¿En qué escenarios es importante medir microamperios?

Uno de los productos con los que trabajé y diseñé fue un teléfono inteligente; Piense en un microcontrolador que opere como si fuera un teléfono público.

Estos tenían que operar en un bucle telefónico normal, con un suministro garantizado de 20 mA (pero no se garantiza que sea mayor); en la condición colgada se permitió la unidad solo unas pocas microamperios de fugas de corriente como lo haría la oficina central de lo contrario detectar un fallo de línea.

En respuesta al comentario sobre la fuga; Debido a las condiciones ambientales adversas (en el exterior, en lugares con mucho calor, mucho frío y alta humedad), las placas dentro de la carcasa del teléfono público estaban revestidas de forma conformada y utilizaban conectores sellados contra la humedad.

Estas unidades claramente debían probarse, ya que la diferencia entre el consumo de corriente de colgado y descolgado es un orden de magnitud diferente, por lo que la confirmación de solo unos pocos microamperios de colgado fue bastante importante.

Otra aplicación está en nuevo, realmente microcontroladores de bajo consumo (parte típica vinculada) donde me gustaría confirmar el dibujo actual en los distintos modos de operación y algunos de esos modos están en el rango de microamperios (o menos).

Muchas aplicaciones posibles, esto es solo un par.

Muchos dispositivos que funcionan con baterías necesitan optimizar el consumo de energía, y las corrientes µA están frecuentemente involucradas (a veces incluso nA).

Para dar un ejemplo, considere los controles remotos inalámbricos. Pueden tener solo una batería 3V, 200mAh . Si desea que este control remoto funcione durante 10 años sin necesidad de cambiar la batería, eso es solo 20 mAh / año. O 0.054 mAh / día, o 0.0022 mAh / hora. Cancelamos las horas y es un tímido drenaje de ralentí continuo de más de 2 µA. Muchos de los micros y RTC contemporáneos son mucho mejores que esto, pero necesita medir su ejecución de producción para verificar que el dispositivo funciona según lo previsto.

Diría que "la vida útil de la batería no depende de la cantidad de operaciones del control remoto" : podría, pero el consumo de inactividad puede ser más significativo. El transmisor inalámbrico y la MCU dentro del control remoto pueden consumir 10 mA durante un breve período de tiempo cuando se opera. Di menos de un segundo. Eso es 10 mA, pero por un período muy corto, por lo que la energía consumida por la batería es bastante mínima. En contraste, solo el drenaje inactivo de 2µA durante un día completo requiere más que 16 veces más energía .

Primero, su suposición de que los multímetros profesionales no tienen una escala de microampo es incorrecta. Un Fluke 287, por ejemplo, felizmente medirá microamperios. El Fluke 116 solo tiene una escala de microamperios para las mediciones de corriente.

Muchos multímetros profesionales están diseñados para casos de uso específicos. El mencionado Fluke 116 está dirigido a sistemas HVAC, donde (aparentemente) las únicas corrientes que necesitan medir son los sensores de llama. Un modelo de gama alta como el 287 puede hacer todo. Utilicé una para medir corrientes de referencia en el rango de 0-20 uA cuando estaba trabajando en el desarrollo del proceso de memoria flash. Para los sistemas alimentados por batería, los microamperios son importantes. Pero para la mayoría de los casos de uso, no necesita la escala de microamperios, por lo que no paga más por uno.

Cuando está desarrollando dispositivos de bajo consumo, vale la pena guardar cada nanoAmpere. Por ejemplo, cuando usa una batería de moneda CR2032, tiene aproximadamente 200 mAh de capacidad. Una vez que desarrollé un dispositivo alimentado por una de esas baterías, tuve que comprobar que el microcontrolador estaba en modo de reposo (0,6 uA) la mayor parte del tiempo. También es necesario comprobar que, cuando está activo, el consumo de corriente se encuentre en el rango de 10uA. Además, tuve que verificar que la suma de todos los componentes en el PCB (en su modo de bajo consumo) coincidiera con la suma de la corriente de reposo indicada en sus hojas de datos.

En resumen, si desea aprovechar al máximo su fuente de alimentación y asegurarse de que está manejando su hardware / software, tiene que medir el rendimiento de baja potencia de sus componentes, y generalmente esta tasa se da en uA o nA.

Agregaré un giro a las respuestas a tu pregunta. Voltaje de carga , a.k.a. carga de voltaje .

La carga de voltaje de un rango de corriente de un DMM es el voltaje que cae a través del DMM mientras se realiza la medición. Se expresa como V / A o mV / mA o unidades similares. Tenga en cuenta que estas unidades son equivalentes a ohmios y es la forma estándar de expresar la resistencia interna que el DMM presenta a los circuitos en ese rango específico.

En algunas aplicaciones no es tan importante saber que su DMM es capaz de medir en el rango de uA, pero que es capaz de hacerlo con una carga de voltaje lo suficientemente baja .

Esto es extremadamente importante en aplicaciones de baja potencia o de micropotencia, donde las microamperios de corriente se extraen de los rieles de baja tensión.

De hecho, imagine un DMM con un rango de 600 uA con una carga de 100 uV / uA (como mi Fluke 87V): si mide 100 uA extraídos de un riel de 10 V, simplemente introduzca una caída de 10 mV en el riel, lo cual es insignificante. Sin embargo, si mide la misma corriente en una línea que transporta una señal de 100 mV, entonces ha alterado esa señal en un 10%, y esto también puede hacer que su circuito deje de funcionar.

Visto desde otro punto de vista, no es solo el rango de corriente lo que importa para realizar una medición en una aplicación de baja corriente, sino también la impedancia del circuito en el que va a insertar su amperímetro. Si el amperímetro tiene una resistencia interna demasiado alta (carga de alto voltaje), alterará significativamente la medición o incluso el funcionamiento del circuito bajo prueba.

Entonces, al elegir un DMM y examinar sus especificaciones actuales, también debe tener en cuenta la carga de voltaje como parámetro.

A menudo, cuando se realiza la caracterización y el modelado de dispositivos semiconductores, las corrientes de fuga (que son fundamentales para crear un modelo útil y preciso) caerán en el rango de micro-amperios. Normalmente, estas mediciones se realizarían con una Unidad de Medición de Fuente de Precisión (SMU para abreviar). Estas mediciones también se usan comúnmente en el desarrollo de tecnología para evaluar el rendimiento fundamental de un proceso semiconductor dado.

Cuando se opera un microscopio electrónico, a menudo es conveniente conocer la corriente del haz a la resolución de algunos picoamperios. Las corrientes de haz son pequeñas porque el objetivo de un microscopio electrónico es enfocar un haz de electrones estrecho (y por lo tanto de baja corriente) en la muestra, para que el haz interactúe con características pequeñas.

Esto se logra conectando un amperímetro entre una etapa de muestra aislada eléctricamente y el fondo del microscopio. Por supuesto, un amperímetro de este tipo debe poder medir el rango de corrientes que utiliza el instrumento.

Este es más un caso de nicho del que probablemente esté interesado, pero para completar: los experimentos de física de alto voltaje a menudo involucran corrientes en el rango de microampo o nanoampo, por ejemplo, muchos tubos fotomultiplicadores tienen corrientes de saturación en el 1-10 uUn rango, con curvas de respuesta similares (de este manual de información de Hamamatsu):

Generalmente, los amplificadores de alta impedancia los leen para obtener un voltaje útil (~ 1-10V) proporcional a la corriente, pero puedo imaginar casos en los que quiera averiguar cuál de sus PMT están rotos y solo quiere conectarse. un multímetro y mueva su mano sobre el tubo para bloquear la luz y ver la caída actual.

De manera similar, en cualquier lugar que intente mantener una polarización de alto voltaje (algunos kV) en algo (por ejemplo, un electrodo en el vacío) tendrá una corriente de fuga que debe suministrarse para mantener el voltaje estable, esto generalmente está en el microampamento a la gama nanoamp también. Nuevamente, esto es algo que es poco probable que pueda medir de manera segura con un DMM de mano.

¿Los dispositivos "pro"?

Creo que por "pro" en realidad son los medidores "electricista". Cuando alguien está trabajando en el cableado de 120 V del hogar, o trabajando en un automóvil, por lo general se trata de amperios, o algunas veces de mA. Los microamperios son importantes en electrónica, pero no tanto en el trabajo "eléctrico" profesional.

Pero para los ingenieros y científicos (heh los verdaderos profesionales), las escalas de medidores de microampo son increíblemente importantes. Lo mismo es cierto para los aficionados, o cualquier persona que trabaje con circuitos de transistores. Ver todos los ejemplos en las respuestas aquí. Corrientes de base de transistores, fotodetectores, amplificadores operacionales y cualquier cosa que involucre resistencias de más de 10,000 ohmios, etc ...