Ich möchte den Stromverbracuh einer batteriebetriebenen Anwendung messen. Die Schaltung beinhaltet einen µC. Wenn alles im Sleep-Mode ist werden einige µA verbraucht, in den Aktivphasen je nach Task einige mA. Die Wachphasen sind gegenüber den Sleepphasen kurz. Wie messe ich den mittleren Stromverbrauch bzw. das Integral über den Strom? Welches Messgerät eignet sich dafür? Danke für Eure Beiträge!
Nein, das beantwortet meine Frage nicht. Das ist alles nicht periodisch sondern hängt von vielen Einflüssen ab. Berechnen geht nicht, ich muß messen. Ein Grund dafür ist auch die Nachweisführung. Beim Rechnen werden mir u.U. falsche Annahemn unterstellt. Und wie gesagt, eine Wiederholung erfolgt machmal erst nach Tagen. Ich suche ein Messgerät dafür.
@ Schlau-Meier (Gast) >Wiederholung erfolgt machmal erst nach Tagen. Ich suche ein Messgerät >dafür. Wird schwierig. Man könnte einen UltraCap nehmen und den Spannungsabfall nach X Stunden messen.
Ich habe hier solch ein Multimeter VC960. Damit ginge das. Aber nach zwei Tagen im Logging Betrieb (10.000 Plätze?glaube ich waren das) war dann der Akku leer. Und dann waren auch die Daten weg. So ein Kack! Sonst hätte man das nach excel oder LTSpice oder so ziehen können und daraus Integral bilden können. Ob die Dinger aus dem Modellbau dafür ausreichend genau sind? Lad die mal Logwiew runter. dort stehen die unterstützten Gerät drinn. evtl ist da was bei. Sonst kann man ja mitm Atmega selbst was basteln, was Spannung uns Strom aufzeichnet. oder, oder... Gruß Axelr.
axelr. schrieb: > http://www.logview.info/vBulletin/ http://www.logview.info/vBulletin/content.php?31-devices
Dann hängst du halt einen Kondensator von ein paar µF in die Versorgung hinter dem Strommessgerät. Der mittelt dir dann in Verbindung mit dem Innenwiderstand deines Strommessgeräts die Stromspitzen weg. Den Leckstrom des Kondensators kannst du vorher messen und subtrahieren. Zum Messgerät: Von 1 µA bis 10mA sind doch gerade einmal vier Dekaden, da gibt's doch genug Multimeter mit 4,5 oder mehr Stellen und PC-Schnittstelle. Muss ja nicht gleich ein Agilent 34401A sein.
@ axelr. (Gast)
>http://www.logview.info/vBulletin/content.php?31-devices
Mit so einem Logger ist das Problem nicht gelöst, denn die meiste Zeit
hängt der uC im Sleep und zieht ein paar uA, dann wacht er auf zu zieht,
je nach Programm, für ein paar Millisekunden einige mA. Dieser kurzen
Peaks erfassen die Logger nicht.
Naja, erstens reicht die Samplerate der Multimeter nicht, da die Aktivzeiten ja u.U. sehr kurz sind und zweitens fehlt es natürlich dann im unteren Bereich massiv an Auflösung. Ich bin der Meinung, dass das Gerät ein integrierendes Messverfahren anwenden muß. Ich bin der Meinung ein Multimeter scheidet aus. Andererseits könnte man sowas mal an einem bekannten Versuchsaufbau nachvollziehen - Generator, Widerstand usw.
@ Schlau-Meier (Gast) >im unteren Bereich massiv an Auflösung. Messbereichsumschaltung. > Ich bin der Meinung, dass das >Gerät ein integrierendes Messverfahren anwenden muß. Der Ansatz vom Dennis ist es. GGf. noch eine große Spule in Reihe, um die Stromspitzen noch weiter zu glätten, dann reicht auch eine niedrige Samplerate.
Hi Falk, nochmal, die Aktivzeiten sind kurz (50MHZ; 1000 clock cycles entspricht 20µs) da braucht man keinen Messbereich umschalten. Stell Dir ein µC-Gerät vor, batteriebetrieben. Jetzt steigt der Strom für kurze Zeit schnell an, dann fällt über der Spule eine Spannung ab: U = L dI/dt. Und hier ist dI/dt wirklich groß, da schnell mal von nix auf dann eine LED zugeschalten wird. Die Spannung bricht zusammen und der µC kackt ab. Das geht nicht. Sorry.
Wie willst Du Dein Gerät denn während der Messung versorgen? Wenn Du Deine Batterie verwendest, dann bedenke die Burden Voltage bei der Strommessung. Wenn Du ein Labornetzgerät verwendest, dann nimm eines mit externer Sense-Leitung und häng die Sense-Leitung hinter den R zur Strommessung. Ist ein normaler linearer Spannungsregler am Eingang Deiner Schaltung und damit Teil des DUT? Wenn ja, dann kannst Du den nutzen um die Messung zu vereinfachen: Du erhöhst die Eingangsspannung an den Spannungsregler auf etwas unter dessen Maximum. Das wird vermutlich deutlich mehr sein als Deine normale Batteriespannung. Dann nimmst Du Spule und dicken Kondensator wie von Falk und Dennis vorgeschlagen. Weil der Spannungsregler jetzt wesentlich mehr Drop hat, kann er auch im Einschaltmoment noch gut ausregeln. Der Strom ändert sich nicht, nur halt die verheizte Leistung im Regler. Dimensionierung von Spannung, Spule und Kondensator vielleicht durch ne Messung mit dem Oszi an die genauen Gegebenheiten anpassen. Was Multimeter angeht: Nen Keithley 2000 macht über GPIB 2000 Messungen pro Sek bei 4,5 Stellen. Nen Agilent 34411A kann 50.000. Wenn Du wirklich mit käuflichem Gerät noch schneller kontinuierlich messen willst wird es richtig teuer. Ich glaube aber nicht daß das hierfür nötig ist.
@ Schlau-Meier (Gast) >Hi Falk, nochmal, die Aktivzeiten sind kurz (50MHZ; 1000 clock cycles >entspricht 20µs) Umso besser, ist leicht zu puffern. > da braucht man keinen Messbereich umschalten. Wenn die Kondensatoren das puffern können, ja. > Stell Dir >ein µC-Gerät vor, batteriebetrieben. Jetzt steigt der Strom für kurze >Zeit schnell an, dann fällt über der Spule eine Spannung ab: U = L >dI/dt. Und hier ist dI/dt wirklich groß, da schnell mal von nix auf dann >eine LED zugeschalten wird. Die Spannung bricht zusammen und der µC >kackt ab. Das geht nicht. Sorry. [ ] Du hast LC Filter in der Spannungsversorgung verstanden. Deine Wirkungskette passt nicht. Ein LC-Filter funktioniert sehr wohl und meistens auch sehr gut, wenn er nicht zuviel Güte hat.
Schlau-Meier schrieb: > Nein, das beantwortet meine Frage nicht. Das ist alles nicht periodisch > sondern hängt von vielen Einflüssen ab. Berechnen geht nicht, ich muß > messen. Kein Zweifel. Aber wenn das Verhältnis von Wachzeit zu Schlafzeit nicht wenigstens im Mittel konstant ist, dann ist ein Meßergebnis genauso falsch wie es ein Rechenergebnis ist. > Ein Grund dafür ist auch die Nachweisführung. Beim Rechnen > werden mir u.U. falsche Annahemn unterstellt. Genauso wie beim Messen auch. "Wie können Sie garantieren, daß die Aktivitätsverteilung in Ihrem Meßintervall mit der Aktivitätsverteilung in der späteren Anwendung übereinstimmt?" > Ich suche ein Messgerät dafür. Im Prinzip ist das die Problemstellung "Fuel Gauge". Nur können existierende Lösungen wohl weder die zeitliche Auflösung noch den Dynamikumfang. Wobei man natürlich streiten kann, ob man den Schlafstromverbrauch überhaupt separat erfassen muß. Wenn der Wachstrom um Faktor 100 oder mehr größer ist, kann man getrost annehmen, daß der Schlafstrom zu 100% der Zeit fließt. Wenn der Wachstrom dann auch noch konstant ist, dann würde es reichen, deinen Controller die Länge der Wachphasen protokollieren zu lassen. Prinzipiell würde sich ein analoger Integrator eignen. Einfach den Stromverbrauch deiner Schaltung in eine Spannung umwandeln und in einen Integrator (OPV, Widerstand, Kondensator) füttern. Die Ausgangsspannung des Integrators kann dann ein ADC messen und regelmäßig den Kondensator entladen. Mußt du halt sehen, daß du mit Langzeitstabilität (Leckströme) und Offsetfehler zu Rande kommst. Evtl. auch im Tandem mit deinem Controller: wenn der Controller schlafen geht, legt er den Integrator tot (Kondensator kurzgeschlossen) - so können sich Offsetfehler während der Schlafphase nicht aufsummieren. Nach dem Aufwachen wird zuerst der Integrator wieder freigegeben und summiert i*dt über die Wachphase. Direkt vor dem Schlafen gehen wird die Messung des Integrals ausgelöst und anschließend der Integrator wieder geleert. XL
Wenn du das halbwegs genau erfassen willst dann brauchst du doch nur einen ADC mit ~500ksps. Für die meisten aktuellen Mikrocontroller ist das ein Klacks. Z.B. schafft der Controller auf dem STM32F4discovery Board über 2 MSPS. Also misst du immer schön deinen Strom und addierst die Werte zusammen. Das ist doch einer Stunde programmiert.
Malignes Melanom schrieb: > Wenn du das halbwegs genau erfassen willst dann brauchst du doch nur > einen ADC mit ~500ksps. Für die meisten aktuellen Mikrocontroller ist > das ein Klacks. Mit einem 12-Bit-Wandler schafft er eine Auflösung von 5µA, bei einem Maximalstrom von 20mA. Das ist nicht allzu genau aufgelöst, geht aber noch.
Mit Oversampling und Dithering könnte man auch noch mehr rausholen. Um auf den STM32 zurückzukommen, der schafft 7,2MSPS mit allen 3 Wandlern im Interleave-Modus.
@ Malignes Melanom (mos6502) Flattr this >Mit Oversampling und Dithering könnte man auch noch mehr rausholen. Um >auf den STM32 zurückzukommen, der schafft 7,2MSPS mit allen 3 Wandlern >im Interleave-Modus. Dicke Geschütze auffahren war noch nie sonderlich clever und langfristig erfolgreich. Nachdenken ist angesagt.
So lange man nicht am momentanen Verbrauch interessiert ist, kann ein Filter (RC oder LC mit geringer Güte) den Strom schon etwas glätten. Damit muss der AD-wandler nicht mehr so schnell sein - je nach Filter reicht dann auch so etwas wie 10 Messungen in der Sekunde. Auch kann der Filter die Spitzen beim Strom reduzieren - das hilft vor allem den die Zeiten mit > 1 mA relativ kurz sind und vom Filter unterdrückt werden. Mit einem Superkondensator im Bereich von ein paar F reicht dann auch nur 1 Messung je Sekunde bzw. ein normales DMM. Die Mittelung über noch längere Zeiten geht dann halt digital, ist aber kein Problem mehr, weil die Spitzen fehlen und das DMM genügend Zeit hat den mittleren Strom über einige Sekunden zu Messen. Der Messbereich kann dann auch schon kleiner gewählt werden.
Ulrich schrieb: > Mit einem Superkondensator im Bereich von ein paar F reicht dann auch > nur 1 Messung je Sekunde bzw. ein normales DMM. Da werden dir Leckstrom und Dielektrische Effekte einen Strich durch die Rechnung machen.
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