1 microA tot 250mA meten met ADC

Ik zit met het volgende probleem, ik moet de stroom die door een apparaat loopt op verschillende momenten kunnen meten. Het ene moment verbruikt het apparaat 1 micro ampare, en het andere moment 250 mili ampare.

Ik dacht eerst aan een shunt weerstand, maar dat gaat niet goed werken. Om 1 micro te kunnen meten heb ik 100Ohm nodig. Maar als er 250 mili ampare gaat lopen wordt en de spannings val te groot en het vermogen wat de weerstand moet deciperen te groot.
De spanningsval over de weerstand zou ik dan met een ADC gaan meten in combinatie met een microcontroller.

Mijn vraag dus hoe kan als het ware een stroom meter met autoranging maken.

doe als een slim kind: neem de grootste weerstand: stroom te klein, schakel om naar een kleinere weerstand.
enz. enz.

bij stroom is 0 (of bijna 0 ivm mogelijke storing..) moet je natuurlijk meteen naar het hoogste bereik schakelen

Verder van belang: als je ook omhoog wilt schakelen: doe dit VOOR de limiet bereikt is...

Je kan, met behulp van relais, kleinere weerstanden parallel schakelen aan die weerstand van 100R. Elegant is het niet, maar iets beters kan ik zo snel niet bedenken...

Een regelbare versterker in het meetcircuit opnemen. Bijvoorbeeld 1,10,100. Afhankelijk van de stroom kan je de juiste versterking selecteren.

Hoe nauwkeurig wil je de stroom van 1uA meten en hoe groot mag het spanningsverlies bij 250mA zijn?

Met relais zoals Pros aangeeft, kun je idd goed schakelen.
Bij relais zou ik kiezen voor reedrelais.

@RedTiger
Kan idd maar betekent nogal wat. De shuntweerstand wordt bepaald door het max. spanningsverlies bij 250mA.
1uA is 250000 zo klein.

[Bericht gewijzigd door rbeckers op (26%)]

Ik heb het zo bedacht.

Onder normaal gebruik loopt er 250mA bij 7.5V. Op dat moment mag er max 5% spannings val over de shunt zijn. Wat uitkomt op een shunt weerstand van 1.44Ohm. Dat betelend dat als er 1 microA loopt, er een spanning van 1.44 microV over de shunt staat. Iets wat je niet goed kan meter in verband met ruis en dergelijke.

Wat voor een signaal wil je meten, gewoon gelijkstroom?
En hoe nauwkeurig wil je 1uA meten?

1,4uV is te meten, maar niet gemakkelijk en niet erg nauwkeurig. Ruis kun je filteren. Thermokoppels zijn bij dat soort spanningen een groter probleem om over offset en drift maar te zwijgen.

Je kan die spanning uiteraard versterken, zoals RedTiger voorstelt. Maar met een opamp, die als gelijkspanningsversterker geschakeld is, ga je weinig succes boeken. Je zou wel voor een chopper versterker kunnen gaan.

Ik moet in stappen van 1uA kunnen meten. Met max 1uA aan ruis.

Ik heb het geprobeerd om het met een OPA703 (2000 x gain, non inverting opamp) en een 3Ohm shunt weerstand 1uA te meten. Maar dat lukte niet, kreeg er 0V uit.

Tja, ik zie in de datasheet: "LOW OFFSET: 160uV". Als je daar een spanning van 30uV mee wil versterken, kan het niet anders dan fout lopen.

Ik weet niet hoe belangrijk het is dat je bij 240mA nog moet weten of het 1uA meer of minder is, maar wat je zou kunnen doen is een logaritmische versterker gebruiken, in combinatie met een instrumentatie versterker.

Bijvoorbeeld de AD8307 van analog devices. Deze kan DC - 500MHz meten.

In het uA berijk 1uA tot 100uA mag ik 1uA afweiking hebben. In het berijk daar boven mag 10%.

Verschillende meetbereiken en een chopper opamp.
Om 1uA goed te meten heb je een chopper opamp nodig maar die haalt niet het 250mA bereik in een keer.

Het omschakelen van shunts lijkt me toch een aantrekkenlijk vertrekpunt.
Let op dat je geen last krijgt met de contactweerstand, schakel dus de te meten stroom en de spanning naar de meetschakeling via aparte contacten.

het probleme is de spanningsval over je shunts.

wat probeer je te meten ? ik vermoed de idle current van een usb ding ? en dan de transients de optreden bij powerup en enumeratie ?

alhowel 7.5 volt .. hmm. tis in ider geval iets wat van standby naar power-on springt ...

geef eens wat meer input.

met 1 meetbereik kom je er niet ( tenzij je een electrometer gebruikt ) Ik heb dergelijk ding wel eens gebruikt om heel precies kleine stroompjes te meten. ik gebruik gewoon het koperspoor van de pcb als currentshunt, je soldeert daar de meetdraden aan en gaat naar de electrometer. je meet EERSt de weerstand van je shunt ( die electrometers kunnen micro-ohms meten ... )
je verplaatst je meetpunten tot je bijvoorbeeld rond de 100 milliohm zit. noteer dit getal. schakel de electrometer nu om naar voltmeting ( daar meten die dingen tot op nanovolts ... 1 microampere door 0.1 ohm is nog steeds 100 nanovolt. met 0.1 nanovolt resolutie .. no problemo.

Agilent 34420

@free_electrn
Ik had ook al bij Agilent gegeken. Alleen zal de prijs waarschijnlijk wat te hoog zijn ;) .

Op 14 april 2008 18:54:35 schreef free_electron:
het probleme is de spanningsval over je shunts.

wat probeer je te meten ? ik vermoed de idle current van een usb ding ? en dan de transients de optreden bij powerup en enumeratie ?

alhowel 7.5 volt .. hmm. tis in ider geval iets wat van standby naar power-on springt ...

geef eens wat meer input.

Ik kan niet alles vertellen, omdat het over een product in ontwikkeling gaat. Het is in iedergeval een ultra zuinig apparaat dat door 7.2V aan batterij gevoed word. Wanneer het apparaat in sleep is zal het niet meer dan 40uA verbruiken, dit moet voor de eerste productie reeks makkelijk getest kunnen worden. Daarnaast moeten productie afweikingen geloged kunnen worden. Ik ben dus bezig om een tester hiervoor te maken.

Als het apparaat uit sleep gaat, gaat er een stroom van 150~250 mA lopen, met een heel korte piek van +-1,5A. Die piek is zo kort dat de shunt weerstand het wel overleeft, en anders een met een groter vermogen. De adc die het geheel gaat inlezen beveilig ik met een zener diode.

Ik moet de stroom rond de 40uA vrij nauwkeurig kunnen meten en de stroom in normaal gebruik mag wat grover worden gemeten.

Maar ik zal me eens gaan verdiepen in chopper versterkers. En het gebruik van een comperator en een relais is idd een optie, ik moet alleen uitkijken dat tijdens het omschakelen van de verschillende shunts de spanning niet weg valt. Maar ik kan natuurlijk een 100Ohm shunt nemen en daar een 1 Ohm parallel aan schakelen.

In iedergeval ontzettend bedankt voor de hulp.

Als je enkel 2 bereiken hebt ("rust" en "actief") zou ik voor de oplossing met 2 shunts kiezen. Je kan daarbij spanning over de 100R-shunt gebruiken om --tijdens de stroompiek die veroorzaakt wordt door de overgang naar "actief"-- onmiddelijk de kleinere shunt in te schakelen, en de meetinstelling een seintje te geven. Een comparator of zelfs een opamp is voor zo'n taak best geschikt, er hoeft immers niet nauwkeurig versterkt te worden.

als dit voor ene productietoestel is : knoei niet zelf een circuit in elkaar waarmee je 'denkt' de meting te kunnen doen. koop die 34420.
microamperes en lager meten is verdraaid moelijk. tis voldoende aan een draad te wiebelen en je hebt al een meetfout.... en gebruik geen silicone draad ! draad met 1 ader ( vaste kern ) gebruiken. liefst gelakte draad ( geen pvc errond .. ) anders PTFE draad (teflon)

het probleem is je shunt systeem. als je daar ene spike van 1.5 ampere door jaagt schiet er na een 1 ohm shunt ( bijvoorbleed ) al maar 7.2 - 1.5 volt meer over. je maakt dus een geweldige meetfout.

Die spaningsdip door de 1.5A is geen probleem. Dat kan het apparaat ook hebben, als de baterij bijna leeg is gebeurd namelijk het zelfde.

Het hele probleem is uiteindelijk een goede prijs kwaliteid verhouding hebben.

Maar wat is een 34420? want kan er zo niets over op google van vinden.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op (55%)]

Zoek maar bij Agilent. Een 34411A zal ook voldoen.

Als je nog nooit met een dergelijke meter gewerkt hebt, volg een cursus of een uitgebreide demo.

[Bericht gewijzigd door rbeckers op (50%)]

Nee ok, dat soort dingen ken ik, maar dat is geen optie.
Te groot, en veel te duur. Mijn baas wil namelijk een kleine tester maken die alle functionaliteid stuk voor stuk gaat testen.

Wat ik al zij, foutmarge mag redelijk groot zijn dus ik denk dat ik het verloopig bij de oplossing met twee shunts houd.
Op het moment dat de optroductie groot wordt moet er toch naar andere systemen gekeken worden. Maar in het begin zal het niet boven de 5 producten per dag liggen en dan hoeft het allemaal niet perfect te zijn.

Ik denk dat dit nog moeilijk meten wordt.

Eventueel een shunt van 100 ohm (of 1k ohm) voor het 100uA bereik, met daaraan parallel twee diodes (lage lekstroom 1-4nA types). In serie met deze shunt een shunt van 1 ohm tbv 250mA bereik.

Ik ga woensdag er verder aan werken en wat testjes draaien. En dan merk ik wel of alles gaat werken. In iedergeval bedankt voor de reacties en de hulp. Ik zal de vorderingen nog wel plaatsen.

En als iemand nog een geniaal idee heeft (een IC dat precies de dingen kan die ik wil) altijd even laten weten. :D

[Bericht gewijzigd door Henry S. op (35%)]