ich möchte den Verlauf des Stromverbrauchs einer Niedervolt-Schaltung bzw. eines Geräts über mehrere Minuten aufzeichnen. Die Stromaufnahme des zur Zeit untersuchten Geräts schwankt, bei 6V Versorgung, zwischen unter 100uA und 1,5A. Ich habe ein Saleae Pro mit Analogeingängen ±10V und 5mV Auflösung. Zur Zeit messe ich den Spannungsabfall über einen 100mΩ Shuntwiderstand, bekomme damit den uA-Bereich aber nur extrem grob aufgelöst.
Wie geht ihr bei so etwas vor? Kennt jemand ein Vorsatzgerät zur Strommessung, das gleichzeitig mehrere Ausgänge bereitstellt, z.B. 1V/A und 1V/mA, so dass man mit zwei Analogkanälen sowohl größere Ströme (gröber) als auch kleinere Ströme (feiner) messen und aufzeichnen kann?
100uA an 0.1 Ohm sind 10uV, das kann man messen, aber kaum mit 1% Genauigkeit, denn das wäre eine 100nV genaue Messung.
Du musst dir also erst mal Überlegen, welche Genauigkeit und welche Auflösung du möchtest.
Dann solltest du erahnen können, dass du nicht der Erste bist, der so was messen will, und nachschlagen, wie andere das machen. Selbst hier im Forum gibt es alle paar Monate einen thread darüber (bloss wie findet man die...).
Üblicherweise nimmt man einen Kondensator aus dem die Schaltung ihren Strom bezieht, und lädt ihn so nach, dass seine Spannung sich nur wenig ändert. Damit hat man schnelle Stromwechsel, schneller als man messen kann, eliminiert, und kann den shunt und seinen Spannungsabfall VOR die Stelle mit nahezu konstanter Versorgungsspannung legen.
Üblicherweise nimmt man einen Kondensator aus dem die Schaltung ihren
Strom bezieht, und lädt ihn so nach, dass seine Spannung sich nur wenig
ändert. Damit hat man schnelle Stromwechsel, schneller als man messen
kann, eliminiert, und kann den shunt und seinen Spannungsabfall VOR die
Stelle mit nahezu konstanter Versorgungsspannung legen.
So wird aber nur die mittlere Stromaufnahme gemessen, nicht aber deren Verlauf, wie es der TE möchte…
Hat das Gerät einen eigenen Spannungsregler, und kommt mit etwas lastabhängig schwankender Eingangsspannung klar? --> Mach den Shunt größer.
Du kannst auch evtl. zwei unterschiedliche Shunts hintereinander setzen, und den für den µA-Bereich mit einer Diode überbrücken. Gibt aber etwas Rechnerei in der Auswertung, weil dein Saleae nur einen gemeinsamen GND für die Analogeingänge hat.
100uA an 0.1 Ohm sind 10uV, das kann man messen, aber kaum mit 1%
Genauigkeit, denn das wäre eine 100nV genaue Messung.
Dieser Hinweis müsste eigentlich reichen, trotzdem noch mal explizit: Es gibt auch "Mess-Shunts" mit z.B. 0.2Ohm, 0.5Ohm. Und man kann die Messspannung am Shunt per geeigneter (OP-)Schaltung auch verstärken...
Max 1.5A an 0.1Ohm, das sind gerade mal 150mV -- keine optimale Aussteuerung der +-10V Saleae Analogeingänge ...
Also ich bin mit meinem Current Ranger sehr zufrieden. Der kann von Nanoampere bis 3A mit Autorange messen. Current Viewer ist das dazugehörige Auswerteprogramm.
https://lowpowerlab.com/guide/currentranger/
Das klingt interessant. Das geht sicher auch mit noch mehr überbrückten
Shunts mit verschiedenen Werten in Reihe. Das probiere ich aus!
Anbei eine Messung. Es wird hier der Stromverbrauchsverlauf einer Wildkamera untersucht. Die Kamera wird hier mit 6,5V statt der eigentlich vorgesehenen 6V versorgt.
Die ersten 35 Sekunden nach dem Einschalten wird ein Menü angezeigt, dann geht die Kamera in den Bereitschaftsmodus mit sehr geringem Stromverbrauch von 80-200uA. Wird eine Bewegung erkannt, so wird ein Foto und danach ein Video von 30 Sekunden Dauer aufgezeichnet. An Schluss wird die Versorgungsspannung wieder ausgeschaltet.
Man kann gut in der ersten Zeile den Strompeak von ~1.1A nach der Bewegungserkennung sehen, in der zweiten Zeile die regulären Verbräuche während des Betriebs, und in der dritten Zeile die Verbräuche im Bereitschaftsmodus.
Während des Strompeaks fallen allerdings für einige 100us bis zu 1V an den beiden Dioden plus 110mV am kleinen Shunt an "burden voltage" ab. Dieses Gerät steckt den kurzen Einbruch weg. In anderen Fällen könnte so ein Ereignis schon einen Brownout auslösen, insbesonders wenn keine künstliche Spannungserhöhung möglich ist.
Denken hat man dir nicht in die Wiege gelegt.
1.5A uber 0.5 Ohm macht 0.75V Spannungseinbruch, so viel wollte er
seiner Schaltung wohl nicht zumuten.
Messtechnik ist wohl nicht so deine Stärke...
Auch 0.75V lassen sich durch einen einfachen Trick 'kompensieren'. Ein geeignetes (gutes) Netzteil kann das - sonst muss man da ein wenig nachhelfen. Braucht man aber meist nicht
Die 12-bit-Auflösung (72dB) des Saleae reichen aber eh nicht: 1.5V/100uA verlangen schon nach 84db; will man 20uA auflösen sind es schon 98dB. Um 2(+) Messzweige, z.B. 2(+) Verstärkerstufen für die Shunt-Spannung, kommt man also nicht rum. Verstärker mit 100nV "Auflösung" (um bei deinem Beispiel zu bleiben) sind zwar nicht trivial, aber - je nach Messbandbreite - beherrschbar.
Mein LNT hat leider keinen separaten Sense-Eingang. Wie würde denn "ein wenig nachhelfen" aussehen? Ein Linearregler zwischen Shunt(s) und DUT? Der verbraucht u.U. ja selbst auch einige uA ...
Wie kurz können da Stromimpulse auftreten? Eine 10µs 1A Nadel im 100µA Umfeld bräuchte schon 1µs Abtastrate für 10% Fehler. Wenn das nur alle paar Sekunden auftritt ist das im Mittel zu vernachlässigen, aber bereits bei 100ms Folgezeit wird der Fehler dominant.
Wenn man den Spitzenstrom mit einem Kondensator auf 1A und akzeptable Anstiegszeit runter bekommt geht ein HP3458A zum messen im 1A (0R1) Bereich.
Mit 10µA Auflösung 1350Rdg/s, mit 1µA 157Rdg/s, mit 100nA 26Rdg/s.
Geht es hier um die Messung des Stromdurchschnitts (analog aufintegrieren) oder um die genaue Höhe des Strompeaks (sehr schnell abtasten).
Beides gleichzeitig bei kleinen Fehler geht nur mit Einschränkung.
Wenn man arm und beduerftig ist, so wie ich, dann baut man selbst.
Lohnt sich auch wenn man Sonderwuensche hat. Mir war es z.B wichtig
potentialfrei zu sein. :-)
Ich hab verschiedene wechselbare Messkoepfe die den Spannungsabfall
an einem kleinen Widerstand messen. Dann ein Operationsverstaerker,
danach analoger Optokoppler (200khz Bandbreite), danach diverse
zuschaltbare Filter.
Und lass dich nicht von den Kondensatornutzern verwirren, die sind nur neidisch dass sie sowas nicht messen koennen und sagen dann immer das man sowas nicht braucht. :-p
Kennt jemand ein Vorsatzgerät zur u
Strommessung, das gleichzeitig mehrere Ausgänge bereitstellt, z.B.
Auf der letzten Embedded war eine (schwedische?) Firma die hatte was in der Richtung, allerdings samplen die direkt und geben es digital in den PC.
Das wuerde mir nicht gefallen da es mir wichtig ist einen zeitlichen
Bezug zu anderen Kanaelen auf dem Oszi zu haben. Dafuer waren sie mit
1000Euro relativ preiswert. Agilent hat ansonsten fuer sowas noch eine
Spezialkiste. Ich meine aber die war so 20kEuro.
Deshalb selber bauen.
Fuer geringere Ansprueche kann man auch einen MAX4080 nehmen. Wenn man da noch
einen LT1615 dran pappt dann kann man sich schnuckelige Tastkoepfe fuer den Oszi bauen. Braucht man aber auch mehrere je nach Messbereich. Bandbreite sind auch so 200khz. Ich kann ja mal ein Bild davon anhaengen.
Da man hier keine analogen Filter hat kann es sinnvoll sein mit dem Oszi zu filtern. Koennen die aber wohl unterschiedlich gut. Mein alter HMO2022 war da besser wie der neue RTB2004.
Aber ich denke mal das kommt fuer die meisten hier aus irgendwelchen Gruenden nicht in betracht. Aber es zeigt immerhin wo die Messlatte fuer Eigenentwicklungen liegen koennte. :-D
Und hier auch noch ein interessantes Bastlerprodukt:
kann man auch einen MAX4080 nehmen. Wenn man da noch
einen LT1615 dran pappt
Das ist mir leider zu kryptisch. Der MAX4080 bezieht sein Ausgangssignal doch gegen GND. Wozu braucht es dann eine negative Versorgungsspannung aus dem LT1615?
Wozu braucht es dann eine negative Versorgungsspannung
aus dem LT1615?
Du brauchst einen Boostkonverter. Wie du im Bild siehst versorge
ich die Probe aus einer 1.5V Zelle. Der MAX braucht aber am besten
15V Versorgung damit er einen weiten Messbereich hat.
Waere man mit weniger zufrieden koennte man auch darauf verzichten und
ihn aus seiner Messchaltung versorgen, allerdings braucht er auch etwas
Strom. Da fand ich es einfacher Problemen aus dem Weg zu gehen indem man direkt eine eigene Versorgung vorsieht.
Man koennte dafuer vielleicht auch eine 9V Batterie nehmen oder diese
sehr kleinen 12V Batterien die im inneren aus Knopfzellen bestehen.
Ich fand aber den Booster eleganter. Ausserdem lag das Teil gerade rum. :)
Noch eine Kleinigkeit. Ganz rechts unten auf dem Bild
seht ihr eine kleine weisse LED die mit 100k an den 15V haengt
und die mich daran erinnern soll den Tastkopf nach dem Tagwerk
auszuschalten. Leider halbiert die auch die Lebensdauer weil
die etwas genauso viel Strom braucht wie der Rest der Schaltung.
An der Stelle kann man dann darueber nachsinnen ob man die LED
fuer sehr wichtig oder totalen Unsinn haelt. Ist sozusagen
eine Frage der Persoenlichkeit. :-D
Der MAX braucht aber am besten
15V Versorgung damit er einen weiten Messbereich hat.
Ah, ok. Ich hab jetzt zwei MAX4080 im Zulauf, und in der Zwischenzeit schon mal mit einem von mehreren hier vorhandenen INA194 rumgespielt. Die INA194 sind bei sehr kleinen Messspannungen zwar wohl nicht ganz linear, aber das fällt auch nur auf weil der Ausgang nicht ganz auf GND herunterkommt. Von den MAX4080 könnte man dagegen u.U. zwei hintereinander schalten ...
Es gibt auch noch den ZXCT1009. Den kann man bei Reichelt bekommen,
er ist etwas schneller, verkraftet aber wohl nur 20V.
Hab ich zwar hier rumliegen, aber bisher noch keine praktischen Erfahrungen
gesammelt.
