Ich bin einmal auf ein Projekt gestoßen David Jones uCurrent.
Es ist ein sehr einfaches System. Am Messwiderstand wird Spannung angelegt, die dann um 100 verstärkt und dem Ausgang zugeführt wird.
Leider ist das Ding nicht billig, ca. 70 EUR ohne Versandkosten.
Ich beschloss, meine Version schlanker, billiger zu machen, aber mit ähnlichen (oder in mancher Hinsicht sogar besseren) Parametern.
Was hat mir am Original nicht gefallen?
- Leistung. Eine CR2032-Batterie und eine künstliche Null. Die Schaltung ist kompliziert (bloß ein Operationsverstärker, aber immer) und die Stromversorgung des Ausgangsverstärkers beträgt nur +/- 1,5 V.
- Die Verwendung von zwei teuren und schwer erreichbaren Operationsverstärkern im Verstärker. Die Kaskadenschaltung verbessert ein wenig die Bandbreite im Vergleich zu einem Verstärker mit höherer Verstärkung. Ist die Frequenz wichtig, wenn der von der Schaltung im Ruhezustand verbrauchte Strom gemessen wird?
Von mir vorgenommene Änderungen:
- Zwei statt drei Bereiche. Jedes Multimeter misst Milliampere, und für das Oszilloskop kann man einen Widerstand in Reihe verwenden.
- Leicht verfügbarer Operationsverstärker - man kann ihn bei TME kaufen.
- Stromversorgung über zwei 12-V-Batterien. Dies ergibt einen Ausgangsspannungsbereich von 0 bis 10 000 mV, sodass ich im nA-Bereich Ströme von 0 bis 10 µA und im µV-Bereich bis zu 10 mA messen kann. Dies ist zehnmal mehr als das Original.
- Platz für eine Diode zum Schutz des Verstärkereingangs. Nur für den Fall.
- Ich bin auch vom Überwachungssystem der Batteriespannungs zurückgetreten.
Somit wurde eine Schaltung wie im Diagramm erstellt. Einfach, um nicht primitiv zu sagen.
Der Wert des Kondensators C1 wurde aus dem originellen Schaltplan übernommen. Falls erforderlich, werde ich versuchen, die Kompensation mit dem Generator und dem Oszilloskop zu korrigieren.
Nach dem Schaltplan ist ein Entwurf der Leiterplatte entstanden. Da das Schema einfach ist, wurde die Platine problemlos in einer Schicht herausgebracht, ohne sie mit Brücken usw. zu kombinieren. Einfach zu Hause herzustellen.
Und dann die Schaltung selbst.
0,1% Widerstände
Es ist die Zeit für Messungen:
Die Offset-Spannung beträgt weniger als 1 mV. Bei kurzgeschlossenem Eingang schwankt die Ausgangsspannung im Bereich von 0,3 bis 0,8 mV.
Die Genauigkeit der Anzeigen ist überraschend hoch, besser als 0,5%. Aber ich gehe davon aus, dass es sicher ist, 1% anzunehmen. Berechnet mit der technischen Methode, da ich dieses Gerät nicht kalibrieren kann. Die Messgeräte, mit denen ich Spannung und Widerstand messe, haben jedoch ihre Grenzen.
Die Spannungsquelle war eine 3-V-Batterie, ein Strombegrenzungswiderstand in Reihe und mein Adapter. Die Spannung wird an den Enden dieser Reihenschaltung gemessen und ihr Gesamtwiderstand einschließlich der Leitungen wird mit einem Multimeter gemessen.
Für den µA-Bereich:
Spannung am Eingang = 3,1630 V, R = 99 890 Ω
Strom theoretisch = 31,6 µA
Strom gemessen = 31,8 µA
Fehler = 0,42%
Für den nA-Bereich:
Spannung am Eingang = 2,9434 V, R = 5134000 Ω
Strom theoretisch = 573,3 nA
Strom gemessen = 574,4 nA
Fehler = 0,19%
Genug für mich.
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