Hallo Miteinander Bei IOT Projekten habe ich öfters das Problem dass ich zwecks Laufzeitabschätzung den Stromverbrauch von diversen Komoponenten genau messen muss. Das gestaltet sich aber schwierig, da die zu messendem Ströme sehr klein sind (uA bis einige mA) und auch noch Impulsförmig bzw. mit schnellen Flanken. Wie misst man so etwas mit Bordmitteln? Gibt es hier einen Trick? DC Power Analyzer kenne ich. Fällt jedoch aufgrund von fehlendem Budget weg.. Vielen Dank
Giesser schrieb: > Wie misst man so etwas mit Bordmitteln Gar nicht. Giesser schrieb: > Fällt jedoch aufgrund von fehlendem Budget weg.. Tja. Ein Weg ist ein geladener Kondensator und nachgeschalteter low-IQ Linearregler. Man beobachtet die Entladespannung über die Zeit, subtrahiert ggf. Leerlaufverbrauch des Reglers und dividiert Eigenstromverbrauch (pro 100mA Lasstrom braucht der Regler 1mA oder so). So hat man wenigstens die integrierten Stromverbrauch.
Wenn Du keine sehr große Dynamik brauchst, dann würde ich schauen ob Du es mit einem Transimpedanzverstärker hinbekommst. Wie genau soll es denn werden?
Was hast Du denn als "Bordmittel"? So ganz spontan, würde ich die Spannung eines Shunts integrieren. Dabei Genauigkeitsanforderungen und Möglichkeiten berücksichtigen. Genaue Kondensatoren bzw. deren genau Vermessung ist andererseits auch nicht so einfach. Was kannst Du mit Deinen Mitteln am genauesten messen?
BlaBla schrieb: > Beitrag "Strommessung sehr kleiner Ströme" Auch nicht schlecht. Wenn man so einen Transimpedanzverstärker aufbauen kann ... Leider funktioniert nur noch der eine Link: http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/opitov/opitov.htm
> DC Power Analyzer kenne ich. > Fällt jedoch aufgrund von fehlendem Budget weg.. Tja, ist schon kacke wenn man arm ist. :-D Relativ einfach geht es mit einem MAX4080 oder aehnlichen von anderen Herstellern. Der hat eine Bandbreite von 250khz. Das reicht normalerweise aus. Ich parametrier denso auf 10mA/1V oder 100mA/1V. Damit kannst du z.B 150mA maximal aufloesen und 10uA kommen gerade so aus dem Rauschen raus. Das ist sehr interessant weil man so fuer jeden Funktionsaufruf im Mikrocontroller sehen kann was da gerade an Leistung gezogen wird. Olaf
Wenn es nur um den Gesamtstrom geht: Analog-Integrator mit folgendem Komparator für den Reset und einen Zähler für die Anzahl der Resets. Ist auch kalibrierbar.
Mit arm hat das nicht viel zu tun.. 12k lohnen sich für den gelegentlichen Gebrauch einfach nicht.. Boardmittel: Diverse Oszis, Spekki bis 3 GHz, Stromzangen, Elektronische Last, 6.5 Digit Tisch DMM.. Ein Integrator scheint sinnvoll! Kann man den über mehrere Stunden laufen lassen? Das Problem ist nicht so sehr das Messen der kleinen Ströme, sondern das korrekte Erfassen det Impulse bzw. deren Umrechnung in einen RMS Wert.. Wie verlässlich ist hier eigentlich die RMS Messfunktion bei Ozis? (R&S)
Den nichtlinearen Spannungsabfall an einer Diode kann auch verwendet werden.
Giesser schrieb: > Das Problem ist nicht so sehr das Messen der kleinen Ströme, sondern das > korrekte Erfassen det Impulse bzw. deren Umrechnung in einen RMS Wert.. Erfasse die Werte als Zahlenkolonne und gib sie in LTspice ein. LTspice errechnet dann die RMS Werte. Siehe: https://www.analog.com/en/technical-articles/ltspice-importing-exporting-pwl-data.html mfg Klaus
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Giesser schrieb: > Wie misst man so etwas mit Bordmitteln? > Gibt es hier einen Trick? ACF2101 verwenden und die Zeiten messen bis der Ausgang einen gewissen Spannungswert erreicht hat. Damit die Resetzeit nicht die Messung verfälscht zwischen den beiden umschalten (wenn er eine integriert dann den anderen im Reset) Damit ist "nur" noch eine Zeitmessung pro Inegrations nötig bzw. wie oft innerhalb zB. 1h von A nach B und retour umgeschalten wurde da ja die Ladung der Integrations-Cs bekannt ist. Funktionierte hier rein Analog ausreichend genau. Alternativ einen Sigma-Delta-Modulator verwenden und den Datenstrom mit einem uC integrierend auswerten. Funktioniert auch gut wenn man Zeit zum Tüffteln hat. Obacht: ich rede nicht von einem Delta Sigma ADC sondern von einem Modulator, das ist was anderes...
Giesser schrieb: > Wie verlässlich ist hier eigentlich die RMS Messfunktion bei Ozis? (R&S) Wieso RMS? du willst doch sicher den Mittelwert oder? Eine gewisse Filterung ergibt sich auch durch die Abblockkondensatoren. Ein normales Oszi mit 8 Bit A/D-Wandler reicht leider nicht für hohe Dynamik. Und das Rauschen willst Du sicher auch herausmitteln. Es gibt aber auch hochauflösende Oszilloskope siehe: https://www.mikrocontroller.net/articles/Batteriew%C3%A4chter#Nachtrag2:_Strommessung_mit_dem_Oszi Gruß Anja
Ja, Mittelwert geht natürlich auch. :) Ist ja dasselbe bei pulsierendem Gleichstrom. Danke für den Link. Schaue ich gleich Mal rein. ACF: cool, schaue ich mir an! Danke
Giesser schrieb: > Gibt es hier einen Trick? In dem man die impulsförmige Ströme inegriert bzw. glättet. Das kann mit einem sehr größen Kondensator geschehen. Der gemittelten Strom kann dann mit einem trägen Messgerät gemessen werden. Beitrag "Re: ESP8266 verhalten bei Unterspannung"
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Giesser schrieb: > Ja, Mittelwert geht natürlich auch. :) > Ist ja dasselbe bei pulsierendem Gleichstrom. Nein. Ein einfaches Beispiel: Dein Strom schwankt rechteckförmig zwischen 0 und 1mA mit jeweils 50% der Zeit bei 0 und bei 1mA. Der Mittelwert liegt bei 0,5mA. Der RMS-Wert allerdings bei 0,707mA. Der RMS-Wert ergibt sich allgemein zu:
IDC ist dabei bereits der Mittelwert des Stroms. Der RMS-Wert ist somit immer höher, als der Mittelwert bei einem gemischten Strom.
Giesser schrieb: > Wie misst man so etwas mit Bordmitteln? > Gibt es hier einen Trick? Drei getrennte Messungen machen: 1) Stromaufnahme im Deep Sleep: Du kannst die Versorgungsspannung durch einen Widerstand (z.B. 1kΩ) leiten. Zunächst überbrückst du den Widerstand und startest die Schaltung. Wenn der Schlaf-Modus erreicht wurde, entfernst du die Brücke und misst die Spannung, die am Widerstand abfällt. Der Strom ergibt sich nach dem Ohmschen Gesetz: I = U / R Wichtig ist dabei nur, dass der Schlafmodus ausreichend lange andauert. Wenn der µC während der Messung aufwacht, schmiert er natürlich ab, weil dann an dem Widerstand zu viel Spannung abfällt. 2) Stromaufnahme im aktiven Modus: Du verwendest einen Superkondensator mit zuvor ausgemessener Kapazität anstelle des Netzteils (vor dem Spannungsregler!) und ermittelst den Spannungsabfall über die Zeit. Ein Kondensator mit 1F hat bei 1A pro Sekunde 1V Spannungsabfall. Du könntest z.B. einen 1F Kondensator auf 12V aufladen, dahinter kommt ein 3,3V Spannungsregler für die Elektronik. Wenn der Kondensator innerhalb von 60 Sekunden 4V verloren hat, dann ergibt dies eine mittlere Stromaufnahme von: 1F * 4V / 60s = 0,067A 3) Spitzenstromaufnahme in aktiven Modus: Leite den Versorgungsstrom durch einen Shunt (0,1Ω Widerstand). Spannungsregler und größere Kondensatoren (im µF Bereich) müssen vor dem Kondensator liegen, damit sie nicht zusammen mit dem Widerstand einen Tiefpass bilden.
1 | Netzteil o---Spannungsregler---Kondensator-----IOT Modul |
2 | | | | |
3 | | | | |
4 | GND o---------+---------------+------[===]------+ |
5 | | | |
6 | +---Oszilloskop---+ |
Das Oszilloskop zeigt den Spannungsabfall an, der Strom ergibt sich nach dem Ohmschen Gesetz: I = U / R Der ESP8266 Chip nimmt (zusammen mit dem Flash Speicher) beim Senden Impulse von etwas mehr als 400mA auf.
Giesser schrieb: > Das Problem ist nicht so sehr das Messen der kleinen Ströme, sondern das > korrekte Erfassen det Impulse bzw. deren Umrechnung in einen RMS Wert.. Und wen interessiert der RMS-Wert? Du hast doch keine ohmsche Last dran, sondern irgendwelche Spannungsregler.
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