Comment réaliser un capteur de courant (µA) ?

[Slownners]

PS : Tu mets un shunt de 1K , soit une mesure de 20mV pour 20µA . Et si il passe 5mA , tu chute plus que la tension d'alimentation disponible

Je pense que je vais faire un truc du genre, j'ai une idée de montage pour ça. En fait je me suis pris la tête pour rien, ça devrait le faire, merci !
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[Gri Pale]

En théorie : U=RI

Si ta résistance est suffisamment élevée, ça se verra bien comme chute de tension ^^ Après, c'est bien une chute (perte par effet Joule) qui en résulte.
En pratique, pour les shunts, oui, on utilise des résistances très faibles pour avoir une tension "image" du courant mais c'est surtout pour limiter les pertes.
Donc pour des uA, tu peux augmenter la résistance jusqu'à avoir un signal, qui après amplification donne satisfaction.

C'est surtout la propreté de ton courant qui permettra de savoir si la solution shunt est envisageable. Ne pas hésiter à filtrer en amont.

En gardant à l'esprit que cette solution n'est pas du tout optimisée dans un contexte de low power device. Si tu es dans ce cas de figure, il vaut mieux intégrer directement le courant par un condo et analyser la tension derrière. Il suffit de balancer le courant dans le condo, puis tu mesures la tension, les câbles feront office d'ensemble résistif.

Il va falloir passer par le test Slownners, j'en ai bien peur

@jiherve c'est une autre solution pour mesure des courants si faibles, je détecte des variations de dizième de micro ampère grâce à l'intégration du courant par condensateur !
Il y en a plein d'autres des solutions et même certaines qui n'ont pas encore été découvertes =)
Le shunt c'est un peu une méthode de bourrin ^^, mais elle a fait ses preuves !


-A, Gri Pale

[jiherve]

Re
celui là n'est pas mal :http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina233.pdf.

Et si il passe 5mA , tu chute plus que la tension d'alimentation disponible

cela tombe bien car le truc est foireux!
JR

[Antoane]

Bonjour,

un ampli à trans-impédance ferait la mesure et le conditionnement du signal sans affecter la tension d'alimentation et sans problème de bruit.
Une diode (éventuellement schottky) entre les deux entrés (ou une zener sur la résistance de contre-réaction) permet de de bypasser l'ampèremètre s'il est nécessaire de fournir un "fort" courant à la charge. Cette diode peut être une jonction base-émetteur de transistor, et ainsi permettre de faire un simple témoins de dépassement de gamme.

[invite39886733]

Si vous voulez il y a la sonde de Dave (eevblog) en open source (schema BOM)

uCurrentGoldSideViewOriginal25-300x257.jpg

Capture.JPG

https://www.eevblog.com/projects/ucurrent/

Il ne la fabrique plus mais elle est en vente ici:

https://www.welectron.com/EEVBlog-uC...or-Multimeters

https://simonselectronics.co.uk/prod...s-and-battery/

[Slownners]

En théorie : U=RI

Si ta résistance est suffisamment élevée, ça se verra bien comme chute de tension ^^ Après, c'est bien une chute (perte par effet Joule) qui en résulte.
En pratique, pour les shunts, oui, on utilise des résistances très faibles pour avoir une tension "image" du courant mais c'est surtout pour limiter les pertes.
Donc pour des uA, tu peux augmenter la résistance jusqu'à avoir un signal, qui après amplification donne satisfaction.

C'est surtout la propreté de ton courant qui permettra de savoir si la solution shunt est envisageable. Ne pas hésiter à filtrer en amont.

En gardant à l'esprit que cette solution n'est pas du tout optimisée dans un contexte de low power device. Si tu es dans ce cas de figure, il vaut mieux intégrer directement le courant par un condo et analyser la tension derrière. Il suffit de balancer le courant dans le condo, puis tu mesures la tension, les câbles feront office d'ensemble résistif.

Il va falloir passer par le test Slownners, j'en ai bien peur

Oui j'avais déjà pensé à ça avant d'ouvrir cette discutions. Je voulais juste savoir s'il existait d'autres moyens plus propres d'arriver à mes fins. Et après toutes ces participations forts intéressantes, d'ailleurs je vous remercie tous, je me rends compte qu'ils en existent, mais trop complexes (aux yeux de mes patrons).

U=RI ? Ça sert à quoi ?

(It's a joke)

[jiherve]

Re
il faudra une source de tension négative car le courant entrant sera positif si tu comptes sur la masse virtuelle pour assurer la référence basse de l'alimentation.
Cela me semble un peu olé olé car cette masse virtuelle n'est assurée que dans le domaine de fonctionnement de l'AOP c'est à dire qqs KHz/Mhz.

JR

[DAUDET78]

Voilà une élucubration (qui utilise le transimpédance d'Antoane) :
- Impédance d'entrée nulle (ou presque)
- Qui donne 1V volt sur le galva pour 50µA
- Seuil d'alarme par LED réglable jusque 125µA max


PS : Faut prévoir une résistance bleeder sur l'alim 3,3V qui consomme plus que 20mA

[jiherve]

Re
Amha à première vue cela devrait fonctionner au moins en BF, peut être ajouter un découplage supplémentaire entre + et - du montage en test mais au risque d'avoir un oscillateur.
JR

[Slownners]

Bonjour à tous,

Pour un de mes projets, j'ai dû réaliser un capteur de courant permettant de connaitre la consommation d'une charge.

Ce capteur de courant se trouvera sur une carte "banc de test" faite pour tester un modèle de carte spécifique.

Un des tests est de vérifier la consommation en mode veille et vérifier qu'elle ne dépasse pas 20µA. C'est pourquoi j'ai réaliser ce capteur de courant :



Je pars d'un tension de 12V que j'abaisse grâce au LM317 à (environ) 3.3V. Je fais le montage de telle sorte à limiter le courant à (environ) 10mA en sortie du régulateur. Je vous invite à aller regarder la doc pour mieux comprendre. On obtient donc Valim.

Valim arrive sur ma résistance de shunt de 1k. Elle limite donc le courant sur ma charge à Imaxload = ~2,9mA (en comptant Rlim).

La charge consomme donc normalement 20µA, mais en cas de défaillance, elle peut monter jusqu'à plusieurs centaines de mA.

Je récupère le signal Vshunt, et l'envoie sur un AOP montage soustracteur (VCC+ = 12V et VCC-=GND) avec un gain de 10. J'obtiens donc Vampli = 10*(Valim - Vshunt). On peut en déduire pour Vampli que pour Iload = 100µ, Vampli = 1V, soit 10V/mA.

C'est Vampli que je vaiis récupérer pour le test. Notons que j'ai amplifié le signal seulement par 10 pour mon CAN.

Après il y a un système "alarme", je viens juste comparer mon Vampli avec Vref(ajustable), si jamais Vampli > Vref alors la led s'allume. (AOP -> VCC+ = 12V et VCC-=GND)

Voilà la description du système.

Si vous avez des améliorations/conseilles à me donner, je les prendrai avec plaisir.

Merci d'avance !

[Antoane]

Bonjour,

Veux-tu justifier pourquoi tu as choisi cette méthode de mesure du courant parmi celles t'ayant été proposées :
- transimpédance ;
- shunt + ampli d'instrimentation ;
- shunt + amplificateur ad-hoc, dédié aux mesures de tension de shunt high-side ;
- autre.

Car celle que tu as choisis est très probablement la moins performante (CMRR, courant de polarisation de l'ampli diff, stabilité de l'alim 3.3 V), pour une simplicité toute relative.


Pourquoi avec mis U4, et, dans la même veine : pourquoi avoir mis U4 devant R203 plutôt que devant R201 ?

[DAUDET78]

C'est pourquoi j'ai réaliser ce capteur de courant :

Pourquoi faire simple quand on peut faire compliquer ... qui ne marche pas !

[Slownners]

Bonjour,

Veux-tu justifier pourquoi tu as choisi cette méthode de mesure du courant parmi celles t'ayant été proposées :
- transimpédance ;
- shunt + ampli d'instrimentation ;
- shunt + amplificateur ad-hoc, dédié aux mesures de tension de shunt high-side ;
- autre.

Car celle que tu as choisis est très probablement la moins performante (CMRR, courant de polarisation de l'ampli diff, stabilité de l'alim 3.3 V), pour une simplicité toute relative.


Pourquoi avec mis U4, et, dans la même veine : pourquoi avoir mis U4 devant R203 plutôt que devant R201 ?

Si j'ai utilisé cette technique c'est simplement car tout les composants que j'utilise ici sont en stock dans l'entreprise. Je suis bien d'accord qu'il y a mieux mais pour des raisons de délais, j'ai peur de ne pas avoir le temps de commander des composants.

U4 est un reste d'une ancienne version du schéma, j'ai oublié de l'enlever, my bad.

Je ne pense pas qu'un suiveur devant R201 soit utile, si ?

[Slownners]

Pourquoi faire simple quand on peut faire compliquer ... qui ne marche pas !

Qu'est ce qui ne fonctionne pas ?

[DAUDET78]

Qu'est ce qui ne fonctionne pas ?

Ton ampli différentiel
Je te donne un schéma de base qui marche .... tu te débrouilles maintenant sans moi.

[Antoane]

Si j'ai utilisé cette technique c'est simplement car tout les composants que j'utilise ici sont en stock dans l'entreprise. Je suis bien d'accord qu'il y a mieux mais pour des raisons de délais, j'ai peur de ne pas avoir le temps de commander des composants.

Cet argument :

- ne tient pas :

- Tu peux avoir les composants en échantillon gratuits ("sample") chez à peu près n'importe quel fabricant en quelques jours ;
- Toutes les solutions proposées (transimpédance, etc.) peuvent être bricolées à partir de composants courants ;
- Beaucoup de distributeurs (pour la R&D pro) tels que farnell, RS, digikey, etc. livrent en 48 h - se pose éventuellement la question du délai de commande du à ton entreprise elle-même ;

- est dangereux :

- Faire une recherche bibliographique des diverses techniques applicables et choisir la meilleure (étant donné un ensemble de contraintes plus ou moins pertinent, incluant par exemple celle que tu donnes quant au stock de composants disponibles) constitue la première étape du travail. C'est une étape fondamentale, surtout dans la mesure où elle te permet de montrer que tu as un minimum de recul et que tu ne te contentes pas d'appliquer les schémas de base que tu as as vu en cours : tu choisies une solution parmi diverses, plus ou moins complexes et inconnues.
- Toutes les solutions proposées (transimpédance, etc.) peuvent être bricolées à partir de composants courants. Le fait que tu n'en sois pas conscient montre que tu ne les as pas suffisamment étudiées, c'est à dire que tu n'as pas fait une étude de l'état de l'art suffisamment approfondie. C'est une important partie du rapport de stage qui manquera, et ca ne passera pas lors de la soutenance durant laquelle on cherche, entre autre, à voir jusqu'où l'élève peut aller, jusqu'à quel point il s'est approprié le sujet.

[Slownners]

Je n'ai pas un bon niveau en électronique, j'essaie de faire comme je peux.

Je n'ai pas comprit la moitié des solutions proposées.

Ceci dit, il n'y a que les imbéciles qui ne changent pas d'avis n'est ce pas ?

Je vais essayer de reprendre mon capteur et de me plonger plus sérieusement sur les solutions proposées.

Mais le problème de commander reste présent, je n'ai pas réellement le temps et oui c'est lié à l'entreprise (les gens ayant le pouvoir de commander ne sont pas disponibles).

Je suis toujours ouvert aux conseils.

[Gri Pale]

Salut Slownners, merci pour le schéma !

Je n'ai pas encore étudié en détail le fonctionnement, mais il semblerait que U2 soit utilisé pour comparer les 2 tensions ?

Si tel est le cas, je te recommande d'utiliser un comparateur à la place d'un AOP

Et oui, sous farnell les commande sont livrées en - de 24h suivant ton entreprise, c'est très rapide !

Le tout si tu dois commander c'est surtout de n'en passer qu'une seule, les frais de port étant bien souvent aussi coûteux que l'ensemble de ton circuit

Aussi, je te conseille de bien filtrer les tensions amenées sur U5 (passe bas) sous peine d'amplifier le bruit et de rendre la mesure inexploitable.

Et bien penser à refroidir le régulateur qui va dissiper : P=(Vin - Vout) * I, mais si t'es en uA ça devrait aller ^^
Par contre, bien vérifier le rendement : n=Vout/Vin, qui ne doit pas être bon, à première vue :/ A voir si c'est un paramètre important pour toi !

Je te tiens au courant des possibles améliorations quand je prendrai le temps de bien regarder,

-A, Gri Pale ;]

[Slownners]

Merci Gri Pale, je vais suivre tes conseilles et mettre le schéma de coté, ça sera mon plan b.

Je vais essayer de creuser du coté des trans-impédances...

Mais pour le moment j'avoue que je ne comprend pas très bien :



Je ne comprends pas ce que représente Rf, est ce que quelqu'un pourrait m'expliquer ?

Merci d'avance !

[Slownners]

Ok c'est bon j'ai comprit -_-

En fait c'est tout bête, je cherchais un truc compliqué..

[DAUDET78]

Le courant Ie (correspondant à ta consommation ) traverse la résistance Rf et provoque une tension à ses bornes.
Or un ampliOP ajuste sa sortie de telle sorte que la différence entre Vin+ et Vin- soit nulle (si l'ampliOP est parfait)
Donc Vs=-Rf*Ie

La tension Vs est donc l'image du courant Ie (Vs est positif si Ie "sort" du montage)

[Slownners]

Le courant Ie (correspondant à ta consommation ) traverse la résistance Rf et provoque une tension à ses bornes.
Or un ampliOP ajuste sa sortie de telle sorte que la différence entre Vin+ et Vin- soit nulle (si l'ampliOP est parfait)
Donc Vs=-Rf*Ie

La tension Vs est donc l'image du courant Ie (Vs est positif si Ie "sort" du montage)

D'accord, c'est un peu plus clair merci !

[Slownners]

Bon j'ai fait ça mais ça ne marche pas vraiment (oui je me suis très fortement inspiré du schéma de DAUDET78). Normalement je devrais avoir du Vmes = 2.3V non ?

[Gri Pale]

Re !

Ta patte + de U4 est censée être à la masse il me semble

Bien à toi,

Gri Pale

[Antoane]

Bonjour,

Dans un premier temps, tu devrais retirer D3 qui ne servira finalement pas (ou en tous cas qu'en cas de sur-consommation).
A partir de là, je t'invite à écrire les équations gouvernant le fonctionnement du montage, i.e. les différentes tensions en fonction du courant consommé par RLOAD et de la tension d'alimentation.

Le circuit et sa simulation sont corrects, à toi de comprendre le fonctionnement du montage, éventuellement à l'aide des équations (ou en y associant les équations) pour comprendre les différentes valeurs simulées (et en particulier pourquoi il y a 5.7 V au lieu de 2.3 en sortie de l'AOP)


> Ta patte + de U4 est censée être à la masse il me semble
Non : quelle serait alors la tension aux bornes de RLOAD ?

[Slownners]

Re !

Ta patte + de U4 est censée être à la masse il me semble

Bien à toi,

Gri Pale

Il me semble pas :/

Vs = Z(Iplus -Imoins)

De toutes manière le problème est au niveau de l'impédance du montage, je crois que la grandeur de R2 est trop proche de celle de ma charge.

[DAUDET78]

Bon j'ai fait ça mais ça ne marche pas vraiment

L'alimentation 3,3V avec le LM317, laisse tomber car maintenant que tu te limites à 10mA, il y a plus simple.
- Ton ampli OP doit être alimenté en 0V/ plusque 9V
- La tension de sortie, c'est 3,3+R2*Iload. Donc :

• si Iload=0µA , Vmes=3,3V
• si Iload=22µA , Vmes= 3,3+ 22µA*100K= 5,5V

[Slownners]

Est ce que c'est pas à ça qu'il faut que ça ressemble ?

[Gri Pale]

Mea culpa, je me basais juste sur le schéma que tu avais fourni en amont du convertisseur courant-tension,

[Slownners]

Mea culpa, je me basais juste sur le schéma que tu avais fourni en amont du convertisseur courant-tension,

Il est vrai que sur ce schéma j'ai fait plus ou moins n'importe quoi.