Oscilloscopio digitale: ridurre rumore

[pierinter]

Ciao a tutti !

Per un progetto che sto seguendo ho bisogno di stimare , con più o meno precisione , il consumo di corrente del mio sistema elettronico.

Forse sbagliando , comunque per fare ho pensato di misurare la tensione ai capi di una resistenza da 5 ohm , in maniera da avere un legame tensione corrente.
Qui uno schema per chiarezza :

Schema

Questo è ciò che ottengo . È esattamente quello che mi aspetto , cioè dei picchi ogni 5 ms , però avrei bisogno di stimare l'area racchiusa dai picchi , e soprattutto cercare di capire perché il 'base level' è cosi alto e non è centrato in zero.

Anche con la scheda staccata il base level rimane comunque così in alto. Immagino sia il rumore della resistenza che provoca fluttuazioni , ma non dovrebbe essere a media nulla , quindi centrato in zero ? Acquisendo questo plot e facendo l'average in matlab mi da ovviamente un valore falso , perché il grafico è shiftato in alto.

Ora mi è salita la curiosità e voglio capirci di più , che cosa può essere ?
Non sono molto pratico di oscilloscopi , e soprattuto digitali , spero qualcuno ne sappia di più ( ma ne sono sicuro ) Saluti

[BrunoValente]

Non so gli altri ma io non ci ho capito niente: non dici cos'è l' electronic system, poi nello schema l'oscilloscopio non c'è, perciò non si capisce dove lo hai collegato e quindi non si può dire nulla su quello che dovresti o che non dovresti vedere, inoltre non dici quanto vale Vcc e dall'immagine dell'oscillogramma non si vede affatto quello che dici, cioè che la traccia non sia centrata..ma anche se si vedesse, non sapendo come hai collegato la sonda, non significherebbe nulla..la chiarezza non mi pare sia il tuo forte.

Vado per immaginazione: se l'oscilloscopio lo hai collegato al posto del voltmetro e se l'electronic system assorbe corrente e se la legge di Ohm è ancora in vigore credo sia normale che vi sia una componente continua nella tensione ai capi della resistenza. I picchi probabilmente mettono in evidenza che l'assorbimento di corrente da parte del carico è discontinuo.

..Ma se poi scrivi che la traccia rimane alta anche se togli il carico allora mi sa che la mia immaginazione ha immaginato male

Per la cronaca: per misurare la corrente media assorbita da un carico basta un amperometro in serie.

[pierinter]

BrunoValente, hai ragione , perdonami la poca chiarezza. Ero di fretta e probabilmente mi sono espresso male.

Comunque , la tua assunzione è giusta. L'oscilloscopio è collegato al posto del voltmetro (indica che sto misurando la tensione).
Ora , il problema innanzitutto è che anche con la scheda spenta ( o staccata ) , con l'oscilloscopio ottengo una forma d'onda rumorosa (il che è comprensibile ) ma non centrata nello zero.
Questo non riesco a capirlo , immagino sia un problema di offset dell'ADC dell'oscilloscopio , è una cosa possibile ?
Perché chiaramente con la scheda staccata mi aspetterei una tensione nulla ai capi della resistenza.

Comunque , per chiarire i tuoi dubbi :
L'elettronica è un sistema che ho costruito , di cui devo misurare , con un buon grado di precisione , l'assorbimento in termini di corrente.
L'alimentazione Vcc è una qualsiasi fonte di alimentazione, non dovrebbe influire sul consumo di corrente della scheda (così è indicato nel datasheet). comunque per chiarezza , sto usando un generatore a 3V.
Quindi assumiamo Vcc = 3V.
Il sistema elettronico dovrebbe stare in sleep e risvegliarsi ogni tot (in questo caso 5ms) per perforare determinate azioni (nel mio caso acquisire dati da un sensore).
Quello che voglio fare è quindi fare una misurazione della sleep current ( nel datasheet indica 3uA) e dei picchi di corrente.
Per fare ciò voglio importare i dati acquisiti dall'oscilloscopio in Matlab e fare delle elaborazioni.
Prima di fare questo però devo cercare di dare un senso a quello che vedo nell'oscilloscopio , da qui la domanda.

In soldoni :

- Perché anche con tutto staccato , la tensione ai capi della resistenza non ha valor medio nullo ? Potrebbe trattarsi di offset dell'ADC ?
- C'è un modo per verificare la sleep current quanto è in realtà ? Perché dal grafico postato , pare essere abbastanza alta , molto più dei 3uA. Però questo probabilmente dipende dalla domanda precedente, quindi direi che è meglio cercare di risolvere quella come prima cosa

Manca qualcosa ?

Grazie ;)

[edgar]

- C'è un modo per verificare la sleep current quanto è in realtà ? Perché dal grafico postato , pare essere abbastanza alta , molto più dei 3uA

3 uA su 5 ohm corrispondono a 15 uV. Dovresti verificare se le specifiche del tuo oscilloscopio ti permettono di misurare correttamente un valore così basso.

[pierinter]

Questo è il problema. Sono alla minima risoluzione possibile e come vedi il minimo è 10mV per division.
Che vuol dire posso apprezzare al massimo cambiamenti di 1mV.
Far away from 15 uV.

Però in ogni caso non capisco perché la baseline sia così in alto.
Proprio perché è un valore estremamente piccolo , dovrebbe stare vicino allo zero.
Però come dicevo, sembra essere un problema di offset poiché anche con tutto staccato, la baseline è così in alto.

[BrunoValente]

Ma scusa un attimo, potresti fare qualche prova con l'oscilloscopio su altri circuiti, così impari ad usarlo non ti sembra?

Prendi una pila, costruisci qualche partitore con resistenze varie e provi a verificare se l'oscilloscopio risponde come ti aspetti o se hai un generatore puoi provare con quello.

Non so che razza di oscilloscopio stai utilizzando, io che sono all'antica e che di oscilloscopi ne ho visti più di uno so che normalmente c'è un comando per spostare la traccia e posizionarla dove si vuole, nei miei oscilloscopi preistorici per questa cosa c'è una manopola, nel tuo probabilmente ci sarà qualcosa di più complicato, non so.. ma comunque se vuoi capire dove è lo zero basta che cortocircuiti la sonda e vedi dove si posiziona la traccia (che tra l'altro a me pare sia ben centrata sullo schermo) e poi colleghi la sonda al circuito e vedi quanto si sposta rispetto a prima.

[pierinter]

BrunoValente, non è questo il problema.
So come si usa l'oscilloscopio , il problema è che , se lo imposto all massima risoluzione verticale (10 mV per division) riesco chiaramente a vedere spostamenti dell'ordine dei millivolt.

Staccando la scheda o equivalentemente cortocircuitando la sonda - ho provato entrambi - quello che ottengo è questo :

offset_2s.png (10.95 KiB) Osservato 12307 volte

È chiaro che c'è la manopola per spostare il livello dello zero , il problema è che - anche cortocircuitando la sonda - ho una tensione che è diversa dallo zero (dettato appunto con la manopola).

La domanda è quindi : È possibile che si tratti di un offset interno agli oscilloscopi ?
È un offset di soli 2mV , quindi è chiaro che lo vedo solo con 10mV/ div.
Sebben molto piccolo , a me disturba molto poiché 2mV/5 ohm = 400uA il che sballa completamente le mie misure

PS : lo zero dettato con la manopola è l'indicatore giallo sul lato sinistro. Come puoi vedere la linea è un po' al di sotto di quel livello

[BrunoValente]

Evidentemente sarà un offset non azzerato e non saprei cos'altro pensare, i miei oscilloscopi analogici non hanno di questi problemi e non avendo esperienza con quelli digitali non so aiutarti ma in ogni caso se con la sonda cortocircuitata regoli la posizione in modo che la traccia coincida con lo zero puoi comunque eseguire la misura correttamente o sbaglio?

Domanda: sei sicuro che la tacca gialla di sinistra sia lo zero e non sia invece il livello di trigger?

[IlGuru]

Magari c'è un' auto calibrazione da fare

[SandroCalligaro]

Concordo con BrunoValente e IlGuru, è un problema di offset e se l'oscilloscipio è, come sembra, un Tektronix non molto vecchio, ha molto probabilmente una procedura di auto-calibrazione, e la calibrazione più banale da fare su una misura è proprio quella dell'offset. Sicuramente avrai già controllato che non sia aggiunto un offset arbitrario (molti Tek hanno questa funzione, molto comoda forse anche nel tuo caso).

Detto questo, magari dirò una cosa che dai per scontata, ma fare misure di questo tipo con l'oscilloscopio ha valore più che altro qualitativo. La precisione infatti non è proprio alta (a partire dal problema della risoluzione, di solito 8 bit sul fondo scala). Se devi misurare una potenza, dovrai misurare anche la tensione (visto che cambierà leggermente a seconda della corrente, data la resistenza di misura in serie). Questo aumenta ancora l'incertezza sulla misura di potenza, naturalmente.

Vista la bassa resistenza di ingresso della tua sorgente, forse vale la pensa di tentare di sfruttare meglio le possibilità dell'oscilloscopio lavorando senza sonda (perdendo ovviamente in banda), cosa che molto probabilmente ti permette di portare il fondo scala verticale a valori più bassi.