Hangi senaryolarda mikroamperi ölçmek önemlidir?

Yeni bir multimetre bulma durumunda, kendimi piyasadaki mevcut cihazların sayısından kaybettim. Elbette, en uygun cihazı bulmak için bazı gereksinimleri ayarlamam gerekiyor. Onları karşılaştırırken, şu noktaya geldim ve bununla soruma:

Çoğu profesyonel cihaz sadece 0.001 A (1mA) çözünürlüğe sahip amper aralığına sahipken, yarı / hobi cihazları miliamper ve hatta mikro amper aralığına sahiptir. Sunucunun mikro-amper aralığının eksik olduğu konusunda şikayet ettiği YouTube'da cihaz incelemeleri gördüm. YouTube'daki başka bir kişi kitleye miliamper aralığının yeterli olduğunu söyledi. İşte uzmanlara sorum:

Ne tür senaryolar mikro amperlerin ölçülmesini gerektirir?

Örneğin: Bir veri sayfasına bakıldığında, bir AND geçidi "giriş kaçak akımı" na ve mikro-amper aralığında besleme akımına sahiptir, ancak bu küçük akımı ölçmek ne zaman gereklidir?

Tüm yararlı cevaplar için teşekkürler.

Çalıştığım ve tasarladığım bir ürün serisinden biri de akıllı bir telefon idi; sanki bir ankesörlü telefon gibi çalışan bir mikrodenetleyici düşünün .

Bunlar, 20mA garantili (ancak daha yüksek olduğu garanti edilmez) normal bir telefon döngüsünde çalışmalıdır; içinde açık bağlantıda merkez ofisi aksi bir çizgi arızayı tespit edecek şekilde koşulu birimi kaçak akım sadece birkaç microamps izin verildi.

Sızıntı hakkındaki yoruma yanıt olarak; sert ortam nedeniyle (dışarıda çok sıcak, çok soğuk ve yüksek nemde) ankesörlü telefon muhafazasındaki kartlar uygun şekilde kaplanmış ve nem yalıtımlı konektörler kullanılmıştır.

Kanca ve kanca dışı akım çekişi arasındaki fark farklı büyüklük sırası olduğundan, bu birimlerin açıkça test edilmesi gerekiyordu, bu yüzden kancada sadece birkaç mikroamperin doğrulanması oldukça önemliydi.

Başka bir uygulama, çeşitli çalışma modlarında gerçek akım çekimini onaylamak istediğim yeni, gerçekten düşük güçlü mikrodenetleyicilerde (tipik parça bağlantılı) ve bu modların bazıları mikroamper aralığında (veya daha az).

Birçok olası uygulama, bu sadece bir çift.

Pille çalışan birçok cihazın güç tüketimi için optimize etmesi gerekir ve µA akımları sıklıkla söz konusudur (hatta bazen nA).

Bir örnek vermek için kablosuz uzaktan kumandaları düşünün. Sadece 3V, 200mAh bataryaya sahip olabilirler . Bu uzaktan kumandanın pil değiştirmeye gerek kalmadan 10 yıl çalışmasını istiyorsanız, bu sadece 20 mAh / yıl'dır. Veya 0.054 mAh / gün veya 0.0022 mAh / saat. Saatleri iptal ediyoruz ve 2µA sürekli boşta boşaltmadan daha utangaç. Birçok çağdaş mikro ve RTC bundan daha iyidir, ancak cihazın amaçlandığı gibi çalıştığını doğrulamak için üretim çalışmanızı ölçmeniz gerekir.

"Pil ömrü, uzaktan kumandanın işlem sayısına bağlı değildir" diyebilirsiniz . Uzaktan kumanda içindeki kablosuz verici ve MCU çalıştırıldığında kısa bir süre için 10 mA tüketebilir. Bir saniyeden az söyle. Yani bu 10mA ama çok kısa bir süre için, bataryadan tüketilen enerji oldukça az. Buna karşılık, tüm gün boyunca sadece 2µA rölanti boşaltma, 16 kat daha fazla enerji gerektirir .

Birincisi, profesyonel multimetrelerin mikroamper ölçeği olmadığı varsayımınız yanlıştır. Örneğin, bir Fluke 287, mikroamperleri mutlu bir şekilde ölçecektir. Fluke 116 , akım ölçümleri için sadece bir mikroamper ölçeğine sahiptir.

Özel kullanım durumları için birçok profesyonel multimetre tasarlanmıştır. Yukarıda sözü edilen Fluke 116 HVAC sistemlerini hedeflemektedir, burada (görünüşe göre) ölçmeleri gereken tek akımlar alev sensörlerinden gelmektedir. 287 gibi üst düzey bir model her şeyi yapabilir. Flash bellek süreç geliştirme üzerinde çalışırken 0-20 uA aralığındaki referans akımları ölçmek için bir tane kullandım. Pille çalışan sistemler için mikroamperler önemlidir. Ancak çoğu kullanım durumunda, mikroamper ölçeğine ihtiyacınız yoktur, bu yüzden bir tane için ekstra ödeme yapmazsınız.

Düşük güçlü cihazlar geliştirirken, her nanoAmpere kurtarılmaya değer. Örneğin, CR2032 madeni para büyüklüğündeki bir pili kullanırken yaklaşık 200mAh kapasiteye sahipsiniz. Bir kez bu pillerden biriyle çalışan bir cihaz geliştirdim ve mikrodenetleyicinin çoğu zaman uyku moduna (0.6uA) gittiğini kontrol etmek zorunda kaldım. Ayrıca aktif olduğunda, akım tüketiminin 10uA aralığında olduğunu kontrol etmek gerekiyordu. Ayrıca, PCB'deki her bileşenin (düşük güç modlarında) toplamının, veri sayfalarında belirtilen hareketsiz akımın toplamıyla eşleştiğini kontrol etmek zorunda kaldım.

Özet olarak, güç kaynağınızdan en iyi şekilde yararlanmak ve donanımınızı / yazılımınızı kullandığınızdan emin olmak için bileşenlerinizin düşük güç performansını ölçmeniz gerekir ve genellikle bu oran uA veya nA olarak verilir.

Sorunuzun cevaplarına bir bükülme ekleyeceğim. Yük voltajı , yani voltaj yükü .

Bir DMM'nin mevcut aralığının voltaj yükü, ölçüm yapılırken DMM'nin üzerine düşen voltajdır. V / A veya mV / mA veya benzeri birimler olarak ifade edilir . Bu birimlerin ohm'a eşdeğer olduğunu ve DMM'nin o belirli aralıktaki devrelere sunduğu dahili direnci ifade etmenin standart yolu olduğunu unutmayın.

Bazı uygulamalarda DMM'nizin uA aralığında ölçüm yapabildiğini bilmek çok önemli değildir, ancak bunu yeterince düşük voltaj yükü ile yapabilir .

Bu, mikroamperlerin düşük voltajlı güç raylarından çekildiği düşük güç veya mikro güç uygulamalarında son derece önemlidir.

Aslında, 100 uV / uA yükü olan 600uA aralığına sahip bir DMM'yi hayal edin (Fluke 87V'im gibi): 10V raydan çekilen 100uA ölçerseniz, rayda sadece ihmal edilebilir bir 10mV düşüş sağlarsınız. Bununla birlikte, aynı akımı 100mV sinyal taşıyan bir hat üzerinde ölçerseniz, o sinyali% 10 değiştirdiniz ve bu da devrenizin çalışmasını durdurabilir.

Başka bir POV'dan bakıldığında, sadece düşük akım uygulamasında bir ölçüm yapmak için önemli olan akım aralığı değil, aynı zamanda ampermetrenizi yerleştireceğiniz devrenin empedansı. Ampermetre çok yüksek bir iç dirence (yüksek voltaj yükü) sahipse, test edilen devrenin ölçümünü ve hatta çalışmasını önemli ölçüde değiştirir.

Bu nedenle, bir DMM seçerken ve mevcut özelliklerini incelerken, voltaj yükünü bir parametre olarak da dikkate almalısınız.

Genellikle yarı iletken cihazların karakterizasyonu ve modellenmesi yapılırken (faydalı ve doğru bir model oluşturmak için kritik olan) kaçak akımlar mikro-amper aralığına düşer. Tipik olarak bu ölçümler bir Hassas Kaynak Ölçü Birimi (kısaca SMU) ile yapılır. Bu tür ölçümler, belirli bir yarı iletken işleminin temel performansını değerlendirmek için teknoloji geliştirmede yaygın olarak kullanılır.

Bir elektron mikroskobu kullanırken, birkaç pikosampın çözünürlüğüne kadar ışın akımını bilmek genellikle arzu edilir. Işın akımları küçüktür, çünkü bir elektron mikroskobunun amacı, ışının küçük özelliklerle etkileşime girmesi için numune üzerine dar (ve dolayısıyla düşük akım) bir elektron ışını odaklamaktır.

Bu, elektriksel olarak izole edilmiş bir numune aşaması ile mikroskop toprağı arasına bir ampermetre bağlanarak gerçekleştirilir. Böyle bir ampermetre, elbette, alet tarafından kullanılan akım aralığını ölçebilmelidir.

Bu muhtemelen ilgilendiğinizden daha niş bir durumdur, ancak tamlık için: yüksek voltajlı fizik deneyleri genellikle mikroamp veya nanoamp aralığında akımları içerir, örneğin birçok fotoçoğaltıcı tüpünün 1-10 uA aralığında doygunluk akımları vardır, böyle yanıt eğrileriyle ( bu Hamamatsu bilgi el kitabından):

Genellikle bunlar, akımla orantılı olarak yararlı bir voltaj (~ 1-10V) elde etmek için yüksek empedanslı amplifikatörler tarafından okunur, ancak PMT'lerinizden hangisinin bozuk olduğunu ve sadece bir multimetre bağlamak istediğinizi hayal edebilirim ve ışığı engellemek ve mevcut düşüşü görmek için elinizi tüpün üzerinde sallayın.

Benzer şekilde, bir şeye (örneğin vakumdaki bir elektrot) yüksek voltaj (birkaç kV) önyargısını korumaya çalıştığınız her yerde, voltajı sabit tutmak için beslenmesi gereken bir kaçak akımınız olacaktır, bu genellikle mikroamperden nanoamp aralığına kadardır. de. Yine bu, elde taşınan bir DMM ile güvenli bir şekilde ölçüm yapabilecek durumda olmadığınız bir şeydir.

"Profesyonel" cihazlar?

"Pro" ile onlar aslında "elektrikçi" metre düşünüyorum. Birisi evde 120V kablolama veya bir araba üzerinde çalışırken, genellikle amper veya bazen mA ile uğraşır. Mikroamperler elektronikte önemlidir, ancak profesyonel "elektrik" işlerinde çok fazla değildir.

Ancak mühendisler ve bilim adamları için (gerçek profesyoneller) mikroamper metre ölçekleri inanılmaz derecede önemlidir. Aynı durum hobiler veya transistör devreleri ile çalışan herkes için de geçerlidir. Cevaplardaki tüm örnekleri burada görebilirsiniz. Transistör temel akımları, fotodetektörler, op-amp'ler ve 10.000 ohm'un üzerindeki dirençleri içeren her şey ...