[uCurrent Gold] Μέτρηση ρευμάτων στην κλίμακα pA με πολύμετρο

[xmaze]

Νομίζω οτι εδώ και χρόνια οι entry level παλμογράφοι ξεκινουν απο τα 8 bit. Ο Rigol 1052e τόσα έχει. O 1054 που είναι πιό σύγχρονος αλλά στην ίδια κατηγορία έχει 12 bit.

Σε κάθε περίπτωση μικρή σημασία έχουν τα bit του ADC στην ακρίβεια της μέτρησης.

Και αν για οποιοδήποτε λόγο τα λιγα bit δημιουργούν πρόβλημα, απλά επιλέγεις μικρότερη κλίμακα V/div ωστε η κυματομορφή να γεμίζει όλη την οθόνη.

Αν ακόμα και αυτό δέν αρκεί, μειώνεις κι άλλο τα V/div ωστε στην οθόνη να μείνει μόνο το τμήμα της κυματομορφής που ενδιαφέρει.

Ο Tedi θέλει να κάνει ακριβής μέτρηση για την κατανάλωση.

[thodoris1975]

Χρόνια πολλά και καλή χρονιά.

παιδιά το παράγγειλα αυτό και ειναι πολύ λίγα τα PCB.

http://www.ebay.com/itm/112246710560...%3AMEBIDX%3AIT

[lepouras]

με αυτό δεν θα κάνατε δουλειά?
CA3420EZ
https://www.google.gr/url?sa=t&rct=j...UvWJ6g&cad=rja

[VaselPi]

Tre_Control_Theory, για λόγους πρακτικούς, είναι χρήσιμο να έχουμε υπόψη την εξής δυνατότητα: το πολύμετρο 4,5 ψηφίων μπορεί να αξιοποιηθεί ως μετρητής ρεύματος 1-19999 pA, με διακριτή ικανότητα 1 pA!

Συνήθως, τα ρεύματα στην κλίμακα των nA και pA τα μετράνε με ηλεκτρόμετρο, το οποίο, όμως, είναι όργανο ακριβό. Ένα άξιο προσοχής το γεγονός ότι τα ρεύματα αυτά μπορούν να μετρηθούν και με ένα απλό πολύμετρο 4,5 ψηφίων, ενώ το μόνο που χρειαζόμαστε εδώ είναι να αλλάξουμε τον τρόπο χρήσης του οργάνου, δηλαδή το πολύμετρο να το μετατρέψουμε σε ένα υποτυπώδες αυτοσχέδιο ηλεκτρόμετρο.

1. Πράγματι, όπως γνωρίζουμε, στο ηλεκτρόμετρο, το μετρούμενο ρεύμα το οδηγούν σε μία μετρητική αντίσταση μεγάλης ακρίβειας, ενώ την πτώση τάσης στην αντίσταση αυτή την μετράνε με ένα βολτόμετρο υψηλών προδιαγραφών. Το πολύμετρο των 4,5 ψηφίων, τα δύο αυτά βασικά μέρη του ηλεκτρόμετρου τα διαθέτει.
Το μόνο που πρέπει να γίνει: ο επιλογέας του οργάνου να τεθεί σε κατάσταση μέτρησης τάσης, στην κλίμακα 200 mV, ενώ για μετρητική αντίσταση να αξιοποιηθεί η αντίσταση εσόδου του οργάνου, που είναι 10 ΜΩ. Αυτά αρκούν, υπό τον όρο, ότι η εσωτερική αντίσταση της πγής ρεύματος είναι πολύ μεγαλύτερη της μετρητικής.
2. Παράδειγμα. Στην κλίμακα των 200 mV, η διακριτική ικανότητα του οργάνου είναι 0,01 mV ή 10^-5 V. Έτσι, στην αντίσταση 10⁷ Ω, την τάση 0,01 mV την προκαλεί ρεύμα

Ι=U/R=10^-5/10⁷ (A)=10^-12 A = 1 pA!

ενώ την ένδειξη του οργάνου 2,81 mV, την διαβάζουμε και τη σημειώνουμε ως 281 pA, αγνοώντας το κόμμα.

3. Ζητήματα ακρίβειας
Η ακρίβεια αυτού του αυτοσχέδιου ηλεκτρόμετρου συνδέεται με την ακρίβεια του ψηφιακού βολτομέτρου. Έστω ότι είναι

Accuracy: +/- (0,05 % + 3 digit)

η οποία μεταφέρεται άμεσα και στο σφάλμα του ρεύματος. Για παράδειγμα,

το ρεύμα 1 pA το γνωρίζουμε με σφάλμα +/- 3 pA, (σφάλμα 300 % !),
το ρεύμα 10 pA το γνωρίζουμε με σφάλμα +/- 3 pA (σφάλμα 30 %),
το ρεύμα 100 pA το γνωρίζουμε με σφάλμα +/- 3 pA (σφάλμα 3 %),
το ρεύμα 1000 pA το γνωρίζουμε με σφάλμα +/- 3,5 pA (σφάλμα 0,35 %)

[5x10^-4x1000 (pA) + 3 (pA)= 0,5 pA + 3 pA =3,5 pA],

ενώ το ρεύμα 19999 pA το γνωρίζουμε με σφάλμα

ΔI = 5x10^-4x19999 (pA) +3 (pA) = 10 pA + 3 pA = 13 pA,

δηλαδή με σχετικό σφάλμα 13/19999 ή 0,065 %. Προφανώς, ο μετρητής αυτός πρέπει να είναι προστατευμένος καλά από τις παρεμβολές. Ένας παράλληλος πυκνωτής των 0,03 μF προς την μετρητική αντίσταση (3R=1 s) θα τις μειώσει σε μεγάλο βαθμό.
Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε:
(α) η κλίμακα αυτού του αυτοσχέδιου ηλεκτρόμετρου είναι 1-20000 pA,
(β) στο ρεύμα 1 pA η πτώση τάσης στη μετρητική αντίσταση είναι 10 μV
(γ) στις μικρές τιμές του ρεύματος το σφάλμα είναι μεγάλο, ωστόσο όταν γίνεται μέτρηση όχι της τιμής του ρεύματος, αλλά της μεταβολής του, στις μεταβολές, ο σταθερός όρος του σφάλματος πρέπει να σημειώνεται ως +/- 1 pA, δηλαδή το resolution, καθώς η μεταβολή του ρεύματος είναι απαλλαγμένη από τον όρο +/-3 digit.
Βασίλειος.