibt es ein Messgerät das beides kann?

von Thomas Z. (usbman)


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Um diesen Bereich auflösen zu können braucht es mindestens 15 Bit bei 
der Messung oder anders ausgedrückt 20 000 Inkremente. Sowas gibt es 
sicherlich aber nicht für 10 Euro.

von Wolfgang (Gast)


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Frank schrieb:
> Ich möchte ein ESP32+GSM Modul korrekt über den Sleep und das Senden
> messen.

Und warum kannst du das nicht nacheinander messen?

> Gibt es ein Messgerät das beides kann?

Gibt es (z.B. Keysight 34470A), willst du aber wahrscheinlich nicht 
extra dafür bezahlen, zumal du auch schnell genug ablesen musst. Die 
Strompeaks vom ESP sind immerhin nur wenige Millisekunden lang.

Einfacher wird es wohl mit zwei Stromwandlern in Serie, die du auf dem 
Oszi angucken kannst. Einer mit 2A-Messbereich und einer z.B. mit 5mA 
Bereich. Ein passender nichtlinearer Shunt (R, Diode) über dem 5mA 
Wandler muss dafür sorgen, dass es nicht zu Überlastung und störendem 
Spannungsabfall kommt.

von Tim Schnurz (Gast)


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Multimeter...

von Harald W. (wilhelms)


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Frank schrieb:

> Mein Messgerät muss ich entweder auf den nidrigen oder den hohen Bereich
> einstellen.

Das geht bei praktisch allen Multimetern.

von A. K. (foxmulder)


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Dafür brauchst du entweder ein schnelles Digitalmulimeter ala 
34401A,34461A,DMM6500 oder ein dafür ausgelegtes Netzteil zB. 
66309D,66311B eine Sourcemeter zB. Keithley 2420 oder ein Oszi mit einer 
Stromzange.

Man kann sich ein teures Messgerät aber auch sparen und zB. einen 
Messverstärker zB. einen EEVblog Ucurrent und ein Oszi verwenden, oder 
eine USB Lösung zB. Joulescope.
Überhaupt wird eine solche Frage fast wöchentlich gestellt, wie du 
siehst gibt es 1001 mehr oder weniger gute Lösungen.
Ein Handultimeter wird die Impulse aber sicher nicht darstellen können, 
das muss fast über Software oder integrierte Funktionen (meist nur bei 
neuen teuren Geräten) erfolgen.

Auch sicher nicht verkehrt ist ein selbstbau, Shuntwiderstand und 
Messverstärker + Oszilloskop, das dürfte die weitaus biligste Lösung 
sein.

mfg

von MaWin (Gast)


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Frank schrieb:
> Ich möchte ein ESP32+GSM Modul korrekt über den Sleep und das
> Senden messen.
> Mein Messgerät muss ich entweder auf den nidrigen oder den hohen Bereich
> einstellen.
>
> Gibt es ein Messgerät das beides kann?

Nein.

Das Problem sind ja auch die schnellen Schwankungen. Da müsste man eine 
hohe Samplerate haben. Zudem will man eine konstante 
Versorgungsspannung, nicht 1V drop bei 2A. Selbst ein 3A OpAmp könnte 
keine Kompensation machen, er ist zu langsam und zu ungenau.

Daher nutzt man Methoden der Kondensatorentladung mit nachgeschaltetem 
linearen Spannungsregler. Bewirkt durch dessen Eigenverbrauch zwar auch 
Messfehler, aber geringer als sonst.

Entweder Kondensator aufladen, und gucken wie weit er sich bei einem 
kompletten Zyklus entlädt, oder Konstantstrom zu Nachladen so 
einstellen, dass die Elkospannung über langere Zeit konstant bleibt.

von Wolfgang (Gast)


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MaWin schrieb:
> Zudem will man eine konstante Versorgungsspannung, nicht 1V drop bei 2A.
> Selbst ein 3A OpAmp könnte keine Kompensation machen, er ist zu langsam
> und zu ungenau.

Den Strom könnte man vor dem Spannungsregler messen.

Welchen Zweck, i.e. welche Zeitauflösung muss die Strommessung haben?
Oder geht es gar nicht eigentlich um die aktuelle Stromaufnahme, sondern 
um den mittleren Wert?

von Claus B. (Gast)


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Frank schrieb:
> Ich möchte ein ESP32+GSM Modul korrekt über den Sleep und das
> Senden
> messen.
> Mein Messgerät muss ich entweder auf den nidrigen oder den hohen Bereich
> einstellen.
>
> Gibt es ein Messgerät das beides kann?

Gibt es, Gossen.

https://www.youtube.com/watch?v=BEuls6zXFas

von Wolfgang (Gast)


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Claus B. schrieb:
> Gibt es, Gossen.

Auch das wird sich bei Millisekunden Last-Bursts schwer tun.

von Anja (Gast)


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MaWin schrieb:
> Nein.
>
> Das Problem sind ja auch die schnellen Schwankungen. Da müsste man eine
> hohe Samplerate haben

Doch:

Wenn Geld keine Rolle spielt gibt es auch Meßgeräte die mit 2 MS/s und 
24 Bit abtrasten.
https://www.dewetron.com/product/trion-1620-acc/

Schnelle Schwankungen werden im Allgemeinen durch die sowieso 
notwendigen Abblock-Kondensatoren gepuffert. Dadurch reduziert sich die 
notwendige zeitliche Auflösung.

Ansonsten: es gibt auch Oszis mit mehr als 8 Bit A/D Auflösung.
z.B. das PicoScope 4262 (rauscharm),
https://www.picotech.com/oscilloscope/4262/picoscope-4262-overview

oder eines aus der 5000 er Serie.
https://www.picotech.com/oscilloscope/5000/flexible-resolution-oscilloscope

siehe auch:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Batteriew%C3%A4chter#Nachtrag2:_Strommessung_mit_dem_Oszi

Gruß Anja

von Olaf (Gast)


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> Das Problem sind ja auch die schnellen Schwankungen. Da müsste man eine
> hohe Samplerate haben.

Das ist nicht ganz richtig. Bei allen Bauteilen die einen starke 
Aenderung im Stromverbrauch haben sieht das Datenblatt eigentlich immer 
ein paar kleine Kondensatoren an den Anschluessen und irgendwo noch 
einen 10uF auf der Platine vor. Bei bestimmungsgemaessen Gebrauch wird 
dadurch das Problem etwas entschaerft.
Nach meinen Erfahrungen kann man mit 200khz Bandbreite alles abdecken, 
fuer sehr vieles reicht sogar 50khz.

Von der Kondensator-enlademethode halte ich wenig. Das mag am Ende einer 
Entwicklung ganz nett sein, aber nicht waerend man ein System noch auf 
geringen Stromverbrauch optimiert. Da moechte man halt gerne sehen um 
wieviel Milliampere der Verbrauch ansteigt wenn man etwas bestimmtes 
macht und ob es sich z.B lohnt dort zu optimieren oder nicht.

Die hohe Dynamik ist auch nicht immer so wichtig. Ein Oszi kann auch 
nicht gleichzeitig 10V/div und 10mV darstellen. Mir reicht es bei der 
Strommessung wenn ich einmal die Empfindlichkeit runter drehe und dann 
z.B sehe ob ein Peak bis 50 oder 100mA geht, und dann drehe ich rauf und 
schaue mir die Microamperes an. Wenn dann der Peak an einer Stelle fuer 
5.6ms den Bildschirm verlaesst dann weiss ich ja schon das es dort auf 
64.5mA geht.

Ich gebe es zu, cool waere vielleicht manchmal eine 16Bit Abtastung mit 
200khz und dann koennte man per Software auf Wunsch eine logarithmische 
Darstellung einschalten. Basteln koennten wir uns das doch alle. Aber 
viel wichtiger in der Praxis, zumindest mir, ist die Darstellung auf 
einem normalen Oszi damit ich auf den anderen Kanaelen noch andere Dinge 
sehen kann.
Da schaetze ich es dann auch sehr das ich bei meinem Hameg vorgeben kann 
das
meine selbstgebauten Tastkoepfe/Messverstaerker mA messen und man dies 
so auf dem Bildchirm angezeigt bekommt oder mit dem Cursor ausmessen 
kann.

Olaf

von Wolfgang (Gast)


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Olaf schrieb:
> Die hohe Dynamik ist auch nicht immer so wichtig. Ein Oszi kann auch
> nicht gleichzeitig 10V/div und 10mV darstellen.

Wenn du zwei Messwandler mit unterschiedlichen Messbereichen auf zwei 
Kanälen darstellst und vielleicht nicht gerade einen Faktor 1000 als 
Skalierungsunterschied wählst, geht da schon was.
Der TO müsst sich vielleicht mal äußern, mit welcher Auflösung er die 
0.1mA noch messen möchte - und bitte nicht "so genau wie möglich" ;-)

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