Измерение среднего тока, в районе 15uA Опции

[ar__systems]

Разрабатывал прибор с питанием от батарейки. Одно из требований было непрерывная работа в течении 15 лет.

Разработал, среднее потребление тока получилось в районе 15uA. Потом возникла проблема - померять его и убедить заказчика в точности измерений.

В чем сложность -- прибор использует аналоговый датчик давления, который включается с частотой 1 или 3 герца, соответсвенно мгновенная величина тока возрастает до (ориентировачно) 1mA на время порядка 500uS и спадает по экспоненте. Т.е. никаким амперметром непомерять.

В результате я мерял просто напряжение на резисторе 3.3К вставленное в цепь питания отфильтрованное через RC фильтр с большой постоянной времени.

Меряется по идее правильно, но заказчик был все время в сомнении и искал альтернативный способ померять ток. Ну еще была проблема в том, что стартовй ток прибора был большой, и требовалось порядка 15 сек для того, что бы фильтр среагировал. Каких-то готовых приборов для таких измерений я не нашел. Предложил им померять время работы от элементов для часов, но что-то у них не дошли руки.

Кто сталкивался с подобными вопросами? Какие были решения?

[SSerge]

Стрелочный микроамперметр (на 50 или 100 мкА) при таких временах вполне нормально интегрирует. Стрелка будет немного колебаться туда-сюда на каждый импульс. По моему опыту - на заказчика производит неизгладимое впечатление, почти как удав на кролика и гораздо нагляднее всех прочих методов.

[ar__systems]

Стрелочный микроамперметр (на 50 или 100 мкА)

Хм... Спасибо, почему-то не приходило в голову, что для такого диапазона есть стрелочные микроамперметры... Обязательно попробую в следующий раз.

[zltigo]

Хм... Спасибо, почему-то не приходило в голову, что для такого диапазона есть стрелочные микроамперметры...

Только для такого они и есть . Три варианта 50-75-100uA все остальное шунтами. Только интегрировать они на самом деле будут поганенько короткие импульсы. Посему берется приличный цифровой осциллограф - он Вам и проинтегрирует.

[ar__systems]

Только для такого они и есть . Посему берется приличный цифровой осциллограф - он Вам и проинтегрирует.

Ну не знаю... Чтобы посчитать ток в 15uA с точностью 5% и при этом иметь возможность мерять ток в 1.5mA без clipping, требуется скоп с минимум 11 битами вертикального разрешения. А чтобы как следует померять импульсы длиной 500uS с частотой 1Гц, нужна глубина памяти в 100 000 точек. Что-то я таких не встречал. (Мы меряли все это по частям более плохими скопами, но для этого требуется комбинирование разных измерений, что в результате весьма не наглядно и уверенности у заказчика не вызывает.)

[alexf]

Ну не знаю... Чтобы посчитать ток в 15uA с точностью 5% и при этом иметь возможность мерять ток в 1.5mA без clipping, требуется скоп с минимум 11 битами вертикального разрешения. А чтобы как следует померять импульсы длиной 500uS с частотой 1Гц, нужна глубина памяти в 100 000 точек. Что-то я таких не встречал. (Мы меряли все это по частям более плохими скопами, но для этого требуется комбинирование разных измерений, что в результате весьма не наглядно и уверенности у заказчика не вызывает.)

Возьмите AVR - у него ADC 10 бит. Особой скорости не требуется если первый этап интегрирования на маленьком конденсаторе параллельно входу. Программа проинтегрирует хоть за сутки.

Я еще лучше как уже было предложено: зарядить конденсатор. Померять напряжение через скажем 30 мин для контроля саморазряда.
Подключить прибор и опять померять через то же время. Дальше калькулятор поможет.

[rx3apf]

Я еще лучше как уже было предложено: зарядить конденсатор. Померять напряжение через скажем 30 мин для контроля саморазряда.
Подключить прибор и опять померять через то же время. Дальше калькулятор поможет.

Калибровать каждый раз надо, или брать очень хорошие (и очень дорогие) конденсаторы - если речь идет о больших емкостях. IMHO, сюда просто напрашивается AD7741/42...

Ну не знаю... Чтобы посчитать ток в 15uA с точностью 5% и при этом иметь возможность мерять ток в 1.5mA без clipping, требуется скоп с минимум 11 битами вертикального разрешения. А чтобы как следует померять импульсы длиной 500uS с частотой 1Гц, нужна глубина памяти в 100 000 точек. Что-то я таких не встречал. (Мы меряли все это по частям более плохими скопами, но для этого требуется комбинирование разных измерений, что в результате весьма не наглядно и уверенности у заказчика не вызывает.)

Да, вот идея-то на первый взгляд красивая, а малая разрядность все убивает. У Rigol 1052E 1 мегасемпл памяти, если задействовать два канала, для малых токов и для больших, может, что и получится, но да, на импульсах будет перегрузка "малого" канала, при обработке это надо выкинуть, и только внешней обработкой. Коряво...

[Tanya]

Калибровать каждый раз надо, или брать очень хорошие (и очень дорогие) конденсаторы - если речь идет о больших емкостях. IMHO, сюда просто напрашивается AD7741/42...

Вот, специально для Вас.
Из хлама конденсатор 6800 мкф на 25 вольт. За 100 секунд напряжение упало меньше процента.
У автора среднее потребление - 15 мкА. За 100 секунд такой ток разрядит конденсатор на 0.22 вольта.
Один раз надо измерить емкость - разряжать через резистор. Автору нужно один раз заказчика убедить.

[rx3apf]

Один раз надо измерить емкость - разряжать через резистор.

А завтра конденсатор подсохнет или изменится температура ? Я имел в виду, "калибровать каждый раз", хотя бы при изменении окружающих условий.

[Tanya]

А завтра конденсатор подсохнет или изменится температура ? Я имел в виду, "калибровать каждый раз", хотя бы при изменении окружающих условий.

Ему не нужно каждый прибор проверять. Только один раз продемонстрировать. Так мне показалось.

[rx3apf]

Ему не нужно каждый прибор проверять. Только один раз продемонстрировать. Так мне показалось.

Если так - то я согласен, не возражаю Да, откалиброваться-то надо дифференциально, собственную утечку конденсатора никто не отменял. Да и отформовать не повредит.
Мне-то хотелось сделать прибор для повседневного применения, если не для каждого изделия, то достаточно часто...

[Tanya]

Мне-то хотелось сделать прибор для повседневного применения, если не для каждого изделия, то достаточно часто...

Тогда интегратор со сбросом и счетчиком сбросов. Входом вместо земли. С небольшим резистором и конденсатором на входе.

[rx3apf]

Тогда интегратор со сбросом и счетчиком сбросов. Входом вместо земли. С небольшим резистором и конденсатором на входе.

И хотелось не калиброваться все время (ток утечки и емкость зависят от температуры, если брать большие электролиты). Короче, у меня все вертится вокруг high-side monitor, масштабирующего усилителя и AD7741 (который как раз и есть интегратор с логикой, только считай импульсы на выходе)...

Сообщение отредактировал rx3apf - Jun 3 2010, 16:18

[Tanya]

И хотелось не калиброваться все время (ток утечки и емкость зависят от температуры, если брать большие электролиты). Короче, у меня все вертится вокруг high-side monitor, масштабирующего усилителя и AD7741 (который как раз и есть интегратор с логикой, только считай импульсы на выходе)...

Зачем электролиты? Берете, например, IVC102 (можно внешний пленочный конденсатор вешать), компаратор и маленький контроллер. Вам какая точность нужна?
Если Вы уж так боитесь утечек, то можно организовать второй вход интегратора, куда ЦАПом (ШИМом) подавать компенсирующий ток, поддерживая нуль на выходе. Тогда на конденсаторе тоже будет нуль. И утечка будет соответствующая.

[rx3apf]

Зачем электролиты? Берете, например, IVC102 (можно внешний пленочный конденсатор вешать), компаратор и маленький контроллер. Вам какая точность нужна?

Точность-то меня и 5% устроит. Вот только динамический диапазон нужен большой, от единиц uA до десятков mA. Лишние и непредсказуемые пульсации питания тоже не радуют, т.е. вслед все равно надо ставить какой-нибудь мелкий LDO с маленьким собственным потреблением. А хотелось вообще врезкой в цепь питания штатной батарейки (пусть даже ценой некоторого увеличения сопротивления, на шунт в несколько Ом согласен).

Если Вы уж так боитесь утечек, то можно организовать второй вход интегратора, куда ЦАПом (ШИМом) подавать компенсирующий ток, поддерживая нуль на выходе. Тогда на конденсаторе тоже будет нуль. И утечка будет соответствующая.

Не, коряво это как-то...

[Tanya]

Точность-то меня и 5% устроит. Вот только динамический диапазон нужен большой, от единиц uA до десятков mA. Лишние и непредсказуемые пульсации питания тоже не радуют, т.е. вслед все равно надо ставить какой-нибудь мелкий LDO с маленьким собственным потреблением. А хотелось вообще врезкой в цепь питания штатной батарейки (пусть даже ценой некоторого увеличения сопротивления, на шунт в несколько Ом согласен).

Не, коряво это как-то...

Вам с такой Вашей точностью этой корявости (сигма-дельта) не нужно. С Вашим шунтом микроамперы хотите измерять?
Вот я Вам и предлагаю врезаться в ноль интегратором. Только... десятки миллиампер... можно усилить выход ОУ. А ионистор не думали?

Точно не знаю, год назад было пару тысяч.

Я думаю, что не больше десяти они проверили. Или наняли кого?

[rx3apf]

Вот я Вам и предлагаю врезаться в ноль интегратором. Только... десятки миллиампер... можно усилить выход ОУ.

Шунт, разогнать операционником... Я ведь про это и говорю - классика, монитор "плюсового" провода, усилитель, интегратор. AD7741 - это и есть интегратор с компаратором и логикой. Причем хороший и стабильный компаратор, и не нужно внешних конденсаторов. Пока не вижу никаких противоречий...

А ионистор не думали?

Куда и зачем ?

[Tanya]

Шунт, разогнать операционником... Я ведь про это и говорю - классика, монитор "плюсового" провода, усилитель, интегратор. AD7741 - это и есть интегратор с компаратором и логикой. Причем хороший и стабильный компаратор, и не нужно внешних конденсаторов. Пока не вижу никаких противоречий...

Куда и зачем ?

Ионистор вместо конденсатора.
Ваш усилитель с шунта с таким динамическим диапазоном и такой скоростью (вы же хотите импульсы тока интегрировать) не выйдет... Берите механический гальванометр с шунтирующим его конденсатором. Ваши 5% в кармане. Он честно интегрирует.

Странный вопрос. Серийное производство -- как вы думаете, сборкой тоже боссы занимаются? И тестеров я им не один а штук 10 сделал.

Я подумала, что они уже Ваше готовое изделие проверять хотели.