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?

У меня схожая задача, решаю пока так же, измерением на шунте с большим фильтром. Все хочется сделать кулонометр (мысль была приспособить для этого AD7741), но руки пока не дошли. Если бы кто подсказал конкретную реализацию - было бы интересно...

Запитайте все от хорошего конденсатора. Тестер + секундомер.
Второй вариант - вместо земли - интегратор. Почти то же самое.

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.

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

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.

А "приличный" - это сколько бит ? Потому как при среднем, скажем, 10 uA, и импульсном в 10..20 mA типичных восьмибитных явно не хватит. А так да, было бы просто, я даже было обрадовался простоте решения...

Интегрировать они будут прекрасно. Только нужно в этом суметь убедить заказчика. Параллельно стрелочке добавить конденсатор - стрелочка не должна сильно дергаться.

Класса точности микромперметра тоже не хватит.

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.

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


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...

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.

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.

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...

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)...

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.

На самом деле по моему совету они стали мерять потребление у каждого устройства. Я им сделал девайс на основе того же фильтра, усилителя и пары компараторов.

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...

И сколько штук они измерили уже?

Точно не знаю, год назад было пару тысяч.

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?


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

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 ?

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

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.


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

А чем это лучше ? Большое внутреннее сопротивление, зависимость емкости от температуры наверняка не меньше, чем у обычного алюминиевого конденсатора...

Ну, мне же особо много усиливать не нужно (30..40 dB), и, потом, на входе устройства и без того несколько сот uF, но я и добавить могу... Остальное сделает AD7741. Не, ну если я что упустил, с благодарностью выслушаю обоснованные возражения, потому как до макетирования так пока руки не дошли...

Так и делал, но хотелось бы и ускорить процесс, и результаты на компьютер отправить.
Кроме того, помимо секундных событий, у меня есть и минутные, и вообще асинхронные, потому и хочется честный кулонометр. Вариант с большой банкой и медленным интегратором я рассматривал, но как-то он мне не очень...

А мне - очень. Из собственного опыта с IVC102 сообщаю, что можно скомпенсировать входной ток с точностью лучше, чем 1 фА. Поэтому, 1 мкА можно измерять с ненужной для Вас точностью.
Да, вот упомянутый Выше конденсатор за сутки с 12 вольт разрядился до 10. Но хозяин - барин.

Берём баальшой конденсатор (я брал банки по 22000 мкФ из мусорки - ещё от каких-то СМ-ЭВМ), засекаем напряжение на нём, после него ставим стабилизатор напряжения с никаким потреблением (а-ля MC78LC00), и подключаем испытуемое устройство. Далее либо через фиксированное время смотрим напряжение на конденсаторе, либо по опусканию напряжения до определенного (кроме секундомера нужен дополнительный компаратор) засекаем время. Для уточнения повторяем то же с резистивной нагрузкой, адекватной нашему намерянному току потребления. Повторяем для верности всю процедуру несколько раз. В принципе на резистивных нагрузках можно провести некую калибровку до. Остальное - чистая арифметика.
У электролитов, правда, бывают свои причуды, но вроде как не сильно они влияют при такой методике.
Учитывая реальные разбросы емкости батарей от температуры методики измерения тока/заряда на относительно коротком промежутке времени (например, даже сутки если мерять при НУ, то эта цифра будет годиться для НУ) имеют, ИМХО, более оценочное значение в порядке определения гарантированного срока работы от батареи. Кроме температуры могут существовать и другие факторы - окислившийся контакт и т.п., затраты активного процессорного времени на обслуживание асинхронных запросов а-ля ввод параметров или считывание архивов, включение ЖКИ и т.п., которые могут дать существенное уменьшение реального времени работы.

Есть специальные приборы, например, http://www.keithley.com/data?asset=52059, которые позволяют измерять и пА.