पिकोएम्पर में करंट मापने के तरीके

Question

मुझे picoamperes की श्रेणी में एक माइक्रोकंट्रोलर की कम बिजली की खपत की जांच करने की आवश्यकता है । मेरे पास केवल मिलीमीटर को मापने में सक्षम एक मल्टीमीटर है और जैसा कि यह 0 दिखाता है।

क्या पिकोम्पर को मापने का एक आसान और सटीक तरीका है?

Comments

यदि यह आसान होगा, तो आपके मल्टीमीटर में ऐसा करने का विकल्प होगा। और मुझे यह समझने में कठिन समय है कि पिकोअमप्स nC, नैनो मोड के लिए स्लीप मोड में क्यों मायने रखते हैं, लेकिन पिको, क्या हम वास्तव में पहले से ही बहुत दूर हैं?

— आर्सेनल

आप शायद eevblog.com/projects/ucurrent की जांच कर सकते हैं, लेकिन यह काफी हद तक समय की बर्बादी है जो एक माइक्रोकंट्रोलर के लिए कम है। आप वास्तव में इसे क्यों मापना चाहते हैं, निश्चित रूप से जब आप कुछ कर रहे थे, तो आप अधिक समय तक औसत करंट चाहेंगे?

— पीटरजे

किस तरह की बैटरी? इसका सेल्फ डिस्चार्ज करंट आपको एक अच्छा संकेत देगा कि आपके द्वारा मापी जाने वाली करंट कितनी बड़ी है। एक मानक CR2032 में ~ 0.2 soA का लीकेज करंट होता है जो कि picoAmps पर जाने के आधार पर सिर्फ परेशानी के लायक नहीं है।

— शस्त्रागार

बॉब पीच फीमोक्रेसी माप पर (और इसे बर्बाद करने से बचने के लिए आवश्यक विशेष सावधानियाँ) इलेक्ट्रानिकसाइनगाइन.

— com

बस डॉक्टर ने क्या आदेश दिया: hackaday.com/2015/08/26/data-logging-in-the-picoampere-range को जोड़ने के लिए sigzig.com/blog/2015/8/18/……

— रसेल मैकमोहन

Answer 1

एक संधारित्र के साथ माइक्रो-नियंत्रक को पावर करें, एक ज्ञात वोल्टेज के लिए चार्ज किया गया। उचित समय की प्रतीक्षा करें, फिर वोल्टेज को मापें। डेल्टा-वी और सी से वर्तमान की गणना करें (वोल्टेज को लगातार मापें नहीं, जब तक कि आपके पास एक उच्च-पर्याप्त प्रतिबाधा वाला मीटर न हो, क्योंकि यह अतिरिक्त प्रवाह खींच सकता है।) आपको ज्ञात कैपेसिटेंस के साथ संधारित्र की आवश्यकता होगी। लेकिन एक चुटकी में आप एक कैपेसिटर को उसी तरह से माप सकते हैं जैसे कि इसे एक ज्ञात अवरोधक के माध्यम से डिस्चार्ज करके।

जैसा कि टिप्पणियां इंगित करती हैं, अन्य वर्तमान पथ संधारित्र के निर्वहन (स्व-निर्वहन सहित) में योगदान कर सकते हैं। आप यूसी हटाए गए माप के साथ दोहरा सकते हैं और देखें कि क्या मूल्य देता है। तब आप सोच सकते हैं कि क्या आप अपने डिजाइन में ऐसी 'अन्य' धाराओं से बच सकते हैं।

और अपनी बैटरी स्व-मुक्ति और / या उम्र बढ़ने को मत भूलना!

यदि आप लक्ष्य करते हैं कि आप संधारित्र का उपयोग कर सकते हैं, तो चिप का पावर-डाउन मोड 'देखें' है, एक साधारण सर्किट बनाएं जो समय-समय पर इसे बिजली की आपूर्ति से जोड़ता है (यदि संभव हो तो यूसी के गतिविधि चक्र के साथ सिंक्रनाइज़ किया गया हो, वास्तव में होना चाहिए कम लीकेज करंट!), और सी के वोल्टेज को एक दायरे पर देखते हैं (गुंजाइश प्रतिबाधा यूसी की वर्तमान खपत से अधिक होनी चाहिए, या आप एसी युग्मन का उपयोग भी कर सकते हैं यदि यूसी का गतिविधि चक्र काफी कम है)। इस तरह से आप। उच्च और निम्न वर्तमान खपत में समय-वार डिवीजन और दोनों मोड में धाराओं को सत्यापित करें।

Comments

कैपेसिटर लीकेज करंट इस पद्धति और करंट के लक्षित क्षेत्र के साथ एक मुद्दा हो सकता है। कैपेसिटर का आकार भी इस तरह से चुना जाना चाहिए कि वोल्टेज बहुत अधिक न गिरे।

— आर्सेनल

@ अर्सेनल: एक 1 एनए करंट एक सेकंड में 10 एनएफ कैपेसिटर 0.1 वी डिस्चार्ज करेगा। समाई की उस सीमा में कई कम रिसाव वाले संधारित्र प्रौद्योगिकियां उपलब्ध हैं। लेकिन इस सीमा में धाराओं को मापना हमेशा एक चुनौती होती है, क्योंकि आपको सभी संभावित रिसाव वाले रास्तों पर ध्यान देना होगा - सतह संदूषण एक आम समस्या है।

— डेव ट्वीड

आप केवल संधारित्र (सेल्फ डिस्चार्ज परीक्षण) के साथ, या मीटर के साथ लगातार कुछ और परीक्षण कर सकते हैं (मीटर को देखने के लिए (मीटर + कैपेसिटर डिस्चार्ज का क्या प्रभाव होता है) देखें और सभी परिदृश्यों की तुलना करके पता करें कि प्रत्येक कितना विशिष्ट नुकसान है

— 14:28 पर user2813274

Answer 2

मैंने जिस एक सरल विधि का उपयोग किया है, वह एक अवरोधक को माइक्रो की शक्ति के साथ श्रृंखला में रखना और एक संधारित्र के साथ समानांतर करना है। संधारित्र का रिसाव इस मामले में उतना महत्वपूर्ण नहीं है।

उदाहरण के लिए, यदि आपको लगता है कि आपूर्ति करंट 10nA से अधिक नहीं होना चाहिए, तो आप 1uF सिरेमिक कैपेसिटर के साथ समानांतर में मूल्य 10M 1% के अवरोधक का उपयोग कर सकते हैं। यह आपको 10nA के लिए 100.0mV देगा (इसलिए एमीटर का भार 0.1V है, जो सर्किट को अत्यधिक प्रभावित नहीं करना चाहिए- यदि आप आपको परेशान करते हैं तो ड्रॉप की भरपाई के लिए इनपुट वोल्टेज को थोड़ा ऊपर उठाएं)।

फिर वोल्टेज इनपुट पर 10M रेसिस्टर के साथ हाई इनपुट प्रतिबाधा के साथ वोल्टेज का उपयोग करके देखें, जैसे कि> 10G इनपुट रेसिस्टेंस मोड में Agilent 34401। मीटर का पूर्वाग्रह वर्तमान रीडिंग को प्रभावित करेगा, लेकिन यह कमरे के तापमान पर 30pA (0.3%) से कम है।

10M / 1uF संयोजन स्पाइक्स को फ़िल्टर करता है जब तक कि वे बहुत कम आवृत्ति पर नहीं हो रहे हैं (यदि, उदाहरण के लिए, आपका प्रोसेसर हर 10 सेकंड में एक बार उठता है और 100usec के लिए 0.5mA खींचता है तो यह बहुत अच्छा काम नहीं करेगा)।

Answer 3

माइक्रोकंट्रोलर की शक्ति या वर्तमान खपत stateC की स्थिति के आधार पर बहुत अनियमित हो सकती है। उदाहरण के लिए: 999 एमएस के लिए 1pA और फिर 1 ms के लिए 1uA। औसतन 1.001 एनए होगा। यदि आपका मल्टीमीटर हर 100ms का मापक करेगा, तो यह कभी भी 1.001 nA नहीं मापेगा! इस मामले में आपको आपूर्ति के साथ श्रृंखला में एक रोकनेवाला का उपयोग करने की आवश्यकता होती है और समय के साथ वास्तविक वर्तमान को "देखने" के लिए रोकनेवाला भर में वोल्टेज को मापने के लिए एक आस्टसीलस्कप।

Comments

क्या आप मुझे ऐसे किसी अवरोधक की ओर इशारा कर सकते हैं?

— टेडी

यदि ओपी केवल बैटरी जीवन में रुचि रखता है, तो लोड की गतिशील विशेषताओं से कोई फर्क नहीं पड़ता; सभी को वास्तव में इसकी आवश्यकता वर्तमान (आवेश) का अभिन्न अंग है, जो कि कैपेसिटर-आधारित तकनीक के उपाय है।

— डेव ट्वीड

@DaveTweed वास्तव में बैटरी जीवन के लिए गतिशील विशेषताएं काफी महत्वपूर्ण हो सकती हैं क्योंकि केमिस्ट्री हमेशा अचानक परिवर्तन के साथ अच्छी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, लेकिन मुझे लगता है कि वास्तविक प्रश्न "मैं अपनी बैटरी जीवन का अनुमान कैसे लगाऊं?" तो मैं रुक जाऊंगा।

— आर्सेनल

मैं यह भी सुनिश्चित करना चाहता हूं कि यूसी में स्लीप कमांड अपना काम करे।

— टेडि

Answer 4

अधिकांश ऑसिलोस्कोप्स उनके चैनल इनपुट प्रतिबाधा को निर्दिष्ट करते हैं। यह एक Gigaohm के बारे में हो जाता है। यदि आप गुंजाइश को UC के ग्राउंड पाथ में डालते हैं (अधिकांश स्कोप चैनल ग्राउंड को पृथ्वी के ग्राउंड से जोड़ते हैं, और आप यूसी के वीडीडी पर एक पृथ्वी ग्राउंड नहीं रख सकते हैं) तो आप इस रेसिस्टर में वोल्टेज मापेंगे और इसलिए वर्तमान समय में यूसी द्वारा उपयोग किया जा रहा है। आपको काफी सटीक माप देना चाहिए (1mV => 1pA)।

Answer 5

आइए इस मुद्दे पर गौर करें कि क्या बैटरी "परवाह" - यानी पीए रेंज में एक लोड बैटरी जीवनकाल को काफी प्रभावित करेगा?

Spoiler: नहीं। यहां तक ​​कि 1 एनए रिज़ॉल्यूशन में सक्षम माप व्यवहार में आवश्यक से अधिक "सटीक" हैं।

तापमान के प्रति समझदारी से अधिक ध्यान दिए बिना बहुत अच्छे प्राथमिक (गैर-रिचार्जेबल) लिथियम बैटरी में लगभग 20 वर्षों का उपयोगी शेल्फ जीवन होता है (शायद 30% - 70% क्षमता का नुकसान)।

20 वर्ष लगभग 175,000 घंटे हैं, इसलिए उस समय का 10 mAh 10 / 175,000 mA या 10,000,000 / 175,000 = 57 = 57,000 pA के वर्तमान के बराबर है। इसलिए उपयोग किए जाने वाले किसी भी बैटरी आकार के लिए पीए का माप पूरी तरह से अनावश्यक है।

उदाहरण के लिए, 50 वर्षों के बाद 50% कहे जाने वाले शेल्फ जीवन के लिए खोई गई 50 mAh की बैटरी (एक अच्छी चाल है अगर आप इसे कर सकते हैं) लोड के लिए 25 mAh या 142,500 pA = 142.5 nA = 0.144 uA के वर्तमान प्रवाह की अनुमति देगा। औसत लोड वर्तमान के निकटतम एनए के लिए मापन आपको लगभग 1% सटीकता प्रदान करता है - जो आपको वास्तविकता में पाए जाने की तुलना में बैटरी जीवन का एक बहुत अधिक सटीक अनुमान देगा। व्यावहारिक भिन्नताएं ऐसे प्रयासों को झुलाएंगी।