[Ruslan1 17]

Я тут на пальцах прикинул что нужно конкретно мне:

Хочу узнать реальное количество потребленной энергии с точностью 5-10 %. Напряжение питания: 3-6 V, максимальный ток: 0.6 А. Самым "быстрым потребителем" будет модем, который может изменить свое потребление теоретически на 0.5 А.

Вижу необходимость периодически измерять мгновенные ток/напряжение, и суммировать их произведения для получения интеграла (потребленной энергии).

 

По скорости:

у меня все-таки быстрым источником является конденсатор в блоке питания, исхожу из его скорости разряда, которую хочу увидеть: 200 мкф, 3.7 до 3.5V разрядится при 0.6А за 66 мкс.  То есть 15 KSPS. Лучше больше , скажем 20 KSPS. Это минимум.

Разрешающая способность по току: Хочу видеть потребление от 500 nA до 1 A.  если "в лоб": Это дает 2e6 уровней (21 бит). Значит, 24-битный АЦП.

Разрешающая способность по напряжению: любой АЦП подойдет.

Итого нужно два канала АЦП, один 24 бита, другой любой, семплрейт 20 KSPS.

Доставка :

- просто набортный текстовый дисплей с суммарной величиной и кнопка "сброс". Можно еще кнопку для пролистывания результатов, если не помещаются на дисплее.

- дополнительно (просто заложить в железе, но развивать дальше только по желанию) - передавать поток сырых данных ток/напряжение, ну или мгновенные роизведения. Или на SD карточку это писать, чтобы потом смотреть. Но поток большой, не уверен что получится с простыми интерфейсами просто поток сырых данных гнать (USART-USB переходник, например). 20 KSPS*4байта*2 величины= 160 килобайт/с = 1600 kbit/s. Ну, можно попробовать. Например, FT232 по даташиту до 3 Mbit/s обещают на USB 2.0.  В компьютере обработка простая- ловить байты и писать в файл, всю навороченность можно потом придумать если нужно.

 

Я правильно считаю ? Нигде не ошибся в разы?

 

Upd: Так мне, получается, подойдет какой-нить двухканальный USB логгер, если он имеет 24 бита и 20 KSPS.  Может на алиэкспрессе уже такие есть.

[Ruslan1 17]

Посмотрел на ютубе ролик про NRF-PPK2.

там видна четкая зависимость между семплрейтом и максимальным возможным временем записи

1 SPS: 7 дней

10 KSPS: 72 минуты

100 KSPS: 432 секунды

Фигня в-общем. Пользоваться, конечно, можно, но не то чего хотелось.

[_pv 61]

1 hour ago, Ruslan1 said:

Я правильно считаю ? Нигде не ошибся в разы?

Вроде нет, но для 0.1Ом шунта, чтобы на 0.5А не особо просаживаться, на 1мкА будет 100нВ, что с десятком кГц полосы уже будет меньше 1нВ/rtHz.

Но на микроамперах вроде нет нужды в быстрых измерениях и можно некий адаптивный фильтр поверх натянуть, который полосу будет резать сильнее если токи небольшие.

У китайцев есть модули с ADS1263, я их 8 штук в ft232h подключал, с оберткой в lua: https://github.com/pavel212/uffi/blob/master/example/ads1263.md

Он там через mpsse почти непрерывно на 30МГц может spi поток гнать, иногда только какие-то небольшие затупления случаются с буферизацией и USB, на 15МГц вообще непрерывно без пауз.

[Plain 191]

2 часа назад, Ruslan1 сказал:

один 24 бита, другой любой ... правильно считаю?

Оба должны по стробу работать.

[Ruslan1 17]

41 минуту назад, _pv сказал:

Вроде нет, но для 0.1Ом шунта, чтобы на 0.5А не особо просаживаться, на 1мкА будет 100нВ, что с десятком кГц полосы уже будет меньше 1нВ/rtHz.

Но на микроамперах вроде нет нужды в быстрых измерениях и можно некий адаптивный фильтр поверх натянуть, который полосу будет резать сильнее если токи небольшие.

У китайцев есть модули с ADS1263, я их 8 штук в ft232h подключал, с оберткой в lua: https://github.com/pavel212/uffi/blob/master/example/ads1263.md

Он там через mpsse почти непрерывно на 30МГц может spi поток гнать, иногда только какие-то небольшие затупления случаются с буферизацией и USB, на 15МГц вообще непрерывно без пауз.

Спасибо, про это не подумал. Самое простое- завести измерение на два АЦП: #1 медленный и с малым шумом (тот же ADS1263 дает шум 100 nV при 20 SPS). И #2 быстрый АЦП более шумный, для больших величин. Измерять обе величины сразу, и по результатам быстрого АЦП принимать решение: использовать этот "быстрый" семпл, или же заменить его прошлым доставленным результатом из медленного АЦП.

В этом случае в качестве "АЦП#2" может подойти и встроенный в МК, 12-16 битка.

Ну или все на быстром АЦП делать и потом цифровой фильтрацией. Но с двумя АЦП предсказуемей, меньше исследований проводить.

17 минут назад, Plain сказал:

Оба должны по стробу работать.

Согласен, ток и напряжение должны быть из одного момента времени. Ну, тут есть варианты, вплоть до моих любимых многоканалок (вроде ADS1278, AD7768), в которых одновременность заложена аппаратно. Главное чтобы дополнительные элементы на плате не вносили разную задержку в разные каналы до АЦП.

Ну и как вариант: обеспечить постоянное питания и считать только ток. Для тестов вполне годится и упрощает задачу, хотя и сужает область применения.

[blackfin 23]

On 4/16/2024 at 12:29 PM, Ruslan1 said:

Хочу узнать реальное количество потребленной энергии с точностью 5-10 %.

Хочу видеть потребление от 500 nA до 1 A. Это дает 2e6 уровней (21 бит). Значит, 24-битный АЦП.

Для измерения 500 nA c 10% точностью 24-битного АЦП не достаточно.

Для измерения 500 nA с точностью 50 nA нужен 25-битный АЦП.

[_pv 61]

20 minutes ago, Ruslan1 said:

В этом случае в качестве "АЦП#2" может подойти и встроенный в МК, 12-16 битка.

у ads1263 два ацп внутри, но второй вспомогательный - медленный.

8 minutes ago, blackfin said:

Для измерения 500 nA с точностью 50 nA нужен 25-битный АЦП.

недостающих несколько бит "вниз", при измерении небольших токов можно оверсэмплингом выжать, просто зарезав полосу до десятков Гц, всё равно на малых токах обычно интересно некое среднее микро потребление, а не "быстрое" их изменение за десятки мкс.

[Ruslan1 17]

8 минут назад, blackfin сказал:

Для измерения 500 nA c 10% точностью 24-битного АЦП не достаточно.

Для измерения 500 nA с точностью 50 nA нужен 25-битный АЦП.

Тут сложно. Мне не абсолютная точность нужна, а нужна точность результата, в котором присутствует и малый ток, и большой ток.

"Большого" тока у меня не менее чем 10 секунд в сутки, для этого результата я и хочу знать с точностью 10%. С большим запасом: 10 секунд в сутки, 50 mA дает средний ток 0.05А*10s/(24*3600s) = 5.8 uA. От этого среднего тока я и хочу иметь точность 10%, а значит 0.5 uA.

То есть, если я игнорирую токи менее чем 500 nA (имею квант 500 nA), я получу для случая "устройство жрет 10 секунд в сутки 50 mA" точность результата потребления 10%.

 

[Ruslan1 17]

20 минут назад, _pv сказал:

у ads1263 два ацп внутри, но второй вспомогательный - медленный.

Спасибо за замечание, интересная машинка. Не использовал. Но первый АЦП в нем все-таки лучше

ADC1: 50SPS- 22bit, 19200SPS- 17 bit (noise-free)

ADC2: 10SPS: 19bit (noise-free).

 

[_pv 61]

49 minutes ago, Ruslan1 said:

Но первый АЦП в нем все-таки лучше

вторым вспомогательным напряжение можно мерить, оно-то на 6 порядков не меняется.

[Ruslan1 17]

28 минут назад, _pv сказал:

вторым вспомогательным напряжение можно мерить, оно-то на 6 порядков не меняется.

Мне нужно два желательно точных АЦП для измерения тока: быстрый для больших токов, и медленный но малошумный для малых токов. Я подумал про использование этих двух встроенных АЦП.

А напряжение да, его чем попало можно измерять, это уже АЦП #3.

 

P.S. Вангую, что просто куплю Нордик Кит за 100 баксов, если ничего более интересного не попадется до конца недели.

[_pv 61]

из одного и того же "быстрого" АЦП, второй медленный и малошумный делается за счёт постобработки добавлением ФНЧ.

[Ruslan1 17]

Заказал Нордик, поиграюсь-расскажу. Хотя там особо нечего играться, просто убедиться что из коробки работает как на картинках нарисовано.

Далее любопытно будет понять что там в реалтайме можно. В интернете вижу что вытаскивают просто стрим данных. Если это в реалтайме на 100 KSPS можно- то мне большего и не нужно будет, дальше я сам....

вот тут, например.

а тут API с гитхаба

 

[Plain 191]

19 часов назад, Ruslan1 сказал:

ничего более интересного не попадется

Можно уравновешивание заряда сделать, т.е. стабилизатор напряжения, на входе плёночный конденсатор, питаемый через диод программируемым источником тока — АЦП МК по прерываниям измеряет ток разряда и задаёт ближайший посредством ЦАП, исходя из знака напряжения на конденсаторе. Диод нужен для создания честного нуля шкалы ЦАП, посредством закорачивания источника тока на стабилитрон при минимальном токе, а всё остальное однократно откалибровать посредством мультиметра.

[Ruslan1 17]

Попробовал PPK2 от Нордик.

Однозначно стоит своих денег. Меня абсолютно устраивает, для моих нужд (оценка малых токов) вполне годится.

Использовал как источник напряжения. То есть от него же и питаю подопытного.

Проверил шум, измерял ток на резисторе 1 MOhm (Upd: омметр показал 991 kOhm), 4000 mV. На картинках ниже окно длиной 10 секунд

100 kSPS: шум 0.8 uA

10 kSPS: шум 0.2 uA

1 kSPS: шум 0.1 uA

100 SPS: шум 0.05 uA (картинку не вставил, она похожая, просто шум меньше)

 

Попробовал с напряжением 1000 mV: данные очень похожие, шум не меняется.

 

Ниже пример реальных измерений (длина окна 1 минута)

 

В 01.04.2024 в 13:56, MegaVolt сказал:

Nordiс Power Profiler Kit II

Большое спасибо за подсказку!

Я бы сказал, что этот PPK2 из категории "маст хэв": соотношение цена/возможности очень хорошее, и цена небольшая.

(А вот эта картинка ниже непонятно как второй раз вставилась. И удалить не могу...)