Hallo Forum, diverse Arten um Ströme zu messen und diverse IC's sind mir bekannt, die Elektronik sollte nicht das Problem darstellen. Ich suche nach einem Konzept um sinnvoll Strom einer µC gesteuerten Schaltung zu messen. Dies soll sehr fein aufgelöst (µA-Bereich) und in einem längerem Zeitraum (mehrere Tage oder WOchen) passieren. Die Schaltung verbaucht dauerhaft wenige µA Strom, selten wacht der Prozessor auf und erledigt einige Aufgaben, dann fließen ca. 20-30mA. Diese Ströme werde ich in einen Bereich von 0-5V messbarer Spannung skalieren. Mein konkretes Problem ist nun: Ich möchte Wissen/berechnen wieviel Strom meine Schaltung im Mittel benötigt um dann auf die Lebensdauer der Schaltung mit eine Akku- oder Kondensatorladung vorhersagen zu können. Da die Phasen in denen aufgewacht und 20mA verbraucht werden nicht wirklich vorhersehbar sind muss ich über einen längeren Zeitraum messen. Auch gilt es herauszufinden ob die Schaltung z.B. nachts oder am Wochenende öfters aufwacht als tagsüber oder in der Woche (dies hängt von äußeren Einflüssen ab, die ich noch nicht einschätzen kann). Mittels Oszilloskop kann ich nun relativ genau den Stromverlauf in kleinem Zeitfenster bestimmen. Das Aufwachen und Schlafen verhält sich immer gleich variiert aber in der Häufigkeit der Phasen. Mit einer zweiten Schaltung könnte ich nun versuchen möglichst schnelle ADC-Messungen zu machen, habe aber die Befürchtung, dass die Abtastung nicht ausreicht um genau genug zu messen und außerdem eine riesige Menge an Daten anfällt die es zu speichern und danach auszuwerten gilt. Hat jemand Ideen wie ich sinnvoll und schnell ans Ziel komme? Gibt es Schaltungen/fertige IC's die mittlere Ströme messen können (ich denke an Integratoren, die ich dann langsam abtasten kann)? Macht es Sinn mittels Oszilloskop die einzelnen Phasen in denen unterschiedliche Ströme fliessen genau zu vermessen und diese danach mit zweiter Schaltung zu detektieren (Komparator) und nur noch "mitzuzählen"? Laufe ich in eine komplett falsche Richtung und kann meine Batterielebensdauer auch ganz anders bestimmen? Ich hoffe mir kann jemand folgen ;) Danke fürs Nachdenken! Thom
Sowas nennt sich Logger. Den laesst man durchlaufen, der soll aufzeichnen. Bei 30mA Vollausschlag wuerd ich einen 1 Ohm Widerstand nehmen, dann einen mal 100 OpAmp hintendran und das Ganze mit einem 24bitter sampeln.
Bis zum OpAmp läufts bereits, wie gesagt ich kann die Ströme messen. Meine Bedenken bzgl. Abtastun, Datenmenge und deren Auswertung hast du gelesen? Ich habe bereits erste Versuche mit ner 12Bit Adc gemacht. Dabei scheiterte es an der zeitlichen Auflösung. Bestimmte Stromphasen dauern nur ca. 200us oder sogar noch weniger.
Wenn der Verbrauch der einzelnen Phasen gleich bleibt, würde ich das nur binär abtasten: Du wählst einen Shunt und Verstärker so, dass der ausgang in der Schlafphase 0 ist und in der Wachphase 1, bei einem Unterscheid von 2-3 Zehnerpotenzen sollte das recht gut machbar sein. Wenn es ganz genau sein soll, legst du den Ausgang auf einen Interrupt oder Timer compare, ansonsten loopst du einfach nur über eine Loop mit Abfrage. Dazu kommt ein Timer der dir eine gute Zeitbasis gibt. Dann loggst du nur, wenn ein Zustandswechsel auftritt, und in welchen Zustand gewechselt wird. Damit fallen im extrem genauen Fall vielleicht 40 Bit pro Wechsel an, bei mikrosekunden Auflösung reicht das für fast eine Woche. Wenn du verschiedene Phasen mit fixen Verbrauch hast, machst du pro Phase eine Verstärkerschaltung, die genau TTL 1 ergibt: z.B. 3 Verstärker: 0 0 0 -> Schlaf 0 0 1 -> wach, idle 0 1 1 -> wach, rechnen 1 1 1 -> wach, senden
Du kannst auch einen Opamp-Integrierer bauen, mit einem BJT/FET parallel zum Kondensator zum zurücksetzen. Dann kannst du über "längere" Perioden messen (ms?). Das ganze wird dann aber etwas schwierig zum kalibrieren :/
> Hat jemand Ideen wie ich sinnvoll und schnell ans Ziel komme?
Dual Slope Wandler integrieren von selbst,
also die üblichen (Vielfach-)Messgeräte,
oder eben hochauflösenden A/D-Wandler.
Nur darf der Messintervall auch nciht zu lang sein,
weil die Kondensatoren sonst Leckströme verlieren,
also müsste man jede Sekunde oder so die Werte
auslesen, abspeichern, und mitteln.
Als Fertiggerät also ein seriell auslesnbares
Vielfachmessgerät und ein PC, als Selbstbau also
ein (24-bit) Wandler am uC.
Das könnte das sein, was Du suchst: http://www.elv.de/ELV-Gleichstromzauml;hlermodul-GZM-500-(Akku-Monitor-mit-DS-Chip),-Komplettbausatz/x.aspx/cid_74/detail_10/detail2_32586/flv_1/bereich_/marke_ Der Messbereich lässt sich mit mit einem Shunt (10 mΩ bis 9,999 Ω) in einem Bereich von 5,12 mA bis 5,12 A einstellen (0,1Ω ist dabei). Die Erfassung erfolgt mit einer Auflösung von 15 Bit. Die Frage ist nur, ob die zeitliche Auflösung deinen Anforderungen genügt. Da aber nur die mittlere Stromaufnahme von Interesse ist, kann man den Strom auch filtern: Spannungsversorgung -> Messmodul -> Widerstand -> Kondensator (nach Masse) -> Verbraucher Die nächste Frage ist dann noch, ob die Auflösung der Anzeige hoch genug ist, dass sie bei der geringen Stromaufnahme und der gewünschten Messzeit, schon etwas brauchbares anzeigt. Auf dem Bild beträgt die Auflösung 1mAh. http://www.elv.de/Gleichstrom-Zähler-Akku-Monitor-GZM-500/x.aspx/cid_726/detail_32755 Solche Langzeitintegationsmessungen kann man auch mit einem U/f-Konverter (AD654) -> Frequenzteiler -> Zählermodul machen. Der AD654 hat einen Dynamikbereich von 80dB (das entspricht 3μA - 30mA), was für Deine Anwendung auch schon etwas knapp ist. Gruß John
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