वर्तमान 800 --A - 1.5 A की विस्तृत श्रृंखला को मापें

Question

मुझे एक IoT डिवाइस में करंट को मापने में कठिनाई हो रही है जिसे मैं बना रहा हूं। मुझे समय के साथ बिजली की खपत और स्लीप मोड के बारे में डेटा इकट्ठा करने में सक्षम होना चाहिए। मैं वर्तमान डेटा को इकट्ठा करने के लिए एक शंट अवरोधक का उपयोग करने की कोशिश कर रहा था, लेकिन मैं जॉर्ज ओम और उनके सभी कानूनों के साथ एक समस्या में पहले भाग रहा हूं।

स्लीप मोड में, मेरे डिवाइस को लगभग 800 ,A का उपयोग करना चाहिए, मेरा इतना सटीक PSU यह नहीं कह रहा है कि यह लगभग 2 mA का आउटपुट दे रहा है, इसलिए शायद मेरे पास करने के लिए थोड़ा और कोडिंग है। हालांकि स्लीप मोड के दौरान, उचित रूप से यादृच्छिक अंतराल पर मॉडेम एक संक्षिप्त क्षण के लिए वापस चालू हो जाएगा और संचारित होगा, (मानक गहरी नींद मॉडेम व्यवहार)। यह संचारित फट लगभग 1.5 A तक हो सकता है।

वैसे भी, मुझे एक शंट रोकनेवाला का उपयोग करने में समस्या हो रही है क्योंकि एक वोल्टेज ड्रॉप जो मुझे नींद के प्रवाह पर किसी भी सार्थक डेटा को देखने की अनुमति देता है, एक संचारित फटने के दौरान इतना वोल्टेज गिरता है कि मेरा डिवाइस पुनरारंभ होता है।

किसी को भी इतनी बड़ी वर्तमान सीमा को मापने का तरीका सुझा सकता है?

डिवाइस विनिर्देशों:

• स्लीप मोड करंट: 600 --A - 3 mA
• वर्तमान पर: 27-80 mA
• ट्रांसमीटर फट: 1.5 ए तक
• वोल्टेज: 2.6 वी - 4.2 वी
• चार्ज वर्तमान: 400 एमए

Comments

आदर्श रूप से, आप सर्किट में अलग-अलग स्थानों पर और अलग-अलग समय पर लिए गए व्यक्तिगत माप से सब कुछ एक साथ जोड़ देंगे। तो, एक शंट होगा जो 1.5A लोड की ओर जाता है, और एक अलग से जो प्रोसेसर पर जाता है, आदि

— mccith

शंट के पार आप कितना बोझ वोल्टेज सहन कर सकते हैं?

— थ्रीपेज़ेल

शंट आउटपुट पर x100 या x1000 ऑपैंप नॉन-इनवर्टिंग एम्पलीफायर लगाने के बारे में कैसे? दोनों शंट को मापें और ओपैंप का आउटपुट। जब ओपैम्प संतृप्ति में नहीं है तो नमूने के लिए उस मूल्य का उपयोग करें। संतृप्त होने पर, प्रत्यक्ष माप का उपयोग करें।

— डीन फ्रैंक्स

हाय रीड। शंट प्रतिरोध का मूल्य क्या है जो आपको नींद की स्थिति पर सार्थक डेटा देता है? आप इसके साथ किस तरह के सेंसिंग सर्किट का उपयोग कर रहे हैं? क्या यह वर्तमान संवेदन सेटअप पीठ के मूल्यांकन के लिए ही है? या, क्या यह क्षेत्र के हर उपकरण का एक हिस्सा होगा?

— निक एलेक्सीव

आपको किस तरह की गति की आवश्यकता है?

— पाइप

Answer 1

आपको कितनी सटीकता की आवश्यकता है? यदि आपको केवल एक अनुमान की आवश्यकता है, तो एक श्रृंखला सिलिकॉन डायोड आपको धाराओं की एक विस्तृत श्रृंखला पर अधिक या कम लॉगरिदमिक संकेत देगा।

एक डायोड के साथ मुख्य समस्या, तापमान के साथ वोल्टेज ड्रॉप में भिन्नता, एक संदर्भ वर्तमान के साथ एक ही तापमान पर दूसरा डायोड चलाने से काफी कम किया जा सकता है। एक रेक्टिफायर ब्रिज के भीतर दो डायोड थर्मली कपल और इसके लिए आदर्श होंगे, मैंने योजनाबद्ध, पुल + वे पर अप्रयुक्त कनेक्शनों को चिह्नित किया है। चूंकि आपका भार बहुत कम है और उच्च धाराएँ केवल छोटी दालें हैं, यहां तक ​​कि एक साथ टैप किए गए दो अलग-अलग डायोड भी ठीक होने चाहिए। उदाहरण के लिए एक 1N540x 3 ए निरंतर के लिए अच्छा है और अभी भी 100 .A पर एक महत्वपूर्ण फॉरवर्ड ड्रॉप होगा।

इसका लाभ यह है कि लोड वोल्टेज बहुत कम बदलता है, शायद 500 advantageA और 1.5 A के बीच कुछ सौ mV, प्रतिरोधक शंट की तुलना में बहुत कम है जो mA को मापेंगे।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

एक मौजूदा सिंक के साथ आर 1 को बदलने से संदर्भ वर्तमान और अधिक सटीक हो जाएगा, लेकिन (बिजली की आपूर्ति वोल्टेज - 0.7 वी) / आर 1 संभवतः अधिकांश उद्देश्यों के लिए पर्याप्त है। आदर्श रूप से, संदर्भ वर्तमान उस श्रेणी के मध्य में होगा जिसे आप सर्वश्रेष्ठ मापना चाहते हैं। कहीं न कहीं 1 से 10 mA रेंज में अच्छा लगता है।

वाल्टमीटर रीडिंग वर्तमान संदर्भ के लिए लोड के अनुपात के लॉग के लिए आनुपातिक होगा। डायोड से आउटपुट प्रतिबाधा बहुत कम है, इसलिए एक ओपैंप के साथ अंतर को बढ़ाना, शायद इसे स्केल करने के लिए या इसे ग्राउंड-रेफरेंस करने के लिए, सीधा होगा।

आपको लॉग कानून स्थापित करने के लिए उच्च और निम्न धाराओं में माप रूपांतरण को कैलिब्रेट करने की आवश्यकता होगी, और बीच में कुछ बिंदुओं पर इसे जांचना अच्छा होगा। याद रखें कि उच्च प्रवाह पर अंशांकन लोड डायोड को गर्म करेगा, इसलिए आपको थर्मल बहाव त्रुटियों को कम करने के लिए, अपने संचारित दालों के रूप में कम दालों का उपयोग करने की आवश्यकता हो सकती है।

Answer 2

नील_यूके के उत्तर के लिए एक विस्तार, यदि आपको नींद के प्रवाह पर सभ्य सटीकता की आवश्यकता है लेकिन एक ही सर्किट के साथ उच्च धारा को मापने के बारे में परवाह नहीं है, तो समानांतर में डायोड और अवरोधक डालना है:

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

इस तरह, जब करंट कम होता है, तो रोकनेवाला में वोल्टेज अच्छी तरह से आनुपातिक होगा, और यह पर्याप्त रूप से कम होगा कि डायोड प्रभावी रूप से बंद है, इसलिए यह रोकनेवाला से बहुत अधिक वर्तमान को अलग नहीं करता है (हालांकि जांच करें) आपकी डायोड पर चश्मा)।

जब करंट ज्यादा होता है, तो डायोड कुछ उचित मूल्य पर वोल्टेज ड्रॉप का संचालन और सीमित करता है। यदि आप इस समय भी करंट को मापना चाहते हैं, तो आप श्रृंखला में एक और शंट जोड़ सकते हैं, जैसे कि (@dim के सौजन्य से विचार):

^{इस सर्किट का अनुकरण करें}

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आपके पास दो शंट भी हो सकते हैं: उच्च धाराओं (डायोड के बिना) के लिए ~ 0.1Ohm मान के साथ एक, और कम धाराओं के समानांतर में डायोड के साथ एक 100ohm। इस तरह, आप दोनों श्रेणियों को सही तरीके से माप सकते हैं और सबसे खराब स्थिति कुल गिरावट ~ 1V तक सीमित होगी।

— मंद खोया हुआ विश्वास

@dim हां, हालांकि शंटों में से एक अब ग्राउंड-रेफर नहीं किया जाएगा, इसलिए परीक्षण के लिए मैं सिर्फ उन्हें मैन्युअल रूप से स्वैप करूंगा।

— अबे करप्लस

यदि आप कम-मूल्य, उच्च-वर्तमान शंट को जमीन के करीब रखते हैं, तो कम धाराओं को मापने पर त्रुटि नगण्य होगी। या क्षतिपूर्ति करने के लिए अन्य शंट के लिए 99.9ohm मान का उपयोग करें।

— मंदा विश्वास विश्वास SE SE

Answer 3

आप इसे एक विस्तृत श्रृंखला के रूप में वर्णित करते हैं। यह वास्तव में नहीं है।

आपका अधिकतम 1.5A आपके न्यूनतम 800uA का 1875 गुना है। 16-बिट एडीसी में 65535 बिट्स की सीमा होती है। यदि आप 5A की अधिकतम सीमा निर्धारित करते हैं, और वर्तमान को सकारात्मक या नकारात्मक होने देते हैं, तो यह आपको प्रति बिट 153uA का संकल्प देता है। यदि करंट बहुत तेज़ी से नहीं बदलता है, तो आप ओवरसैमलिंग के साथ अपने रिज़ॉल्यूशन को और भी बेहतर बना सकते हैं - उदाहरण के लिए, 16 बार ओवरसैंपलिंग इसे घटाकर 38uA प्रति बिट तक ले जाएगा। तो माप करने में कोई समस्या नहीं है।

आपकी समस्या बस शंट अवरोधक पर वोल्टेज ड्रॉप है। श्री ओम का वहां जवाब है - अपने शंट अवरोध को छोटा करें! आप आसानी से एक 0.1 ओम अवरोधक खरीद सकते हैं, और 0.01 ओम भी। (Google "0R1" या "0R01", जो ओम के अंशों को दर्शाने के मानक तरीके हैं।)

उसके बाद समस्या यह है कि शंट के पार वोल्टेज को कैसे मापा जाए। आपको बहुत उच्च इनपुट प्रतिबाधा के साथ एक अंतर एम्पलीफायर की आवश्यकता होगी, ताकि आप इसे प्रभावित किए बिना वोल्टेज को माप सकें। आप फिर उस पर कुछ लाभ डालना चाहते हैं, इसलिए आप एडीसी को उपयुक्त वोल्टेज के साथ चला सकते हैं।

कम वोल्टेज का मतलब अधिक शोर की समस्याएं हैं, इसलिए राउटिंग और अन्य सभी सर्वोत्तम-अभ्यास लेआउट सामान को ट्रैक करने पर ध्यान दें। आपको स्थिर विद्युत आपूर्ति और संदर्भों पर उचित ध्यान देने की आवश्यकता होगी। स्विच-मोड रेगुलेटर आपके मित्र नहीं हैं। यहां तक ​​कि एक स्विच-मोड के बाद एक रैखिक नियामक के पास आवश्यक रूप से रिपल को ठीक से मारने के लिए पर्याप्त PSRR नहीं है।

लाभ के चरण अनिवार्य रूप से उन पर कुछ डीसी ऑफसेट होंगे। जब आप ADC रीडिंग को बिना किसी करंट के मापते हैं तो आपको एक स्व-अंशांकन कदम शामिल करना होगा और फिर उस शून्य रीडिंग को घटाना होगा जब आप वास्तव में कोई माप कर रहे हों। आप स्टार्टअप पर स्वचालित रूप से ऐसा कर सकते हैं (कई मीटर "टिक" जैसा कि वे शुरू करते हैं, और ऐसा इसलिए है क्योंकि वे ऑनबोर्ड संदर्भों के बीच स्विच कर रहे हैं कि ऑटो-कैलिब्रेशन करें) या आप इसे एक बार कर सकते हैं और फिर एनवीएम में परिणाम स्टोर कर सकते हैं।

ध्यान रखें कि यह संक्षिप्त उत्तर है! मुझे उम्मीद है कि यह आपको समस्या से निपटने के लिए कुछ संकेत देता है।

Comments

प्रतिक्रिया के लिए धन्यवाद, हालांकि मैंने 16 एडीसी के साथ वर्तमान में पढ़ने की कोशिश की है - एनआई myDAQ पर मिला। हालाँकि, शोर बहुत अधिक है, अगर इसके बिट्स के एक जोड़े से मुझे मौलिक रूप से अलग बैटरी जीवन रीडिंग मिलती है।

— रीड

@Reid Yep - जैसा मैंने कहा, शोर वास्तव में यहाँ एक बात होगी! इसका एनालॉग पक्ष वास्तव में उचित संतुलित पटरियों और एक उचित इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर (या समान) के साथ एक उचित पीसीबी पर करने की आवश्यकता होगी। एक बार जब आपका स्तर ठोस वोल्ट तक हो जाता है, तो myDAQ काफी अच्छा हो सकता है। आपको एक बेहतर एडीसी की आवश्यकता हो सकती है - पता नहीं - लेकिन कम-शोर वाले एनालॉग पक्ष के बिना आप हमेशा खराब होने वाले हैं।

— ग्राहम

Answer 4

मुझे पता है कि यह एक पुराना सवाल है, लेकिन जानकारी अभी भी उपयोगी हो सकती है।

आप EEVBlog पर डेव जोन्स द्वारा uCurrent के डिजाइन अवधारणाओं में से कुछ की जाँच करना चाहते हो सकता है । हालांकि इसमें ऑटो नहीं है, यह निचले स्तर के माप को कवर करता है; इसके अलावा मॉड में से कुछ वहाँ रेंज की संख्या को कम करते हैं जबकि अभी भी काफी सटीक शेष हैं।

एक नंगे न्यूनतम पर मैं 1A (वास्तव में 400mA से नीचे) और 1A (उर्फ 1.5A) से ऊपर संचारित श्रेणियों में माप को तोड़ देगा।

अधिक जानकारी के साथ (जो मैं मानता हूं कि यह मूल प्रश्न को दूर करना संभव नहीं हो सकता है) विशेष विवरण देना कठिन है, लेकिन मैं देखूंगा कि मैं क्या कर सकता हूं।

जब तक एक अखंड mcu / ट्रांसीवर डिवाइस (nrf5x, STBlue, आदि) का उपयोग करके मैं रेडियो आपूर्ति पथ को उसी तरह से व्यवहार करूंगा, जब तक कि आपके एनालॉग वर्तमान को प्रभावित करने से बचने के लिए एक डिजिटल मार्ग का मार्ग होगा। यदि आप एक उच्च शक्ति अखंड डिवाइस का उपयोग कर रहे हैं, तो एकमात्र वास्तविक समाधान जो मैं देख रहा हूं वह एक बहुत ही छोटे अर्थ अवरोधक का उपयोग करना है जो वर्तमान अर्थ एम्पलीफायर / मॉड्यूल के साथ संयुक्त है जिसमें बहुत व्यापक इनपुट इनपुट रेंज है। मुझे पता है कि एडीआई के पास युगल है (तथ्य की बात के रूप में मैं अभी वर्तमान अर्थ एम्पलीफायरों / मॉड्यूल को देख रहा था) जो काम कर सकता है। और अगर मुझे अनुमान लगाना था, तो टीआई के पास भी ऐसे उपकरण हैं जो काम करेंगे।

जानकारी का एक अन्य स्रोत से अधिक जीन क्लाउड Wippler के ब्लॉग होगा JEELabs । इन वर्षों में (ऐसा लगता है कि 10+ के बारे में) उन्होंने लंबी बैटरी लाइफ की तलाश में बोर्ड करंट ड्रॉ पर एक से अधिक प्रयोग किए हैं। हालांकि यह सीधे बिंदु पर नहीं हो सकता है, यह ओपी विचारों को किस दिशा में जाने के लिए दे सकता है। यह नवीनतम लेख है जिसे मैं विषय वस्तु पर देखता हूं। उनके काम की लंबी सूची और इतिहास को देखने के लिए, मैंने सरल Google खोज का उपयोग किया

site:jeelabs.org current measurement

मैंने अभी CurrentRanger की खोज की है , जो uCurrent अवधारणा (कम बोझ वर्तमान माप) को एक नए स्तर पर ले जाता है। ऑटो रेंजिंग, सीरियल आउटपुट और एक वैकल्पिक OLED डिस्प्ले नई सुविधाओं के एक जोड़े हैं। योजनाबद्ध और फर्मवेयर उपलब्ध हैं और फेलिक्स डिजाइन पर विस्तार से उचित मात्रा में जाता है।

संपादित करें: उन पृष्ठों को जोड़कर मैं जो सोच रहा था, उसका बेहतर विवरण।

दूसरा संपादित करें: करंट रेंजर जोड़ें। टिप्पणियों में से एक शिकायत यह थी कि uCurrent ऑटो लेकर नहीं था।

Answer 5

ऑटोमोटिव स्विच-मोड वोल्टेज ड्रॉपर का परीक्षण करते समय मुझे डायनेमिक रेंज का मुद्दा मिला है। 5 एम्पीयर तक की अपेक्षित इनपुट धाराओं के लिए मैंने 100 मिलीमीटर शंट का उपयोग किया।

जब परीक्षण नहीं किया गया तो 24 वी से लिया गया कोई लोड करंट 7 mA से कम नहीं था, मैंने इसके पार 10 A Schottky डायोड के साथ 10 load शंट का उपयोग किया। शंट संयोजन मेरे परीक्षण जिग में रहा। मैंने अपने DVM को दो शंटों के बीच DPDT स्लाइड स्विच के साथ स्विच किया।

यह 1995 में था और संख्या बड़ी नहीं थी। इन दिनों आप शंट वोल्टेज की निगरानी के लिए इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्विच कर सकते हैं। जरूरत पड़ने पर आपके पास दो से अधिक श्रृंखला से जुड़े शंट हो सकते हैं। इसकी कुंजी एक डायोड के साथ उच्च प्रतिरोध कम वर्तमान शंट को बायपास करना है।

Answer 6

अतीत में मैंने जो एक तरकीब इस्तेमाल की है, वह है ऑप-एम्प के फीडबैक लूप के अंदर इन्द्रिय रोधक लगाना। यह शंट रेसिस्टर पर उच्च वोल्टेज को विकसित करने की अनुमति देते हुए परीक्षण के तहत डिवाइस को आपूर्ति वोल्टेज को काफी स्थिर रखने की अनुमति देता है।

मेरे मामले में मैंने इसे एक व्यापक गतिशील रेंज प्राप्त करने के लिए समानांतर में चल रहे कई इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों और एडीसी के साथ जोड़ा।

मैं अपने PHD थीसिस के अध्याय 5 में निर्मित प्रणाली का वर्णन करता हूं । मेरा सिस्टम सीधे आपके आवेदन पर लागू नहीं होगा, लेकिन यह इस तरह की प्रणाली के साथ आने वाली चुनौतियों के कुछ विचार दे सकता है।

अपना DIY सिस्टम विकसित करने के कुछ समय बाद मुझे पता चला कि Agilent (अब Keysight) ने एक समान प्रणाली विकसित की थी । हालांकि सस्ता नहीं।

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हां, वह काम कर सकता है। यह आउटपुट पर करंट लिमिट लगाने का भी एक मानक तरीका है, ताकि शॉर्ट सर्किट आपकी चिप को उड़ा न दें। नकारात्मक पक्ष यह है कि यह बिल्कुल आउटपुट चालू नहीं है - आपको प्रतिक्रिया प्रतिरोधों के माध्यम से वर्तमान पर भी विचार करने की आवश्यकता है। 1.5A पर, यह शायद इतना बड़ा सौदा नहीं है, लेकिन यह यूए के कुछ दसियों में महत्वपूर्ण हो सकता है।

— ग्राहम

मेरे डिजाइन में इस तरह के रूप में कोई प्रतिक्रिया प्रतिरोधक नहीं थे। अभी भी इनपुट बायस धाराओं में दोनों सेशन ऑप-एम्प और इंस्ट्रूमेंटेशन एम्प्स एक विचार हैं।

— पीटर ग्रीन

Answer 7

वैकल्पिक दृष्टिकोण के रूप में, आप एक छोटे से शंट का उपयोग कर सकते हैं जो 1.5 ए श्रेणी में फिट बैठता है और दो अलग-अलग एडीसी को दो अलग-अलग लाभ सर्किट खिलाए जाते हैं। तब सॉफ्टवेयर के द्वारा आप चुन सकते हैं कि उनके पढ़ने के आधार पर किसका उपयोग किया जाए। उच्च धारा के साथ आपको अधिक लाभ होगा ADC संतृप्त, और आपको पता चल जाएगा कि आपको दूसरे का उपयोग करना है।

Answer 8

समस्या ईएमआई कटौती के साथ सिग्नल अखंडता के बारे में है।

1.5A / 0.75mA का अर्थ ADC पर 66 dB SNR और सटीकता है।

बैकग्राउंड शोर को उत्कृष्ट सीएमआरआर के साथ परिरक्षित, दमनित, फ़िल्टर किया जाना चाहिए और एक अच्छा 16 बिट एडीसी के साथ इसे प्राप्त करने के लिए औसतन।

यदि आपके पास यह रिज़ॉल्यूशन नहीं है, तो आपके पास 40dB अधिक लाभ वाले दो अलग-अलग इनपुट हो सकते हैं। शंट पावर और स्वीकार्य लोड विनियमन त्रुटि वोल्टेज शंट प्रतिरोध को सीमित करता है और आमतौर पर 75 mV अधिकतम चुना जाता है। गेन के साथ एक आईसी करंट सेंसर मोरो एमेंड हो सकता है।

इसे कैसे प्राप्त किया जाए इसके लिए अनुभव की आवश्यकता होती है। उम्मीद के साथ <-90 डीबी रिज़ॉल्यूशन और 80 डीबी एसएनआर के डिजाइन लक्ष्य के साथ, आप 70 डीबी एसएनआर प्राप्त कर सकते हैं।