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POWER 9 - OTTOBRE 2015
X
Power
sistema sono attivi solo quando necessario. Du-
rante la modalità di riposo, rimane in funzio-
ne solo il real-time clock. Questa unità perio-
dicamente risveglia gli altri sotto insiemi per
eseguire le misure. I dati acquisiti vengono poi
trasmessi al nodo ricevente.
Le varie modalità operative sono caratterizza-
te da assorbimenti di corrente che spaziano in
un’ampia dinamica, da sotto il µA fino a 100
mA, cioè un rapporto 1 a un milione.
Tecniche di misura tradizionali e loro limiti
Un metodo comunemente utilizzato per mi-
surare la corrente è l’impiego della funzione
amperometro di un multimetro digitale. L’ac-
curatezza delle misure di corrente con i mo-
derni multimetri appare buona, ma le specifi-
che sono definite per gamme fisse e livelli relativamente
stazionari, che non è esattamente la situazione dei senso-
ri wireless caratterizzati da un assorbimento di corrente
molto dinamico.
Per la misura di corrente il multimetro digitale è collega-
to in serie tra la batteria e il dispositivo. Eseguendo la mi-
sura si osservano delle fluttuazioni della lettura causate
dai cicli di attività del sensore o dalla fase di trasmissione.
Dato che i multimetri digitali hanno molteplici gamme
di misura, in modalità auto-range lo strumento dovrebbe
essere in grado di selezionare il fondo scala più adegua-
to per ottenere l’accuratezza migliore. Tuttavia, i multi-
metri digitali non sono ideali. La funzione auto-range
richiede tempo per cambiare da una portata a un’altra,
con un tempo di assestamento tra 10 e 100 ms, ovvero
più lungo della durata delle fasi di trasmissione e attività
del sensore. Per questo motivo, la funzione auto-range
deve essere disattivata e l’utente deve impostare manual-
mente la portata con il fondo scala
più adatto.
Il multimetro digitale effettua la
misura inserendo una resistenza
di shunt nel circuito e misurando
la caduta di tensione ai suoi capi.
Normalmente, per misurare basse
correnti si sceglie un basso fondo
scala basato su di uno shunt di
resistenza elevata, mentre per mi-
surare correnti elevate si sceglie
corrispondentemente un fondo
scala elevato con una piccola resi-
stenza di shunt. A causa di questa
caduta di tensione ai capi dello
shunt (burden voltage), non tutta
la tensione della batteria raggiuge
il sensore. Le gamme più accurate per misure di basse
correnti possono anche avere cadute di tensione molto
ampie durante i picchi di assorbimento fino a causare il
reset del dispositivo. In pratica, si deve raggiungere un
compromesso impiegando un fondo scala elevato che
mantiene il dispositivo in funzione durante i picchi di
corrente. Questo compromesso consente di misurare sia
i picchi di corrente sia la corrente di riposo, ma a un caro
prezzo. Dato che l’errore di offset dipende dal fondo
scala, questo ha un impatto significativo sulle misure di
basse correnti. Tale errore può essere pari a 0,005% del
fondo scala di 100 mA, cioè pari a 5 µA, che rappresenta
un errore del 50% sulla misura di 10 µA o del 500% per
la misura di 1 µA. Questo livello di corrente corrispon-
de allo stato in cui il dispositivo passa la maggior parte
del tempo. Di conseguenza, questo errore ha un impat-
to enorme sulla stima della durata della batteria. Dopo
aver misurato la bassa corrente del sensore durante la
Fig. 2 – La SMU N6781A di Keysight consente misure accurate
su una ampia dinamica di corrente
Fig. 3 – Tutti i campioni sono integrati dal data logger in periodi consecutivi
senza tempi morti. Per ogni intervallo di campionamento sono disponibili i
valori minimi e massimi acquisiti