1 microA tot 250mA meten met ADC

[kippy]

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.

[Steefph]

Hoezo zou je 100Ohm moeten gebruiken?

Er zijn genoeg OpAmp schakelingen die de (te kleine) spanning verhogen met een vaste versterkings faktor.

zie http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/4303

[ Voor 16% gewijzigd door Steefph op 14-04-2008 15:37 ]

[Boudewijn]

Wat mag het kosten?
Hoeveel spanning mag er max over staan?
Dat zijn ook wel belangrijke dingen.
Maar wat steef zegt lijkt me sowieso wel relevant .

[flux_w42]

Normaal is het de bedoeling dat je bij stroom metingen een zo klein mogelijke serie meetweerstand gebruikt. Wat is de kleinste spanning die je µC kan meten?

Als je rekend met weerstendan van 0,5W kan moet je al onder de 8 Ohm blijven om geen zwarte weerstandjes te kweken

R = 0,5W / (250mA)² = 8 Ohm als ik goed kan rekenen. (met een spanningsval van 2V erover)
Bij 1µA heb je dan 8µV. Is dat nog op te meten met je µC? Anders zal je zoals hierboven vermeld is een opamp moeten gebruiken. Je kan eventueel ook een weerstand van 1 wat of hoger gebruiken maar dat is alleen maar energieverlies.

[kippy]

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.


En het mag best wel iets kosten.

[ Voor 19% gewijzigd door kippy op 14-04-2008 16:32 ]

[Verwijderd]

Bij zo'n kleine stromen ga je al eerder naar een instrumentatie-versterker moeten neigen.
Het probleem ligt hem in de range. Tenzij je natuurlijk je versterkingsfactor "programmeerbaar" maakt dmv bv een FET die een extra weerstand parallel schakelt met je vaste versterkingsfactor-weerstand, en zodoende twee (of meer) ranges bekomt.

Maar een 100 Ohm weerstand lijkt me nogal een felle spanningsval te geven, je moet naar een zo laag mogelijke spanningsval streven zonder dat deze onder je bias- en leakage currents van de OA's valt.

[Part]

Ik zou eerst gaan bepalen wat je precies wil meten.
Die 1 micro amp hoe nauwkeurig wil je die meten?
En moet je echt alle mogelijke waarde tussen 1 micro amp en 250mA kunnen meten?
Zo ja dan kom je op minimaal 18 bit uit

[kippy]

Part schreef op maandag 14 april 2008 @ 20:14:
Ik zou eerst gaan bepalen wat je precies wil meten.
Die 1 micro amp hoe nauwkeurig wil je die meten?
En moet je echt alle mogelijke waarde tussen 1 micro amp en 250mA kunnen meten?
Zo ja dan kom je op minimaal 18 bit uit

Ik moet een stroom rond de 40uA kunnen meten. Met een meet afweiking van max 1uA. Daarnaast moet ik een stroom van tussen de 100 en 300mA kunnen meten met een met afweiking van max 1mA.

Ik zat zelf te denken aan een 1 Ohm en 100 Ohm shunt parallel voor de 100 tot 300 mA range, en dan met een relay de 1 Ohm wegschakelen zodat ik het uA berijk kan meten. En met een zener diode een spanings beveiliging voor de ADC maken, of de voedingsspanning van de opamp klein genoeg houden.

[Part]

kippy schreef op maandag 14 april 2008 @ 20:35:
[...]

Ik moet een stroom rond de 40uA kunnen meten. Met een meet afweiking van max 1uA. Daarnaast moet ik een stroom van tussen de 100 en 300mA kunnen meten met een met afweiking van max 1mA.

Ik zat zelf te denken aan een 1 Ohm en 100 Ohm shunt parallel voor de 100 tot 300 mA range, en dan met een relay de 1 Ohm wegschakelen zodat ik het uA berijk kan meten. En met een zener diode een spanings beveiliging voor de ADC maken, of de voedingsspanning van de opamp klein genoeg houden.

Zet de 1 Ohm en de 100 Ohm in serie.
Of om het eenvoudig te houden gebruik 1 Ohm en 99 Ohm.
Om de 40 uA te meten heb je dan 100 Ohm.
En als je de 250mA wil meten sluit je de 99 Ohm kort met een fet of een relay.

[ls470]

Is het werken met verschillende kalibers en autoranging (dus wel wat vertraging bij het omschakelen) een optie?
Hoe snel moet je kunnen meten? Hoe snel verandert de stroom?
Is het 'ding' waarvan je de stroom wilt meten een grote capacitieve belasting? (pF? nF? uF?)
Als je zegt dat't wel iets mag kosten, is een fatsoenlijke 5 1/2 digit multimeter van rond de 1000EUR een optie?

[kippy]

ls470 schreef op maandag 21 april 2008 @ 20:01:
Is het werken met verschillende kalibers en autoranging (dus wel wat vertraging bij het omschakelen) een optie?
Hoe snel moet je kunnen meten? Hoe snel verandert de stroom?
Is het 'ding' waarvan je de stroom wilt meten een grote capacitieve belasting? (pF? nF? uF?)
Als je zegt dat't wel iets mag kosten, is een fatsoenlijke 5 1/2 digit multimeter van rond de 1000EUR een optie?

Probleem met een multimeter is dat het veel te groot is. En 1000 euro is ruim boven budget.
Ik ga voor de optie die "Part" beschreef is combinatie met een chopper opamp.
Daarnaast bepaald de tester zelf waneer het berijk omgeschakeld wordt, dus ook dat is geen probleem.

[ls470]

Een nadeel van die optie is dat je de werking van het toestel verstoort in het lage-stroom bereik.
Je kunt ook een opamp als stroom naar spanning convertor gebruiken, met als feedbackweerstand Part zijn oplossing samen met 2 diodes in antiparallel.
Als de opamp altijd kan volgen (dus niet te snelle verandering van stroom en niet te grote ingangscapaciteit) zorgen de diodes er voor dat er altijd mooi 0V aan de ingang van de versterker kan staan, ook als je met een verkeerd kaliber aan het meten bent, en dat je dus de werking van het apparaat niet verstoort...