Wie misst man die Leistung (5-500 mW), die von einem Gerät mit niedriger Spannung und niedrigem Strom verbraucht wird?

Ich möchte den Stromverbrauch von zwei Geräten vergleichen, die mit 9-V-Batterien betrieben werden. Einer verwendet einen Abwärtswandler und der andere einen Linearregler. Je nach Modus können diese zwischen ~5-500 mW (~0,56-56 mA) ziehen.

Normalerweise würde ich dazu einen kleinen Widerstand (~ 1 Ohm) in Reihe mit der Stromversorgung des Geräts schalten und die Spannung darüber messen, um den Strom zu bestimmen. Dann würde die Leistung durch Multiplizieren des Stroms mit der Versorgungsspannung ermittelt.

Meine Sorge ist, dass der kleine Widerstand möglicherweise den Stromverbrauch der Geräte ändern könnte. Ich denke, dieser Effekt wäre bei geringer Stromaufnahme winzig, bei ~ 50 mA jedoch möglicherweise signifikant.

Außerdem ist es schwierig für mich, niedrige Spannungen genau zu messen: Mein Multimeter hat eine mV-Präzision (ok bei ~ 50 mA, nicht so gut bei 1 mA).

Gibt es eine gute Möglichkeit, die Leistung zu messen, die mir fehlt? Idealerweise etwas, das für ein kleines Labor ohne teure Ausrüstung zugänglich ist?

Kostengünstige Lösung: Stromzange + Multimeter. High-ems-Lösung: Keithley 2281S Batteriesimulator.
@Vulcan Du hast die richtige Idee. . Normalerweise wird ein 50-mV-Strom-Shunt für den Vollausschlag verwendet, der genug liefert, um erfasst zu werden, ohne viel Spannung abfallen oder viel Leistung verbrauchen zu müssen.. dh effizient und dennoch empfindlich genug für DMM. Er kann für Einzelsondenmessungen entweder auf die V+- oder die 0-V-Seite gelegt werden. Aufgrund des niedrigen hohen ESR der Batterie ist der Spannungsabfall des SMPS-Impulses bei Transienten signifikanter und kann den Ausfall beeinflussen. Low ESR Caps können dies reduzieren, wenn f hoch genug ist. dh Zc(f) ist niedriger als der ESR der Batterie.
Klingt so, als ob Sie vielleicht einen Transimpedanzverstärker bauen möchten, für 60 mA benötigen Sie einen ziemlich starken Operationsverstärker.
Um einen 3-Dekaden-Bereich mit mindestens 2 signifikanten Stellen zu erhalten, ist eine 5-stellige Messung erforderlich oder Sie wählen 1,5 Sigfigs oder 2 Verstärkungsbereiche. Für eine schnelle und schmutzige Messung ein Op AMP mit einer Verstärkung von 100 bei 50 mV und Offset null,
Ändern Sie Current Sense R mit einem Schalter während jedes Ereignisses. um die Reichweite zu erweitern. 1 Ohm für 50 mA und 100 Ohm für 500 µA-Bereich. Der Batterie-ESR beginnt bei etwa 10 Ohm und steigt mit dem Entladezustand auf > 1 k

Antworten (1)

Sie sind auf dem richtigen Weg: Verwenden Sie einen niederohmigen Strommesswiderstand und messen Sie die Spannung. Aber die empfindlichste Einstellung der meisten DMMs ist immer noch hoch bei 200 mV.

Sie können einen einfachen Strommessverstärker verwenden, um die Messung super einfach zu machen. Diese Verstärker wandeln den durch einen Messwiderstand fließenden Strom in eine auf GND bezogene Ausgangsspannung um, sodass die Ausgangsspannung den gemessenen Strom anzeigt.

Linear Tech, Maxim und andere stellen sie her. Hier ist ein einfaches Beispiel mit dem LTC6106:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es funktioniert so, dass es Strom in seinen -IN-Pin zieht, bis -IN die gleiche Spannung wie +IN hat. Dieser Strom wird an den Widerstand am OUT-Pin angelegt, und dieser Strom erzeugt eine höhere Spannung, die Sie dann mit einem DMM oder ADC lesen können.

Mit diesem Verstärker kann Ihr DMM zu einem sehr empfindlichen Strommesswerkzeug werden.

Mit Beispielzahlen ist es einfacher zu verstehen:

Nehmen wir an, 1 Ampere fließt durch den 0,02-Ohm-Messwiderstand zur Last. Dies erzeugt 20 mV über dem Widerstand. Der Verstärker zieht Strom durch den 100-Ohm-Spiegelwiderstand in -IN, bis er den gleichen 20-mV-Abfall sieht.

Das bedeutet, dass der Strom durch die 100 Ohm 20 mV / 100 = 0,2 mA beträgt. Im Grunde wurde also 1 Ampere in einen Strom von 0,2 mA umgewandelt.

Nun fließen die gleichen 0,2 mA Strom in den 1 kOhm Ausgangswiderstand, sodass die Spannung an OUT 0,2 mA * 1 kOhm = 0,2 Volt beträgt, was Sie leicht mit Ihrem DMM messen können.

Unter Verwendung dieser Widerstandswerte beträgt die Verstärkung des Systems also 1 Ampere = 0,2 Volt Ausgang.

Jetzt, da Sie wissen, wie es funktioniert, können Sie die Widerstandswerte an Ihre Anwendung anpassen. Lesen Sie das Datenblatt, um die Einschränkungen und Empfehlungen zu verstehen. Zum Beispiel gibt es eine Mindestspannung, die zum Betrieb benötigt wird, es gibt einen Mindestwert, den Sie für den Eingangswiderstand verwenden sollten, einen maximal empfohlenen Ausgangsstrom usw.

Vergessen Sie auch nicht, dass Ihr DMM den Ausgangswiderstand leicht herunterlädt. Wenn Ihr DMM beispielsweise eine Impedanz von 1 MOhm hat, hat dies im Grunde genommen 1 MOhm parallel zum 4,99-kΩ-Ausgangswiderstand. Ich hoffe das hilft. Viel Spaß beim Basteln, -Vince

Danke Vince, aber meine Frage wäre, ob wir Strom, Spannung, Strom, Leistungsfaktor in Wechselstrom messen wollen. Dieser LT6106 ändert die Wellenform oder den Winkel. Vielen Dank im Voraus
Hallo Bill, woah, das war wirklich verwirrend. Der ursprüngliche Beitrag sagte 9 V Gleichstrom und Sie fragen nach dem Leistungsfaktor in Wechselstrom. Mir wurde endlich klar, dass Sie nicht der OP sind (Originalposter). Am besten wäre es, wenn du stattdessen eine neue Frage postest. Andernfalls hätten wir eine lange Kommentarkette zu etwas, das nur vage mit dem ursprünglichen Beitrag zu tun hat.
Wie misst man die Leistung (5-500 mW), die von einem Gerät mit niedriger Spannung und niedrigem Strom verbraucht wird?
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