Wie der Titel sagt suche ich nach einer Möglichkeit den Stromverbrauch eines Mikrocontrollers (MSP430) zeitaufgelöst mit einem Oszilloskop zu messen. Je nach Low Power Mode erwarte ich einen Stromverbrauch zwischen 1 µA und 1 mA. Die gängigste Methode scheint die Messung über einen Shunt zu sein. Mich würde interessieren mit welcher Schaltung man diese geringen Spannungsabfälle über dem Widerstand am besten misst. Nimmt man da eher einen Instrumentenverstärker wie den INA128 oder eher einen Current Sense Amplifier wie z.B. den MAX4376? Wobei die Current Sense Amplifier anscheinend nicht gerade eine große Verstärkung haben. Wie groß dürfe der Shunt denn sein? Wäre die Größenordnung 100 - 1000 Ohm in Ordnung? Gibt es vlt. noch andere Ansätze zur Strommessung? Wünschenswert wäre einen Auflösung von 1µA und eine zeitliche Auflösung von etwa 10 ms. Viele Grüße, Simon
Weshalb so kompliziert? Oszis können Millivolt über einem Widerstand direkt messen, zumal hier der 1:1 Tastkopf einsetzbar ist. Wenn du in Phasen messen kannst, dann nimm verschiedene Widerstände, einen für die µA im Sleep, einen fürs mA wenn aktiv. Im Niedrigstromfall mit Schottky-Diode parallel, damit der µC bei Aktivierung nicht verhungert.
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Die Schottky-Diode ist ne gute Idee! Im LPM3 z.B. braucht der MSP430 ca. 1.6 µA das wären bei 1 kOhm 1.6 mV. Ich bezweifel, dass man das auf dem Oszi vom Rauschen unterscheiden kann :-/
Messverstärker für kleine Ströme: https://eevblog.myshopify.com/products/ucurrent Wie gut der funktioniert kann ich nicht sagen, ich habe keinen. Wenn man ein bischen auf der Seite rumstochert sollte man auch was zur Schaltung finden, zumindest zur Vorgängerversion des Geräts.
Ui! Danke für den Link! Das sieht ja mal richtig schick aus das Teil! Und für 80$ ja eig. echt noch erschwinglich! Ne Current Probe fürs Oszi kostet ja ein vielfaches!
@Simon Heller (simon12) >Die Schottky-Diode ist ne gute Idee! Im LPM3 z.B. braucht der MSP430 ca. >1.6 µA das wären bei 1 kOhm 1.6 mV. Ich bezweifel, dass man das auf dem >Oszi vom Rauschen unterscheiden kann :-/ Sowas ist eher schwierig messbar. Mach es einfacher. Schalte während der aktiven Phasen ein IO-Pin auf HIGH und kurz vorm Schlafen gehen wieder LOW. Damit kann man deutlich einfacher und praktisch ausreichend genau messen, wann die CPU aktiv ist dementsprechend Strom braucht. Der Strom während der aktiven Phase bzw. im Sleep Mode ist annähernd konstant und kann direkt mit einem DMM gemessen werden.
Tilo Renz schrieb: > Messverstärker für kleine Ströme: > https://eevblog.myshopify.com/products/ucurrent Kann man auch selber bauen: http://alternatezone.com/electronics/ucurrent/
...-. schrieb: > Tilo Renz schrieb: >> Messverstärker für kleine Ströme: >> https://eevblog.myshopify.com/products/ucurrent > > Kann man auch selber bauen: > http://alternatezone.com/electronics/ucurrent/ Die Schaltung ist auch auf Daves Seite original verfügbar. Ich habe mir das teil leicht abgewandelt nachgebaut. Dabei begrenzt ein OP+FET die Shunt-Spannung auf ca. 20mV, so dass bei Umschaltung im Aktiv-Modus nichts passiert. Funktioniert ohne zu schwingen etc. :-) Funktioniert dadurch natürlich nur noch für unipolare Ströme.
Nimm eine Spannungsregelung mit MOS-Opamp und MOSFET als Stellglied. An der Source des MOSFET entsteht die gewollte Betriebsspannung. Der Drainstrom kann dann mit relativ großen Sensor-Widerständen oder mit Multimeter gemessen werden.
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Peter R. schrieb: > Nimm eine Spannungsregelung mit MOS-Opamp und MOSFET als Stellglied. An > der Source des MOSFET entsteht die gewollte Betriebsspannung. Der > Drainstrom kann dann mit relativ großen Sensor-Widerständen oder mit > Multimeter gemessen werden. Was du beschreibst ist ein "Labor-Netzgerät". Das Problem die "Sensor-Widerstände" bei Lastwechsel schnell umzuschalten bleibt bestehen. Der Regel- und Mess-Strombereich ist idR eins.
> ... bei 1 kOhm 1.6 mV ...
Nimm 10 K.
Ansonsten: Mikroampere messe ich mit einem Multimeter. Geht ohne
Probleme.
Danke für eure Tipps! Spur schrieb: > Ansonsten: Mikroampere messe ich mit einem Multimeter. Geht ohne > Probleme. Das geht leider nicht zeitaufgelöst und wie schon oben beschrieben beim wake-up resetet der Mikrocontroller weil der Spannugnsabfall am Shunt zu groß ist. Ich denke das µCurrent Projekt ist der richtige Ansatz allerdings würde ich das ganze für meine Anwendung auch etwas modifizieren. Ich würde vlt. einen OPV mit 12V Versorgungsspannung Single Supply nehmen und einen Shunt von 1 Ohm verwenden. Dann käme ich mit einer Verstärkung von 100 auf 10mV/µA. Das sollte mim Oszi problemlos messbar sein. Jemand einen Tipp für einen Präzisionsverstärker mit 12V Versorgungsspannung. Sind negative Ströme problematisch beim Single Supply? Marius S. schrieb: > Ich habe mir das teil leicht abgewandelt nachgebaut. Dabei begrenzt ein > OP+FET die Shunt-Spannung auf ca. 20mV, so dass bei Umschaltung im > Aktiv-Modus nichts passiert. Funktioniert ohne zu schwingen etc. :-) Hättest du mir dazu vlt. einen Schaltplan? Das scheint mir effektiver als eine Schottky-Diode mit 0,3V Abfall.
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Marius S. schrieb: > Was du beschreibst ist ein "Labor-Netzgerät". Das Problem die > "Sensor-Widerstände" bei Lastwechsel schnell umzuschalten bleibt > bestehen. Nix Labor-Netzgerät. Im Drain lässt sich der Messwiderstand oder der Messbereich des DVM umschalten ohne Auswirkungen auf die Source-Seite. Der opamp in der Skizze dürfte für die Schaltung ungeeignet sein, war halt irgendwas für die Skizze geeignetes aus der Bibliothek. Man sollte da schon einen mit MOS-Eingang haben und bei v=1 darf der auch nicht schwingen.
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Es sind hier zwei Probleme zu lösen: 1. man braucht eine Art umschaltbaren Shunt, um sowohl kleine Ströme (Sleep) als auch größere Ströme mit guter Auflösung messen zu können. 2. man muß schnell genug messen, damit man auch kurze Aktivphasen des µC noch sicher erwischt. Für 1. paßt die Schaltung von Peter (https://www.mikrocontroller.net/attachment/224836/Kontakt2.png) schon gut. Statt des DMM im Drainzweig würde ich zwei Shuntwiderstände in Reihe unterbringen: einen niederohmigen für den Strom in Aktivphasen und einen hochohmigen für den Strom im Schlafzustand. Der hochohmige Shunt muß mit einer Diode (je nach Dimensionierung: Z-, Si-, Schottky-) überbrückt werden. Die Spannung an den Shunts greift man geeignet mit OPV ab (Instrumentenverstärker, Subtrahierer, etc.) und füttert sie in zwei Kanäle eines ADC. Man könnte die Shunts z.B. auf 200mV Endwert dimensioneren. Sei der maximale Wachstrom 100mA, dann nimmt man 2R für den niederohmigen Shunt und 2K für den hochohmigen. Die 2K überbrückt man mit einer normalen Si-Schaltdiode (1N4148 reicht). Ein 10-bit ADC schafft dann 100µA/LSB für den Hochstromkanal und 100nA/LSB für den Niedrigstromkanal. Bei 100µA überlappen sich die Meßbereiche der beiden Kanäle. Für 2. würde man einen µC mit schnellem internen oder externen ADC bemühen. Die Daten kann man dann wahlweise intern integrieren und anzeigen. Oder auf ein Speichermedium schreiben. Oder über eine geeignete Schnittstelle zu einem PC senden. Die Zusammenführung der beiden Meßwerte macht man dann per Software. Sobald der Niedrigstromkanal in Sättigung geht, ignoriert man dessen Wert einfach. Anders herum zieht man den Niedrigstromkanal zu Rate, wenn der Hochstromkanal 0 mißt. Wenn man die beidem Meßbereiche mehr überlappt, kann man bei der Auswertung natürlich noch mehr tricksen. XL
Gibt es den µCurrent irgendwo in €uropa zu kaufen?
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Guten Abend zusammen, als Diskussionsgrundlage habe ich mal einen Schaltplan gebastelt wie ich das µCurrent-Gerät abwandeln würde. Wie oben schon beschrieben hätte ich gerne einen höheren Ausgangsspannungsbereich weshalb ich das ganze mit einem 12V Labornetzteil betreiben würde (alternativ mit einem 9V-Block). Zudem ist bei meinen Anwendungen die Stromrichtung bekannt weswegen ich mir die symmetrische Versorgung gespart habe. Als Präzisionsverstärker würde ich den TLC2652AC von TI verwenden da er den Spezifikationen des MAX4239 in Sachen Offset und Biasstrom am nächsten kommt allerdings bis 16V betrieben werden kann. Wie die Kapazitäten beim TLC2652AC dimensioniert werden habe ich allerdings noch nicht rausgefunden :-/ Wie lupin vorgeschlagen hat würde ich gerne bei überschreiten eines Spannungsabfalls von 20 mV am Shunt über einen PMOS die Shunt-Widerstände kurzschließen. Der PMOS wird dabei über einen Komparator gesteuert. Oder würde sich hier vlt. ein Schmitt-Trigger eher anbieten? Als OPV für den Komparator hätte ich einen OP90 verwendet weil der hier noch rumfliegt. Gibt es Empfehlungen für den PMOS? Würde mich über Verbesserungsvorschläge zur Schaltung freuen evtl. ist es ja auch totaler Mist ;-) Und sorry für die vielen Schalter, hab bei eagle auf die Schnelle keinen Slide Switch mit 3 Stellungen gefunden. Gruß, Simon
Hier noch ein anderer Lösungsansatz: http://www.dorkbotpdx.org/blog/paul/measuring_microamps_milliamps_at_3_mhz_bandwidth Der nimmt einen kleinen Shunt und einen ziemlich stark verstärkenden und dennoch schnellen Opamp.
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