Kako meriti mikroAmp/nanoAmp potrošnju

[gorankg]

Pa da, bolja je to varijanta. Kod mene za PIC i ne treba stabilizator.
Hvala, idemo dalje sa ovim Nebojšinim mikroampermetrom.

[npejcic]

Sa ovim Pejcicevim uA-metrom i logerom bi se dalo prilicno lepo izlogovati i imao bi se uvid na satnom nivou kada se uracunaju svi pikovi koja je srednja potrosnja. U principu loger je ok ako te zanima neka analiza u detalje, nisam propratio poslednji FW sto je Nebojsa odradio sta je sa time ali ako on moze da pokaze ukupnu potrosnju u proteklom vremenu i da pokaze min i max vrednost struje to je po meni sasvim dovoljno da nema potrebe ni za kakvom daljom analizom niti prebacivanjem podataka na pc.

Da, logovanje je potrebno za potrebe neke detaljne analize, međutim meni vrši posao i to što imamo prikaz jednostavnom računicom prosečne (srednje) struje u dovoljno dugom periodu. Kod GSM-a je veoma bitno koliko često i kojom snagom će da se vrši predaja. Nije moguće raditi tako preciznu računicu, pa sam u tekućem firmware-u ubacio da se računa srednja struja u recimo 48h rada. Ovo mi je bilo sasvim dovoljno da znam realnu potrošnju pri određenom GSM signalu. To je već implementirano u firmwareu, prikaz je na OLED displeju. 

Ono što može bolje, to je da postoji mnogo bolji algoritam za ove potrebe, ali nisam stigao da ga implementiram. Jednostavno nema se vremena. Pisao sam o njemu na nekoj prethodnoj stranici u ovoj temi.

[gorankg]

Dok sam testirao ovaj instrument kao USB dodatak za logovanje, sinulo mi je da za to iskoristim STLink debugger. Ideja je da on direktno skuplja promenljivu koja sadrži vrednost merene struje.
Za logovanje sam iskoristio STMStudio aplikaciju. U podešavanjima za tu ST aplikaciju sam postavio da se u logu beleže samo promene posmatrane promenljive a acquisition rate stavio na maximum.
Nebojšin firmware sam promenio u smislu da je potpuno izbačen displej i ostavljeno samo ono što je neophodno za merenje i računanje.
Merio sam struju kroz PIC16F15313 u raznim modovima rada (najviše me je interesovao SLEEP).
Podaci iz loga iskopirani i prebačeni u excel i tu iscrtan grafik i obavljena računanja za Irms i Iavg.
Formula za Irms  =SQRT(SUMSQ(C:C)/COUNT(C:C)) a za Iavg =AVERAGEA(C:C). Podrazumeva se da su podaci o struji iz loga u koloni C.
Ceo proces je jednostavan a ne zahteva da se piše neka dodatna aplikacija.
Ukoliko nekom treba pomoć, stojim na raspolaganju.

[npejcic]

Jeste da je metod malo neuobičajen ali koliko vidim dobro radi

[mikikg]

Drustvo, da li moze ovaj uredjaj da meri i struju u negativnom smeru?? Za merenje struje praznjenja ali i punjenja?

[npejcic]

Miki, nažalost, uređaj inicijalno nije projektovan za bipolarno merenje struje.
Treba razmotriti da li je moguće uz neku adaptaciju da se omogući merenje struje i u suprotnom smeru.

[mikikg]

Hmm, razumem, odlican je front-end ali mu "samo" fali jos jedan kvadrant ... moze sa nekim LT**** prekidackim-kondenzatorskim kolima da se doda neki S/H, mada to dosta menja koncept i trazilo bi novu verziju plocice, jedino da to bude nova poboljsana verzija uredjaja, koliko vidim na brzinu da se nesto premosti tesko ...

Treba nam "pun most" za merenje i drajvovanje jer je ovo specifican nacin merenja struje, mozda dva uredjaja sa izolovanim napajanjem ili tako nesto ...

Nije strasno, nema veze, onda ce morati stari dobri Analogni instrument da nekako zavrsi posao ... stavicu mu shent za +/-600mA a mozda i prekidac za +/-60mA, to je sve sto mi treba ...

[enaB]

Mozda da iskoristis nesto od ovoga https://www.ti.com/power-management/batt...ducts.html
Ako ti treba za bateriju, meri struju, meri napon, kapacitet, napunjenost....

[mikikg]

Caka je u tome sto vec imam na PCB punjac i zastitu i monitor punjenja ali nisu digitalno poterani, gura in neki Qualcomm BT kontroler i trenutno nemam pretstavu sta se tu desava, tek trebam digitalno da to resavam i upravljam, treba mi samo monitor kad se puni i prazni ...

[mikikg]

Inace taj Qualcomm BT kontroler je uzasno izdrndan za rad, sve je closed-source, dokumentacije samo na "kašicicu" i to jedino kada se plati paprena licenca > 3000$, nemam jos HW debugger, tek treba da mi stigne, skoro 2000$ debugger ...
Jedva se sam se izborio samo potreban alat da dobijem ... tek mi sledi borba sa prepravkom tudjeg Firmware ...

[gorankg]

Iskoristio sam isti metod za merenje struje prilikom gsm poziva pri čemu je poziv odbijen sa druge strane. Na jednu LiPo povezani direktno samo PIC16F15313 i SIM800L.
Datasheet za SIM800L kaže da je Iavg za Voice Call oko 200mA. Kod mene su rezultati nešto niži verovatno zbog toga što nije bilo javljanja.
U Idle modu je struja nekih 20mA što se takođe uklapa je datasheet kaže 18mA za SIM800 i oko 2mA za PIC.
Sledi mi samo provera za oba elementa u SLEEP-u.

[npejcic]

Da li si u mogućnosti da ispratiš koliko meri sam mikrokontroler? Da potvrdimo da li je algoritam za marenje i računanje u uređaju takođe validan?

[gorankg]

Učitao sam tvoj program i merio.
U Idle modu (nakon što se SIM800 nakači na mrežu) očitavanje je 21mA. To se uklapa u ovo moje.
Problem je kada SIM800 krene da zove. Tada nije moguće pouzdano ispratiti očitavanja na displeju jer se sa mog prethodnog grafika vidi kako struja ide u pikovima.
Poslednji ekran gde prikazuješ Iavg takođe nije upotrebljiv za ovaj slučaj iz istog razloga.

Mislim da u tvom programu treba da se doda izbor za početak i kraj merenja ako hoćeš da računaš Iavg pri čemu sve vrednosti sa adc konvertora treba upisivati direktno u flash. Kad završiš merenje pritiskom na taster, vraćaš raw vrednosti iz flasha i računaš.
U nekoj iteraciji razvoja ovog tvog programa ja sam napisao funkcije za upis i čitanje iz flash-a ali to treba sve da se proveri.  Međutim, ja iz dna duše mrzim da se petljam sa korisičkim interfejsima na mikrokontroleru pa sam tu imao problem da krenem dalje.
Kad sam provalio da STLink može sve to da mi da direktno na PC kao i da odatle mogu da startujem i prekinem merenje, ja sam sve prethodno ostavio i krenuo u tom pravcu. Nije Excel alat za ove stvari ali je jednostavno obaviti sav posao kad imaš rezultate merenja na računaru.

[npejcic]

Mislim da u tvom programu treba da se doda izbor za početak i kraj merenja ako hoćeš da računaš Iavg pri čemu sve vrednosti sa adc konvertora treba upisivati direktno u flash. Kad završiš merenje pritiskom na taster, vraćaš raw vrednosti iz flasha i računaš.

Tasterom na meniju gde je Average moguće je da se uradi reset i od tog trenutka se pokreće akvizicija merenih podataka. Algoritam radi merenje na svakih 1ms, sabira ih i usrednjava sa brojem uzoraka u periodu koji je prikazan na displeju.
Ovo je za većinu primena dovoljno po meni. Na to sam mislio kada sam rekao provera algoritma. Iako sam krenuo da implementiram ozbiljniji algoritam umesto klasične aritmetičke sredine, nikako nisam to i završio, nedostatak vremena.
Nema istorije merenja da možeš da odabereš neki drugi period, ali je zgodno za višednevno merenje srednje struje jer je prikazano matematički usrednjeno u celom tom periodu od reseta.

Zašto ovo pitam, pored PC računara koji je svakako najbolja opcija za akviziciju, pregled, skladištenje podataka ovaj uređaj vidim i kao samostali merač koga ostaviš u nekom "podrumu" i meriš realne uslove eksploatacije. Nije uvek pri ruci PC računar.

[gorankg]

Slažem se. Važno je da ima mogućnost samostalnog merenjai a mislim da ću večeras da ugrabim malo vremena pa da uporedim.

[gorankg]

Vrlo slične rezultate daje i tvoj program. Od 60 do 65mA imam za Iavg u zavisnosti od toga kada se startuje pozivanje i kada druga strana odbije poziv, odnosno koliko dugo traje poziv. Nije baš lako uskladiti te termine za obe vrste merenja ali definitivno je to OK.
Probaću još da tvoj metod iskoristim za merenje u trajanju od par dana pošto imam neku aplikaciju koja šalje jednom dnevno SMS.
Voleo bih da imamo više opsega ali to neka bude sledeći projakat 

[ddanijel]

Datasheet za SIM800L kaže da je Iavg za Voice Call oko 200mA. Kod mene su rezultati nešto niži verovatno zbog toga što nije bilo javljanja.

Mogu oni da napisu sta hoce, potrosnja zavisi na prvom mestu od nivoa signala bazne stanice kod tebe i kako ona tebe prima. Shodno tome ukoliko si blizu bazne stanice sim800 emituje sa minimalnom snagom, dok ako si dalje moze da ide i sa punom snagom. Druga bitna stvar je band na kome si zakacen jer na nizem 900MHz bandu moze da emituje sa 2W , dok na visljem 1800MHz sa 1W. Od svih tih stvari izuzetno zavisi potrosnja i samim tim average moze da se razlikuje nekoliko puta tako da nema neke preterane koristi od tog podatka ako uredjaj bude montiran sa slabom pokrivenoscu signalom jer ce potrosnja biti nekoliko puta veca nego kod tebe gde verovatno imas dobar signal.
Ono sto je bitno i najvaznije u celoj prici je standby/sleep mode u kome modul i dalje normalno moze da prima sms, pozive itd , a trosi smesno malo.
Moj primerak koji sam testirao trosi 0.8mA i povremene ima pikove sa visokom potrosnjom kada se periodicno javi mrezi da je i dalje konektovan.
Ono na sta treba obratiti paznju kod pisanja softvera je da mcu mora periodicno da proverava i forsirano salje ponovo modul u sleep. Ja sam za test imao uradjeno da modul i mcu posle 30sec odu u sleep ali neki od eventa spolja preko gsm je znao da probudi sim800 i da ostane van sleep i umesto da trosi 0.8 nadjem ga da trosi 20mA konstantno. Sve u svemu malo sam se igrao da bih ustanovio tacno koji je sled dogadjaja koji uspe da ga probudi, a da on na "ring" pinu ne generise event koji bi probudio i mcu, to mi je ostalo nejasno, a izuzetno retko se desavalo, tipa 1 u par dana.
Ako se dobro projektuje sa jednom LiIon 18650 od 3000mAh moze glatko da gura 30 dana sa slanjem nekoliko sms svakog dana.

[npejcic]

Vrlo slične rezultate daje i tvoj program. Od 60 do 65mA imam za Iavg u zavisnosti od toga kada se startuje pozivanje i kada druga strana odbije poziv, odnosno koliko dugo traje poziv. Nije baš lako uskladiti te termine za obe vrste merenja ali definitivno je to OK.
Probaću još da tvoj metod iskoristim za merenje u trajanju od par dana pošto imam neku aplikaciju koja šalje jednom dnevno SMS.
Voleo bih da imamo više opsega ali to neka bude sledeći projakat 

Gorane, hvala na utrošenom vremenu za testiranje.
Mislim da je test uspešan, merenja i aproksimacija su prihvatljiva.

Datasheet za SIM800L kaže da je Iavg za Voice Call oko 200mA. Kod mene su rezultati nešto niži verovatno zbog toga što nije bilo javljanja.

Ako se dobro projektuje sa jednom LiIon 18650 od 3000mAh moze glatko da gura 30 dana sa slanjem nekoliko sms svakog dana.

Moj neki maksimum koliko sam uspeo da optimizujem potrošnju je sledeća platforma:
STM32F051, Quectel MC60, buck-boost fiksiran na 3.8V izlaznog napona, baterija neka kineska no-name 3000mAh
Najduže trajanje baterije u ruralnim uslovima je 22 dana. Uređaj šalje jednom dnevno GSM raport, uvek je online, korisnik može u bilo kom trenutku da pošalje upit
SMS-om da dobije informaciju istog momenta.

Iako je ciljano 30 dana, ipak u realnosti to nisam uspeo da "dobacim" sa 3000mAh.
Napominjem da je zahtev bio da je GSM modul non-stop na GSM mreži

[gorankg]

Datasheet za SIM800L kaže da je Iavg za Voice Call oko 200mA. Kod mene su rezultati nešto niži verovatno zbog toga što nije bilo javljanja.

Mogu oni da napisu sta hoce, potrosnja zavisi  na prvom mestu od nivoa signala bazne stanice kod tebe i kako ona tebe prima.

Potrošnja nekog tako koncipiranog uređaja je prilično jasna, pisali smo već u temi o tome. Ideja ovoga je bila da potvrdi rad Nebojšinog instrumenta i upotrebljivost za neka ovakva merenja a istovremeno i specifikacije po datasheet-ovima.
Ako me sećanje služi, još na početku sam pisao o ideji da uređaj treba da ima mogućnost da hvata događaje sa sistema koji ispituje a ne da bude samo prosto logovanje struje. Posle sam našao da Nordic ima sličan takav kit (zove se PPK II) i dao sam i link na specifikacije. Taj njihov kit ima 5 opsega merenja i nije preterano skup. Može da se mazne još koja ideja od njih a najviše bih voleo kad bih uspeo da nateram njihovu aplikaciju da radi sa ovim Nebojšinim hardverom.

Pošto je tvoj i moj hardver i koncept gotovo identičan, baš ću da obratim pažnju na to što si napisao da se SIM800L probudi bez RING signala i krene da vuče oko 20mA. Hvala za info!

[ddanijel]

Ovo za sim800 i eventualni izlazak iz sleep bez ring signala posto mi se to desilo dok je prototip jos bio na zicama nije iskljuceno da je dolazilo do dovoljno velikog pada napona kada krene komunikacija da izazove reset sim800 , a da izostane ring . Tako da to sto sam napisao juce treba uzeti sa rezervom, ali svakako nije lose imati na umu da mozda postoji neki potencijalni gsm event koji bi probudio sim800 bez da on "obavesti" susedni mcu. Posle kada sam napakovao pcb i sve bilo kako treba modul nije bio dovoljno dugo kod mene da bih dalje detaljno testirao. Pre toga na zicama je kod mene radio oko 4 nedelje.
Ovo Nebojsa sto je napisao iznad za 22 dana je solidno pogotovu ako se uzme u obzir da je koristio dc-dc pretvarac koji kao prvo ima gubitke u pretvaranju napona, a drugo zasigurno i lepu mirnu struju jer je tesko napraviti kvalitetan pretvarac koji moze u piku da izgura 2A, a da u rezimu male potrosnje trosi recimo 100uA. Ja sam isao bez ikakvog pretvaraca jer smatram da je sim800 idealni kandidat za direktno povezivanje na litijum punjive. Najvise mu odgovaraju LiPo jer mu je radni opseg 3.4 - 4.35v , ali i LiIon moze da prodje samo sto poslednjih 15-20% kapaciteta mozda ostane neiskoristeno posto su one i na ispod 3.4v upotrebljive sve do realnih 2.9v i u tom delu im zaostane jos oko 15% kapaciteta.
Nadam se da ne smeta ovo iako nije tesno vezano za merenje i merac iz naslova teme ali smatram da su korisne informacije pa eventualno ako bude jos sta moze i da se par nekih mojih pisanja pomeri u zasebnu temu vezanu za sim800.