ในสถานการณ์ใดเป็นสิ่งสำคัญในการวัดไมโครแคม?

จากสถานการณ์ในการค้นหามัลติมิเตอร์ใหม่ฉันพบว่าตัวเองสูญเสียจำนวนอุปกรณ์ที่มีอยู่ในตลาด เพื่อหาอุปกรณ์ที่เหมาะสมที่สุดฉันต้องตั้งข้อกำหนดบางอย่าง ในขณะที่เปรียบเทียบพวกเขาฉันมาถึงจุดต่อไปนี้และจากคำถามของฉัน:

อุปกรณ์มืออาชีพส่วนใหญ่มีช่วงแอมป์เท่านั้นที่มีความละเอียด 0.001 A (1mA) ในขณะที่อุปกรณ์กึ่ง / งานอดิเรกมีช่วงสำหรับมิลลิแอมป์และไมโครแอมป์ ฉันเห็นรีวิวอุปกรณ์บน YouTube ซึ่งผู้นำเสนอบ่นเกี่ยวกับช่วงไมโครแอมป์ที่ขาดหายไป ในขณะที่อีกคนบน YouTube บอกกับผู้ชมว่าช่วง milliampere นั้นเพียงพอแล้ว ดังนั้นนี่คือคำถามของฉันกับผู้เชี่ยวชาญ:

สถานการณ์แบบใดที่ต้องใช้การวัดไมโครแอมป์

ตัวอย่างเช่น: การดูแผ่นข้อมูลที่ประตู AND มี "กระแสรั่วไหลเข้า" และแหล่งจ่ายกระแสในช่วงไมโครแอมป์ แต่เมื่อไหร่ที่จำเป็นต้องวัดกระแสเล็ก ๆ นี้?

ขอบคุณสำหรับคำตอบที่เป็นประโยชน์ทั้งหมด

หนึ่งในสายผลิตภัณฑ์ที่ฉันทำงานด้วยและได้รับการออกแบบให้เป็นโทรศัพท์สาธารณะที่ชาญฉลาด คิดว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ดำเนินราวกับว่ามันเป็นโทรศัพท์สาธารณะ

สิ่งเหล่านี้จะต้องใช้งานบนระบบโทรศัพท์ธรรมดาที่มีแหล่งจ่าย 20mA รับประกัน (แต่ไม่รับประกันว่าจะสูงกว่า); ในสภาพที่เป็นตะขออุปกรณ์ได้รับอนุญาตให้มีกระแสรั่วไหลเพียงไม่กี่ไมโครวินาทีเนื่องจากสำนักงานกลางจะตรวจจับความผิดปกติของสาย

เพื่อตอบสนองต่อความคิดเห็นเกี่ยวกับการรั่วไหล; เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (ด้านนอกในที่ร้อนจัดมากเย็นจัดและมีความชื้นสูง) แผงภายในตัวเครื่องโทรศัพท์สาธารณะนั้นถูกเคลือบและใช้ขั้วต่อที่ปิดผนึกด้วยความชื้น

หน่วยเหล่านี้จำเป็นต้องมีการทดสอบอย่างชัดเจนเนื่องจากความแตกต่างระหว่างการจับกระแสในเบ็ดและนอกเบ็ดนั้นมีความแตกต่างกันดังนั้นการยืนยันว่ามีเพียงไม่กี่ไมโครแคมบนตะขอ

แอปพลิเคชั่นอื่นเป็นของใหม่ไมโครคอนโทรลเลอร์พลังงานต่ำจริง ๆ (ส่วนที่เชื่อมโยงโดยทั่วไป) ซึ่งฉันต้องการยืนยันการดึงกระแสที่เกิดขึ้นจริงในโหมดการทำงานที่หลากหลายและโหมดเหล่านั้นบางตัวอยู่ในช่วงไมโครแอป (หรือน้อยกว่า)

แอพพลิเคชั่นที่เป็นไปได้มากมายนี่เป็นเพียงคู่

อุปกรณ์ที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่จำนวนมากจำเป็นต้องปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้พลังงานและ µA กระแสเกี่ยวข้องบ่อยครั้ง (บางครั้งแม้แต่ nA)

ในการให้ตัวอย่างลองใช้รีโมทไร้สาย พวกเขาอาจมีแบตเตอรี่3V, 200mAh หากคุณต้องการให้รีโมทนี้ทำงานได้ 10 ปีโดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่นั่นเป็นเพียง 20 mAh / ปี หรือ 0.054 mAh / วันหรือ 0.0022 mAh / ชั่วโมง เรายกเลิกชั่วโมงและมันเป็นขี้อายมากกว่า 2µA อย่างต่อเนื่องไม่ได้ใช้งาน micros และ RTCs ร่วมสมัยจำนวนมากดีกว่านี้ แต่คุณต้องวัดการดำเนินการผลิตของคุณเพื่อตรวจสอบว่าอุปกรณ์ใช้งานได้ตามที่ต้องการ

คุณจะพูดว่า"ไม่ใช่อายุการใช้งานแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับจำนวนการใช้งานของรีโมท" - ทำได้ แต่การใช้งานที่ไม่ได้ใช้งานอาจมีความสำคัญมากกว่า เครื่องส่งสัญญาณไร้สายและ MCU ภายในรีโมทอาจใช้เวลา 10mA เป็นระยะเวลาสั้น ๆ เมื่อใช้งาน พูดน้อยกว่าหนึ่งวินาที นั่นคือ 10mA แต่เป็นช่วงเวลาสั้น ๆ ดังนั้นการใช้พลังงานจากแบตเตอรี่จึงค่อนข้างน้อย ในทางตรงกันข้ามเพียง2μAท่อระบายน้ำไม่ได้ใช้งานทั้งวันต้องมีมากกว่าพลังงานมากขึ้น 16 ครั้ง

ก่อนอื่นสมมติฐานของคุณว่ามัลติมิเตอร์แบบมืออาชีพไม่มีสเกลขนาดเล็กเป็นสิ่งที่ผิด ยกตัวอย่างเช่น Fluke 287 จะวัดไมโครแคมอย่างมีความสุข Fluke 116 มีเพียงขนาดไมโครแอมป์สำหรับการวัดกระแส

มัลติมิเตอร์แบบมืออาชีพจำนวนมากได้รับการออกแบบมาสำหรับกรณีการใช้งานเฉพาะ Fluke 116 ดังกล่าวมีจุดมุ่งหมายที่ระบบ HVAC ที่ (เห็นได้ชัด) เฉพาะกระแสที่พวกเขาจำเป็นต้องวัดมาจากเซ็นเซอร์เปลวไฟ โมเดลระดับสูงอย่างรุ่น 287 สามารถทำทุกอย่างได้ ฉันใช้วิธีหนึ่งเพื่อวัดกระแสอ้างอิงในช่วง 0-20 uA เมื่อฉันทำงานกับการพัฒนากระบวนการหน่วยความจำแฟลช สำหรับระบบที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่มีความสำคัญมาก แต่สำหรับกรณีการใช้งานส่วนใหญ่คุณไม่จำเป็นต้องมีขนาดไมโครแคมดังนั้นคุณจึงไม่ต้องจ่ายเพิ่ม

เมื่อคุณพัฒนาอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ nanoAmpere ทุกตัวมีค่าที่ควรได้รับการบันทึก ตัวอย่างเช่นเมื่อใช้แบตเตอรี่ CR2032 เหรียญคุณมีความจุประมาณ 200mAh เมื่อฉันพัฒนาอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่หนึ่งก้อนและฉันต้องตรวจสอบว่าไมโครคอนโทรลเลอร์เข้าสู่โหมดสลีป (0.6uA) เป็นส่วนใหญ่ ฉันต้องตรวจสอบด้วยว่าเมื่อใช้งานการบริโภคในปัจจุบันอยู่ในช่วง 10uA นอกจากนี้ฉันต้องตรวจสอบว่าผลรวมของทุกองค์ประกอบใน PCB (ในโหมดพลังงานต่ำ) ตรงกับผลรวมของกระแสไฟฟ้านิ่งที่ระบุโดยเอกสารข้อมูลของพวกเขา

โดยสรุปหากคุณต้องการได้รับประโยชน์สูงสุดจากแหล่งพลังงานของคุณและตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณกำลังจัดการฮาร์ดแวร์ / ซอฟต์แวร์ของคุณคุณต้องวัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำของส่วนประกอบของคุณและโดยปกติอัตรานี้จะกำหนดเป็น uA หรือ nA

ฉันจะเพิ่มคำตอบให้กับคำถามของคุณ แรงดันภาระอาคาภาระแรงดันไฟฟ้า

ภาระแรงดันไฟฟ้าของช่วงกระแสของ DMM คือแรงดันไฟฟ้าที่หล่นผ่าน DMM ในขณะที่ทำการวัด มันจะแสดงเป็นV / AหรือmV / mAหรือหน่วยที่คล้ายกัน โปรดทราบว่าหน่วยนี้เทียบเท่ากับโอห์มและเป็นวิธีมาตรฐานในการแสดงความต้านทานภายในที่ DMM นำเสนอต่อวงจรในช่วงที่ระบุ

ในการประยุกต์ใช้บางอย่างจะไม่ให้ความสำคัญที่จะรู้ว่า DMM ของคุณมีความสามารถในการวัดในช่วง uA แต่ที่มีความสามารถในการทำเช่นนั้นกับภาระแรงดันต่ำพอ

สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำหรือไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กซึ่งกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กถูกดึงมาจากรางไฟฟ้าแรงดันต่ำ

ในความเป็นจริงลองนึกภาพ DMM ที่มีช่วง 600uA ด้วยภาระ 100 uV / uA (เช่น Fluke 87V ของฉัน): ถ้าคุณวัด 100uA ที่ดึงมาจากราง 10V คุณเพียงแค่แนะนำให้ลดลง 10mV ในรางซึ่งไม่สำคัญ อย่างไรก็ตามหากคุณวัดกระแสเดียวกันในบรรทัดที่มีสัญญาณ 100mV คุณจะต้องเปลี่ยนสัญญาณนั้น 10% และนี่อาจทำให้วงจรของคุณหยุดทำงานได้

เห็นได้จากมุมมองอื่น ๆ ไม่เพียง แต่ช่วงกระแสที่มีความสำคัญสำหรับการวัดในแอปพลิเคชันกระแสต่ำ แต่ยังรวมถึงความต้านทานของวงจรที่คุณจะใส่แอมป์มิเตอร์ของคุณ หากแอมป์มิเตอร์มีความต้านทานภายในสูงเกินไป (ภาระแรงดันไฟฟ้าสูง) มันจะเปลี่ยนการวัดอย่างมีนัยสำคัญหรือแม้แต่การทำงานของวงจรภายใต้การทดสอบ

ดังนั้นในขณะที่เลือก DMM และตรวจสอบรายละเอียดปัจจุบันคุณควรคำนึงถึงภาระแรงดันไฟฟ้าเป็นพารามิเตอร์ด้วย

บ่อยครั้งเมื่อทำการแสดงลักษณะและสร้างแบบจำลองของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กระแสรั่วไหล (ซึ่งมีความสำคัญต่อการสร้างแบบจำลองที่มีประโยชน์และแม่นยำ) จะตกอยู่ในช่วงไมโครแอมป์ โดยทั่วไปการวัดเหล่านี้จะดำเนินการกับหน่วยการวัดความแม่นยำของแหล่งที่มา (SMU สำหรับช่วงสั้น ๆ ) การวัดดังกล่าวมักใช้ในการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อประเมินประสิทธิภาพพื้นฐานของกระบวนการสารกึ่งตัวนำที่กำหนด

เมื่อใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็คตรอนมักเป็นที่พึงปรารถนาที่จะรู้ว่ากระแสไฟส่องถึงความละเอียดของปิโกแอมสักสองสามตัว กระแสลำแสงมีขนาดเล็กเนื่องจากเป้าหมายของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนคือการโฟกัสลำแสงอิเล็กตรอนที่แคบ (และทำให้กระแสไฟฟ้าต่ำในตัวอย่าง) เพื่อให้ลำแสงมีปฏิสัมพันธ์กับคุณสมบัติขนาดเล็ก

สิ่งนี้สามารถทำได้โดยเชื่อมต่อแอมป์มิเตอร์ระหว่างขั้นตอนตัวอย่างที่แยกด้วยไฟฟ้าและกราวด์กล้องจุลทรรศน์ แน่นอนว่าแอมป์มิเตอร์นั้นจะต้องสามารถวัดได้ในช่วงกระแสที่ใช้โดยเครื่องมือ

นี่เป็นกรณีเฉพาะมากกว่าที่คุณอาจสนใจ แต่เพื่อความสมบูรณ์: การทดลองทางฟิสิกส์ไฟฟ้าแรงสูงมักเกี่ยวข้องกับกระแสในช่วงไมโครแอมป์หรือนาโนนาโนตัวอย่างเช่นหลอดโฟโตมิเตอร์หลายตัวมีความอิ่มตัวของกระแสในช่วง 1-10 uA ด้วยเส้นโค้งการตอบสนองเช่นนี้ (จากคู่มือข้อมูล Hamamatsu นี้ ):

โดยทั่วไปสิ่งเหล่านี้จะถูกอ่านโดยตัวขยายความต้านทานสูงเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่มีประโยชน์ (~ 1-10V) ตามสัดส่วนของกระแส แต่ฉันสามารถจินตนาการถึงกรณีที่คุณต้องการรู้ว่า PMT ใดของคุณที่เสียและต้องการเชื่อมต่อมัลติมิเตอร์และ โบกมือของคุณเหนือหลอดเพื่อปิดกั้นแสงและดูการตกกระแส

ในทำนองเดียวกันทุกที่ที่คุณพยายามรักษาอคติไฟฟ้าแรงสูง (ไม่กี่ kV) ในบางสิ่ง (เช่นอิเล็กโทรดในสุญญากาศ) คุณจะมีกระแสรั่วไหลซึ่งจะต้องจ่ายให้แรงดันไฟฟ้าคงที่โดยปกติจะอยู่ในช่วงไมโคร เช่นกัน นี่เป็นสิ่งที่คุณไม่น่าจะสามารถวัดได้อย่างปลอดภัยด้วย DMM มือถือ

อุปกรณ์ "โปร"?

ฉันคิดว่าโดย "โปร" พวกเขาจริง ๆ แล้วเป็น "ช่างไฟฟ้า" เมตร เมื่อมีคนทำงานที่สายไฟ 120 โวลต์ที่บ้านหรือทำงานกับรถยนต์โดยปกติพวกเขากำลังทำงานอยู่ในแอมแปร์หรือบางครั้ง mA Microamps มีความสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่ไม่มากในงาน "ไฟฟ้า" มืออาชีพ

แต่สำหรับวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ (heh the real pros,) เครื่องชั่งไมโครมิเตอร์มีความสำคัญอย่างไม่น่าเชื่อ เช่นเดียวกับมือสมัครเล่นหรือใครก็ตามที่ทำงานกับวงจรทรานซิสเตอร์ ดูตัวอย่างทั้งหมดในคำตอบที่นี่ กระแสฐานทรานซิสเตอร์, เครื่องตรวจจับโฟโต้, แอมป์และอะไรก็ได้ที่เกี่ยวข้องกับตัวต้านทานมากกว่า 10,000 โอห์ม ฯลฯ