"Contor" energie - DC, mica putere

[nico_2010]

Am inteles ca esti fan Microchip. Asta poate fi OK, insa daca chiar vrei sa efectuezi astfel de masuratori cam trebuie sa renunti la componente care nu sunt compatibile cu cerintele proiectului si sa-ti schimbi perspectiva asupra abordarii proiectului.

In primul rand, in configuratia aleasa de tine presupun ca vei avea parte de mult zgomot (in mare parte din cauza "tovarasului" Johnson), zgomot care va influenta negativ masuratorile la nivele mici ale curentului de monitorizat, asa ca din cei 10 biti nu vei putea utiliza mai mult de 7-8 biti. Pe de alta parte, o variatie rapida de curent s-ar putea sa-ti dea peste cap (sau sa "perpeleasca" ceva) etajul de amplificare si ce mai urmeaza dupa el, pentru ca acele comparatoare nu sunt suficient de rapide ca sa iti modifice gama de masura.

Ti-as propune sa folosesti ca front-end cate un convertor digital-analog pe 22biti (ex. MCP3550) sau si mai bine pe 24 biti (ex.MCP3562), precedat pe fiecare din cele doua intrari de buffere in configuratie neinversoare (de care vrei tu, dar cu zgomot redus). In felul asta impusti doi iepuri dintr-un foc: reduci mult nivelul de zgomot si poti masura cam de la 10uA pana la 1A continuu, folosind un singur shunt (si ala de 0.1 ohm). Bine, nu este cea mai fericita solutie, cei de la Keithley propun ( http://www.techni-tool.com/site/ARTICLE_LIBRARY/Keithley-Low Current Measurements.pdf ) folosirea unui convertor I-U (de obicei o topologie cu amplificator transconductanta, cu amplificare comutabila) care, impreuna cu masuri de gardare corespunzatoare elimina in buna parte erorile de masura.

Dar, pana la urma, este proiectul tau si iti alegi solutiile cele mai convenabile, tehnic si bugetar.

Editat Mai 23, 2019 de nico_2010

[sesebe]

Nu 3 LSB ci 7.7LSB WC chiar daca sumarea erorilor nu se face chiar asa.

Aproximind la 8LSB inseamna 3 biti si scazind 3 biti din 12 ramin 9.

Real life nu pierzi 8LSB ci probabil pe undeava putin sub 5-6 LSB care inseamna 2 biti si ceva adica ramii cu 10 biti.

 

Eventual citeste despre ENOB.

 

https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-90.html

https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5384

Editat Mai 23, 2019 de sesebe

[informer]

Va multumesc domnilor, intr-adevar multa documentatie de citit.

Pun mai jos o secventa video cu acel frontend mai vechi, doar in ideea ca nu-i dracu` asa negru intotdeauna. ;)

Realizarea este cea cu 3 sunt-uri, OpAmp-uri de precizie dar nu chopper (offset de ordinul uV etc.), ADC 10biti intern uC.

Se observa ca la o rezistenta de 1M cu toleranta "comunista" variatia citirii ("LSB-ul" cum ar veni) este de 100nA... mi se pare rezonabil pt. costul derizoriu al pieselor.

Dar e clar, intotdeauna exista loc de mai bine... va tin la curent. 

 

 

Editat Mai 23, 2019 de informer

[sesebe]

Eroare corectata, rog a se sterge.

Editat Mai 23, 2019 de sesebe

[vijelie02]

Functioneaza link-ul pus de colegul @informer

[one]

Domnule informer, 

tema este deosebit de interesanta si m-am lovit si eu de aceasta problema, fara sa o rezolv caci inca nu am definitivat proiectul.

Eu am niste senzori care la intervale regulate fac masuratori. Acestia as vrea sa ii alimentez din baterie si as vrea sa stiu cat dureaza bateria.

Pentru aceasta am prevazut niste teste unde programez senzorul sa nu trasmita nimic, apoi masor curentul consumat.

Dupa aceasta, fac senzorul sa transmita continuu si masor curentul.

Apoi, estimez timpul de lucru si intervalul de transmisie si estimez si consumul si durata bateriei.

Veti spune, da dar eu am un timp aleatoriu.

Multe lucruri in natura sunt aleatorii si exista o teorie a probabilitatilor si statistica ce ne ajuta. Cred ca acolo trebuie concentrat efortul, si nu spre masurarea consumului, caci si acesta are erorile lui.

Va dati seama ca un filtru de aer de la un automobil are aceleasi conditii, aleatorii. Cum faci sa il schimbi? Ori fixezi un interval considerand conditiile cele mai defavorabile, ori masori pierderea de presiune.

Analog, in cazul dvs., fara sa cheltuiti mai mult pe tester decat pe obiectul in sine, cred ca ori mergeti pe scenariul cel mai prost, ori masurati tensiunea pe baterie, ori, pur si simplu, alimentati dintr-o baterie cu capacitate cunoscuta si vedeti autonomia. Nu cunosc cazul dar in ignoranta mea imi pot imagina ca va complicati viata. De ce nu faceti un prototip si masurati exact durata bateriei.

Accelerati testul! micsorati timpii, cresteti frecventele.

Editat Mai 23, 2019 de one

[informer]

54 minutes ago, one said:

Analog, in cazul dvs., fara sa cheltuiti mai mult pe tester decat pe obiectul in sine, cred ca ori mergeti pe scenariul cel mai prost, ori masurati tensiunea pe baterie, ori, pur si simplu, alimentati dintr-o baterie cu capacitate cunoscuta si vedeti autonomia. Nu cunosc cazul dar in ignoranta mea imi pot imagina ca va complicati viata. De ce nu faceti un prototip si masurati exact durata bateriei.

Accelerati testul! micsorati timpii, cresteti frecventele.

Ca sa incep la fel:  

Domnule one,

Deoarece sunt la o bere si postarea d-voastra m-a bine dispus suplimentar am sa va raspund prin a spune ca nimic din ce-mi face placere nu-i inutil pt. mine  si nimic din ceea ce fac in contextul la care va referiti nu fac decat pt. ca-mi face placere.  

 Sigur ca utilitatea este discutabila insa acest aspect este categoric subiectiv... tot ce se poate spune esta ca cine vrea participa, cine nu, nu.

Oricum, personal apreciez opiniile d-voastra chiar daca n-am sa le urmez.

 

[Mircea]

La capitolul ENOB, da o fuga pe la TI.com. As recomanda (in limita a 2-3$) un ADS1118 in 16b, SPI, capsula sudabila usor (VSSOP).

[informer]

Multzam @Thunderer2018, nu le-am folosit dar par OK, o sa comanda vreo 2 sa vad ce si cum... chiar daca-s un pic mai mult de $2.3, ca nu iau 1k...

 

Referitor la postarea anterioara a d-lui @one as mai vrea sa vin cu ceva precizari... nu din vreun fel de obligatie ci doar informativ...  

Cine n-a avut nevoie sau n-a fost interesat de a calcula un buget energetic cu o precizie cat de cat buna la o scula cu consum "neliniar" poate crede ca-i banal.

Cum in ultima vreme am cam facut asta, am "tupeul" sa contrazic lucrul asta.

Ca sa folosesc exemplul din aceasta postare cu senzorul wireless singurul lucru usor de masurat cu un instrument uzual (de fapt nici ala PREA UZUAL pt. uA) este consumul in stand-by.

Cand vine vorba insa de a masura consumul in perioada activa, care consum este cel semnificativ totusi, deja nu mai este asa simplu cel putin din doua motive:

- TIMPII pt. toate starile intermediare prin care trece sistemul sunt foarte scurti (cat ia unui aparat de masura + operator sa faca o masuratoare?);

- consumurile ca si timpii afereti sunt dati in datasheet-uri in limite destul de largi si sunt de multe ori dependenti de implementarea fizica.

Doar ca ex. cum calculezi consumul pt. un modul RF care intre starea sleep si regimul de transmisie trece prin vreo 5 stari intermediare cu consumuri diferite?

Asta ca sa nu mai zic ca nu prea stii exact cat dureaza de ex. transmisia pachetului tau si nu-i chiar tot aia ca energie consumata daca dureaza 50ms sau 500ms...

Sigur ca poti folosi osciloscoape, capturi, log-uri din soft-ul uC-ului etc... dar de ce, ca sa eviti sa faci un device care masoara exact si cu un pret derizoriu, pe care-l faci la urma urmei "de placerea  hobby-ului"?

 

Editat Mai 24, 2019 de informer

[puriu]

Pe vremea lui Edison se contoriza curentul (continuu) consumat, nu energia. Primele contoare de curent erau electrolitice. Argintul trecea de pe un electrod pe altul, cate un atom pentru fiecare electron. Cel care "citea" contorul cantarea catodul si calcula numarul de Ah consumati de la ultima plata, adica 4g/Ah. Cand anodul se subtia prea mult, electrozii erau inversati si contorul functiona in continuare.

 Caderea de tensiune pe bacul de electroliza este sub 1V la curentul maxim de 0,5 A/dmp. Metoda este precisa (randament de curent peste 99%) si nelimitata de valorile mici ale curentului sau ale timpului.

[informer]

M-ati facut curios... ;)

4g Ag reprezinta 4 / 107.8682g/mol  =   0.037082291mol

nr. de atomi corespunzator este 0.037082291 x 6.023 x 10^23

daca 1 atom corespunde unui electron rezulta sarcina 0.037082291 x 6.023 x 10^23 x 1.60217662 × 10^-19 = 3578,4C

... ceea ce reprezinta... 0.994Ah 

[Mircea]

De ce nu gandesti totul ca o sursa de tensiune de iesire constanta. Indiferent de curentul prin shunturi, tu mentii iesirea la valoarea impusa in mod automat.

 

In optica asta poti pune ce valoare de shunturi vrei. La 1-100uA pui 10k, samd.

 

Va fii chestie de deriva de componenta mai curand decat o problema de lucru cu tensiuni de uV.

[sesebe]

Pai eu aici ce ii recomandam? nu teoe ceva de genula acesta?

[informer]

F. interesant... am citit ce-a zis @sesebe mai devreme da` nu m-am gandit la ce trebuia la acel moment...

Cre` ca intr-adevar e o abordare mai comoda.

Multzam!

 

[Mircea]

7 hours ago, sesebe said:

Pai eu aici ce ii recomandam? nu teoe ceva de genula acesta?

N-am incercat sa "fur" ideea, ci doar ca uit ce citesc.