Dans quels scénarios est-il important de mesurer le microampère?

Avec la situation de trouver un nouveau multimètre, je me suis retrouvé perdu face au nombre d'appareils disponibles sur le marché. Bien sûr, pour trouver l'appareil le plus approprié, je dois définir certaines exigences. En les comparant, je suis arrivé au point suivant et par là à ma question:

La plupart des appareils professionnels n'ont qu'une plage d'ampères avec une résolution de 0,001 A (1 mA), tandis que les appareils semi-amateurs ont des plages de milliampères et même de micro-ampères. J'ai vu des critiques d'appareils sur YouTube, où le présentateur s'est plaint de l'absence de plage de micro-ampères. Alors qu'une autre personne sur YouTube a déclaré au public que la plage de milliampères était suffisante. Alors, voici ma question aux experts:

Quels types de scénarios nécessitent une mesure de micro-ampères?

Par exemple: En regardant une fiche technique, une porte ET a un "courant de fuite d'entrée" et un courant d'alimentation de l'ordre du micro-ampère, mais quand est-il nécessaire de mesurer ce petit courant?

Merci pour toutes les réponses utiles.

L'un des produits avec lesquels j'ai travaillé et conçu était un téléphone public intelligent; pensez à un microcontrôleur qui fonctionne comme s'il s'agissait d'un téléphone public.

Ceux-ci devaient fonctionner sur une boucle téléphonique ordinaire, avec une alimentation garantie de 20 mA (mais pas garantie d'être plus élevée); dans l' état raccroché , l'unité n'était autorisée que à quelques microampères de courant de fuite car le bureau central détecterait autrement un défaut de ligne.

En réponse au commentaire sur les fuites; en raison de l'environnement difficile (à l'extérieur dans une humidité très chaude, très froide et élevée), les cartes dans le boîtier du publiphone étaient revêtues de manière conforme et utilisaient des connecteurs étanches à l'humidité.

Ces unités devaient clairement être testées car la différence entre le tirage de courant raccroché et décroché est d'un ordre de grandeur différent, il était donc très important de confirmer que quelques microampères raccrochés.

Une autre application concerne les nouveaux microcontrôleurs à très faible puissance (partie typique liée) où je voudrais confirmer la consommation de courant réelle dans les différents modes de fonctionnement et certains de ces modes sont dans la plage des microampères (ou moins).

Beaucoup d'applications possibles, ce n'est qu'un couple.

De nombreux appareils fonctionnant sur batterie doivent être optimisés pour la consommation d'énergie, et les courants µA sont souvent impliqués (parfois même nA).

Pour donner un exemple, considérons les télécommandes sans fil. Ils peuvent avoir juste une batterie 3V, 200mAh . Si vous voulez que cette télécommande fonctionne 10 ans sans nécessiter de changement de pile, cela ne représente que 20 mAh / an. Ou 0,054 mAh / jour, ou 0,0022 mAh / heure. Nous annulons les heures et c'est un drain inactif continu timide de plus de 2µA. Beaucoup de micros et RTC contemporains sont bien meilleurs que cela, mais vous devez mesurer votre cycle de production pour vérifier que l'appareil fonctionne comme prévu.

Vous diriez que "la durée de vie de la batterie ne dépend pas du nombre d'opérations de la télécommande" - eh bien, c'est possible, mais la consommation au repos peut être plus importante. L'émetteur sans fil et le MCU à l'intérieur de la télécommande peuvent consommer 10 mA pendant une brève période lorsqu'ils sont utilisés. Dites moins d'une seconde. C'est donc 10mA mais pour une très courte période, donc l'énergie consommée par la batterie est assez minime. En revanche, juste le drain inactif de 2µA pour une journée entière nécessite plus de 16 fois plus d'énergie .

Tout d'abord, votre hypothèse selon laquelle les multimètres professionnels n'ont pas d'échelle microampère est fausse. Un Fluke 287, par exemple, mesurera volontiers les microampères. Le Fluke 116 ne dispose d' une échelle de microampère pour les mesures actuelles.

De nombreux multimètres professionnels sont conçus pour des cas d'utilisation spécifiques. Le Fluke 116 susmentionné est destiné aux systèmes HVAC, où (apparemment) les seuls courants dont ils ont besoin pour mesurer proviennent des capteurs de flamme. Un modèle haut de gamme comme le 287 peut tout faire. J'en ai utilisé un pour mesurer les courants de référence dans la plage 0-20 uA lorsque je travaillais sur le développement de processus de mémoire flash. Pour les systèmes alimentés par batterie, les microampères sont importants. Mais pour la plupart des cas d'utilisation, vous n'avez pas besoin de l'échelle microampère, donc vous ne payez pas de supplément pour un.

Lorsque vous développez des appareils à faible consommation, chaque nanoAmpère mérite d'être enregistré. Par exemple, lorsque vous utilisez une pile bouton CR2032, vous avez environ 200 mAh de capacité. Une fois que j'ai développé un appareil alimenté par l'une de ces batteries et j'ai dû vérifier que le microcontrôleur passait en mode veille (0,6 uA) la plupart du temps. J'avais également besoin de vérifier que lorsqu'elle était active, la consommation actuelle était de l'ordre de 10uA. De plus, j'ai dû vérifier que la somme de chaque composant du PCB (dans leur mode basse consommation) correspondait à la somme du courant de repos indiqué par leurs fiches techniques.

En résumé, si vous voulez tirer le meilleur parti de votre source d'alimentation et être sûr que vous manipulez votre matériel / logiciel, vous devez mesurer les performances à faible puissance de vos composants, et généralement ce taux est donné en uA ou nA.

Je vais ajouter une touche aux réponses à votre question. Tension de charge , alias charge de tension .

La charge de tension d'une plage de courant d'un multimètre numérique est la tension qui est tombée à travers le multimètre numérique lors de l'exécution de la mesure. Il est exprimé en V / A ou mV / mA ou unités similaires. Notez que ces unités sont équivalentes aux ohms et constituent la manière standard d'exprimer la résistance interne que le multimètre numérique présente aux circuits dans cette plage spécifique.

Dans certaines applications, il n'est pas si important de savoir que votre multimètre numérique est capable de mesurer dans la plage uA, mais cela est possible avec une charge de tension suffisamment faible .

Ceci est extrêmement important dans les applications de faible puissance ou de micropuissance, où les microampères de courant sont tirés des rails d'alimentation basse tension.

Imaginez en fait un multimètre numérique ayant une plage de 600 uA avec une charge de 100 uV / uA (comme mon Fluke 87 V): si vous mesurez 100 uA tirés d'un rail de 10 V, vous introduisez simplement une chute de 10 mV dans le rail, ce qui est négligeable. Cependant, si vous mesurez le même courant sur une ligne qui transporte un signal de 100 mV, vous avez alors modifié ce signal de 10%, ce qui peut également empêcher votre circuit de fonctionner.

Vu d'un autre POV, ce n'est pas seulement la plage de courant qui compte pour effectuer une mesure dans une application à faible courant, mais aussi l'impédance du circuit dans lequel vous allez insérer votre ampèremètre. Si l'ampèremètre a une résistance interne trop élevée (charge de tension élevée), cela modifiera considérablement la mesure ou même le fonctionnement du circuit testé.

Ainsi, tout en choisissant un multimètre numérique et en examinant ses spécifications actuelles, vous devez également prendre en compte la charge de tension en tant que paramètre.

Souvent, lors de la caractérisation et de la modélisation de dispositifs à semi-conducteurs, les courants de fuite (qui sont essentiels à la création d'un modèle utile et précis) tomberont dans la gamme des micro-ampères. En règle générale, ces mesures seraient effectuées avec une unité de mesure de source de précision (SMU pour faire court). De telles mesures sont également couramment utilisées dans le développement technologique pour évaluer les performances fondamentales d'un processus semi-conducteur donné.

Lors de l'utilisation d'un microscope électronique, il est souvent souhaitable de connaître le courant du faisceau à la résolution de quelques picoampères. Les courants de faisceau sont faibles car le but d'un microscope électronique est de focaliser un faisceau d'électrons étroit (et donc à faible courant) sur l'échantillon, afin que le faisceau interagisse avec de petites caractéristiques.

Ceci est accompli en connectant un ampèremètre entre un étage d'échantillon isolé électriquement et la masse du microscope. Un tel ampèremètre doit bien entendu pouvoir mesurer dans la gamme des courants utilisés par l'instrument.

C'est plus un cas de niche que ce qui vous intéresse probablement, mais pour être complet: les expériences de physique à haute tension impliquent souvent des courants dans la gamme microamp ou nanoamp, par exemple de nombreux tubes photomultiplicateurs ont des courants de saturation dans la gamme 1-10 uA, avec des courbes de réponse comme ça (à partir de ce manuel d'information Hamamatsu):

Généralement, ceux-ci sont lus par des amplificateurs à haute impédance pour obtenir une tension utile (~ 1-10 V) proportionnelle au courant, mais je pourrais imaginer des cas où vous voulez déterminer lesquels de vos PMT sont cassés et souhaitez simplement connecter un multimètre et agitez votre main sur le tube pour bloquer la lumière et voir la baisse actuelle.

De même, partout où vous essayez de maintenir une polarisation haute tension (quelques kV) sur quelque chose (par exemple une électrode dans le vide), vous aurez un courant de fuite qui doit être fourni pour maintenir la tension constante, c'est généralement dans la gamme microamp à nanoamp ainsi que. Encore une fois, il est peu probable que vous soyez en mesure de mesurer en toute sécurité avec un multimètre numérique portable.

Les appareils "pro"?

Je pense que par "pro" ils ont en fait les compteurs "électricien". Quand quelqu'un travaille sur un câblage domestique de 120 V ou sur une voiture, il s'agit généralement d'ampères ou parfois de mA. Les microampères sont importants en électronique, mais pas tellement dans les travaux "électriques" professionnels.

Mais pour les ingénieurs et les scientifiques (hé les vrais pros), les échelles de microampères sont incroyablement importantes. La même chose est vraie pour les amateurs ou toute personne travaillant avec des circuits à transistors. Voir tous les exemples dans les réponses ici. Courants de base des transistors, photodétecteurs, amplificateurs opérationnels et tout ce qui implique des résistances de plus de 10 000 ohms, etc.