Kako meriti mikroAmp/nanoAmp potrošnju

[npejcic]

Društvo, možda malo skrećem sa teme, da li neko ima provereno rešenje odnosno preporuku kako meriti mikroAmp/nanoAmp potrošnju nekog uređaja u dužem vremenoskom periodu?

Recimo trenutno radim neki low-power uređaj sa GSM-om, koji većinu vremena provodi u Sleep modu, (potrošnja je tada dinamična jer GSM troši impulsno od 2-5mA). Klasičan unimer meri samo trenutno merenje struje a ovde bi bilo potrebno da se izmeri neka srednja potrošnja u nekom periodu od par sati, dana itd...

Dodatno problem postoji i kada se uređaj pokreće da radi i da se GSM registruje na mrežu tada je potrošnja velika (par stotina mA), pa ako se koristi opseg mikroA na unimeru, redni pad napona na internom šantu bude prevelik i uređaj se ugasi jer napajanje je baterijsko 3.7V dok je radni opseg GSM modema je do nekih 3.3V DC.

Ako nema zgodnog rešenja, da li je neko zainteresovan da ga sami izradimo? Ja imam dobru volju, već sam nešto i razmišljao kako da se uradi... ali trenutno sam u debelom nedostatku vremena

Ako postoje zainteresovani, možda malo i ubrzam razvoj

Sve više uređaja će biti napajano baterijski za potrebe telemetrije (IoT) a ovo može biti zgodna alatka za tako nešto.

P.S. Ovde postoji primer kako uraditi analogni deo sa potrebnim opsezima, a onda ćemo "lako" da uvedemo u neki MCU da integrali i sabira srednju potrošnju struje...
http://www.eevblog.com/files/uCurrentRev5schematic.pdf

P.S.S. Ovo mi malo preskupo a verovatno jeste to što meni treba
https://www.tek.com/tektronix-and-keithl...lies/2281s

[branko tod]

Kako napajanje imaš za merni deo?

Možda je bolje da otvoriš odvojenu temu!

[npejcic]

Može da bude iz izvora napajanja sa mreže 230V, da sada ne komplikujemo preterano priču. Cilj je da se što bolje aproksimira "proračun" trajanja baterije ali kako bi se to dobilo potrebno je da za početak što realnije sagledamo/izmerimo potrošnju (dinamična je) baterijskog uređaja koji dok traju merenja može da se napaja i iz mrežnog napajanja.

U pravu si, bolje je da ovo ide u posebnu temu.

Molim administratore da prebace od posta #5 u novu temu, predlažem naziv: "microAmp za merenje potrošnje baterijskih uređaja"

[branko tod]

Kada prebace da ti onda napišem moje viđenje.

[npejcic]

Hvala unapred.

[mikikg]

Slede postovi ...

[branko tod]

Moj predlog je sledeći:
1. merenje struje sa sklopom "zero burden current uA meter". Takav sklop NEMA pad napona na
mernom otporniku  u širokom dijapazonu merenja. Mogao mi na izlazu iz takvog sklopa da imaš
za 1uA 1mV, a na 10 mA 10V, pri padu napona od 0 V. Tipičan primer sklopa:

2. arhiviranje vrednosti se radi sa konvertorom "voltage to frequency",sa recimo LM331. On ide bez
problema i preko 50kHz. ako odradiš da ti je 1mV 10Hz, prostim brojanjem ukupnog broja impulsa
dobijaš ukupnu potrošenu struju.

[Dragan100]

http://www.alternatezone.com/electronics...rticle.pdf
https://www.digikey.com/reference-design...nsing/2637

[Macola]

Branko tod,

Ideja sa zero burden (IV konvertor) je i meni prvo pala na pamet ali tu postoji jedan problem - trebaće mu audio power op-amp da pokrije od nekoliko uA do nekoliko stotina mA koje je Nebojša pomenuo u aktivnoj fazi naprave. Struju koja se meri op-amp mora pokriti kroz R1.

Moglo bi se na taj način pokriti poprilično dinamike uz napajanje power op-ampa sa nekoliko desetina volti i snage na R1 reda desetina vati, ali se to ne isplati i opet nije neki poseban dinamički opseg, tj. ne pokriva Nebojšine potrebe.

Inače, prenos sa LM331 ima baš veliki dinamički opseg.

Dragan100,
Treba mu autoranger da bi pokrio to što želi izmeriti. Ne može ručno da menja opsege jer mu se može DUT uključiti bilo kad.

Npejcic,

Poledaj LT aplikacionu notu AN105. Tu imaš nekoliko primera autorangera za dva opsega struje.
Uz malu promenu veličina šentova možeš podesiti opsege za tvoje potrebe.
Dva opsega verovatno pokriva pokriva dinamički raspon koji si tražio.
Imaš i od Texas tidu033 aplikacionu notu, gde gain možeš menjati iz MCU, koristeći neki elektronski prekidač poput 4066 umesto dip-sw.

P.S.

Evo ti i neki moj autoranger koji smo razvili Prasimix i ja. Pokriva tri opsega, pa izmeni i iskoristi šta možeš.


  Autoranger_4.asc (Size: 13,49 KB / Downloads: 20)


  Autoranger_4_plot.pdf (Size: 13,95 KB / Downloads: 43)

[Gosha]

Informaciju o prosecnoj potrosnji nekog uredjaja sa baterijskim napajanjem mozes dobiti i merenjem vremena za koje se baterija isprazni od stanja kada je puna npr 4,2V do stanja kada je potpuno prazna recimo 2,8V ili koliko je vec dozvoljeno za upotrebljenu bateriju. Podelis kapacitet baterije sa tim vremenom i imaces prosecnu potrosnju struje za to vreme puta srednji napon recimo 3,3V i to je to. Nije bas precizno
ali veoma jednostavno jer se merenje svodi samo na pracenje napona na bateriji.
Ako treba bas precozno onda autorange A-metar ili Log konvertor.

[branko tod]

Mikroelektronika prodaje gotov sklop sa MCP39F511A, koji se koristi kao kućni vatmetar.
Za njega kažu da ide i na AC i na DC, pa ne bi bilo loše malo pogledati podatke. On ima
garantovani merni opseg  4000:1 uz tačnost od 0,1%. Po grafikonu ide i do 1:50.000 uz
tačnost od 0,25%! A ima i komunikaciju sa pametnim kolima.



https://www.mikroe.com/pwr-meter-click
https://download.mikroe.com/documents/da...asheet.pdf

Macola, ništa ja ne mogu da vidim od te tvoje šeme.

[Braca]

Branko, vreme je da instaliraš LTspice .

[ddanijel]

Informaciju o prosecnoj potrosnji nekog uredjaja sa baterijskim napajanjem mozes dobiti i merenjem vremena za koje se baterija isprazni od stanja kada je puna npr 4,2V do stanja kada je potpuno prazna

Problem je sto se takvi uredjaji projektuju da funkcionisu vise meseci / godina sa 1 baterijom (punjivom ili ne svejedno) tako da bi preporuceni sistem merenja zahtevao mozda i par godina dok bi se doslo do podataka na taj nacin.
Svakako na slican nacin bi moglo da se meri ali u varijanti za koje vreme se baterija isprazni sa 4.000 na 3.950 , ali bi i to zahtevalo vise dana/nedelja, sto zavisi od uredjaja i potrosnje, plus na taj nacin u kalkulaciju ulazi i samopraznjenje baterije.
Mislim da ne treba bezati od varijante merenja standardnom metodom preko shunt otpornika i ogranicenim padom napona . Mozda bi mogla varijanta 2 redna shunta , jedan male vrednosti za merenje struja reda 1A , a drugi velike vrednosti ali bajpasovan sa shotky diodom, tako da kada dodje do velike potrosnje dioda ogranici pad napona na tom shuntu na 0.15v sto bi moralo da bude prihvatljivo. Sa oba shunta uzeti napone, uvesti u 2x dif amp i sa njihovih izlaza na neki mikrokontroler koji bi to preko svog AD merio obe vrednosti, sabirao i pravio matematiku. Mcu konstantno meri preko AD napone za oba opsega i softverski se lako definise i detektuje ako onaj za niske struje ode u kliping i u tom momentu se validni parametar uzima vrednost iz opsega za vecu struju. Na taj nacin nikakvo preklapanje nije potrebno, samo malo softvera.

[branko tod]

Branko, vreme je da instaliraš LTspice .

Braco, potpuno si u pravu. Evo da objavim javno molbu da tražim neku
dobru dušu da mi instalira i popravi sve softvere i računare koje imam.
Ja sam sve više i više dobro obrisana tabula rasa.

[Macola]

Informaciju o prosecnoj potrosnji nekog uredjaja sa baterijskim napajanjem mozes dobiti i merenjem vremena za koje se baterija isprazni od stanja kada je puna npr 4,2V do stanja kada je potpuno prazna

Mozda bi mogla varijanta 2 redna shunta , jedan male vrednosti za merenje struja reda 1A , a drugi velike vrednosti ali bajpasovan sa shotky diodom, tako da kada dodje do velike potrosnje dioda ogranici pad napona na tom shuntu na 0.15v...

Ddanijel,

Problem je u tome što nećeš naći šotki diodu sa padom manjim od 400mV pri par stotina mA kad proradi DUT modul.
Čak i da staviš neku za 25A pad napona će ti biti preko 250mV.
To je preveliki pad napona za neku baterijsku napravu i onda uslovi potrošnje te baterije gube validnost. Osim toga se može desiti da ne proradi DUT pri takvom padu napona.
Šent za manje struje se mora bajpasovati neki mosfetom sa nekoliko milioma Rds_on, kad se pređe u rang veće potrošnje.

[ZASto]

Nisi baš toliko postao krečana .
Svučeš LTspiceXVII i instaliraš.
Ne boli

[Macola]

Nebojša,

Važno pitanje za tebe:
- da li su ti od interesa pojedinačna merenja sleep struje i vršne struje kod aktivnog moda ili samo osrednjena vrednost u nekom periodu (dan, nedelja, mesec) radi izračunavanja veka baterije?

[vojinilic]

Nebojsa,

ja sam takve situacije radio pomocu osciloskopa i strujne sonde. Na strujnu sondu namotam toliko navojaka da mogu da registrujem zeljenu struju (kom mene je minimalna rezolucija 10mA). Tada logujem podatke sa strujne sonde i izmerene vrednosti delim sa brojem navojaka. Kada dobijem profil struje u razlicitim situacijama, onda racunski izracunam koje je vreme rada uredjaja sa datom baterijom. Nisam nikada imao nA potrosnju. Minimum ni je bio 7uA, a kao sto si rekao prilikom ukljucenja GSM-a imao sam zestoke pikove.
Pitanje je samo kakav osciloskop imas i da li imas strujnu sondu.

Pozdrav

[branko tod]

Nisi baš toliko postao krečana .
Svučeš LTspiceXVII i instaliraš.
Ne boli

Dođi na kafu i ponesi programe. A što se kreča tiče,
okrečio sam ceo voćnjak i još ga je ostalo ohohooo.

[Macola]

Recite mi šta je pretpostavljena sleep potrošnja i koliki su pretpostavljeni pikovi struje tokom aktiviranog GSM i u kom trajanju.

Trebaju mi makar okvirne vrednosti.
Nisam nikad koristio te module ali sam slične stvari imao nekad kod korišćenja zig bee mreže sa baterijskim pogonom.
Možda se upeca nešto iz matorih arhiva...