Po pierwsze, nie potrzebujesz precyzyjnego źródła prądu. Powodem jest to, że w istocie źródło prądu działa poprzez pomiar prądu przez rezystor, a następnie zamyka pętlę sprzężenia zwrotnego wokół pomiaru prądu i precyzyjnego źródła napięcia. Ponieważ chcesz mierzyć tylko prąd (i przez to ładunek) przepływający przez obciążenie, nie potrzebujesz precyzyjnego napięcia odniesienia. Możesz użyć dość niechlujnego źródła, o ile dokładnie mierzysz prąd.
Jak więc mierzysz prąd? Cóż, to jest (w zasadzie) całkiem proste. Po prostu mierzysz napięcie na rezystorze szeregowo z obciążeniem, ogólnie nazywanym rezystorem bocznikowym. Oczywiście nie wskazałeś, że wymagana jest ekstremalna stabilność na obecnym poziomie, a jeśli tak, musisz się o to martwić.
Niestety, całkiem sporo odgryzłeś swoimi wymaganiami. Potrzebujesz dość dużego prądu dla swojej stabilności. Spowoduje to wesołe piekło z twoimi wymaganiami, ponieważ samonagrzewanie stanie się głównym graczem. Zacznijmy od systemu bazowego. Załóżmy, że chcesz mieć 1 wolt na boczniku przy pełnym prądzie. Wtedy rozpraszana moc będzie wynosić 1/2 wata, a rezystancja docelowa będzie wynosić 2 omy. Spowoduje to znaczne nagrzanie się rezystora. Wejdź na digikey.com i zacznij szukać oporników niskotemperaturowych. Spójrzmy na użycie jednostek 10 ppm / deg C. Ograniczając wyszukiwanie do rezystorów dostępnych w magazynie, zauważysz, że dostępne jednostki o większej mocy mają nadal mniej niż 1/2 wata i generalnie nie ma ich w magazynie, przy minimalnych zakupach 4000 sztuk (co prawda za 40 centów za pop, ale to wciąż około 1600 dolców). Co gorsza, mają wysokie wartości odporności.
Gdy osiągniesz 1/8 wata, możesz znaleźć jednostki 10 omów. Jeśli umieścisz 5 równolegle, uzyskasz 2 omy przy 0,625 wata. To jednak nie będzie możliwe. Poszczególne rezystory są przeznaczone do pracy w temperaturze 70 C lub 50 stopni powyżej temperatury otoczenia. To oczywiście spowoduje dryft termiczny nominalnie 500 ppm. W rzeczywistości, gdybyś je znalazł, potrzebowałbyś indywidualnych tempcos około 0,2 ppm.
Mając to na uwadze, sprawdź https://www.digikey.com/products/en/resistors/chip-resistor-surface-mount/52?k=&pkeyword=&pv2085=u10+Ohms&pv2=4& = ffe00034% 2C4400c9&mnonly = 0&ColumnSort = 0&page = 1&stock = 1&quantity = 0&ptm = 0&fid = 0&fid = 0 równolegle i powinno być dobrze. Nie tylko jest niski TCR, PCR wynosi 5 ppm w 70 ° C. To prawda, połknięcie połowy budżetu przeznaczonego na błędy w jednym źródle to po prostu proszenie się o kłopoty, ale generalnie jest to część gry, gdy robimy rzeczy tanio. Jest bardzo dobry powód, dla którego obecne źródła, których szukałeś, kosztują tak dużo. Oczywiście one (określone rezystory) będą Cię napędzać około 50 - 60 dolarów. Czy to problem? Czy to jest „tanie”?
Cóż, z pewnością jest o wiele tańszy niż rodzaj obecnego źródła, któremu się przyglądałeś. Zdecydowanie dobrym pomysłem jest rozważenie odpowiedniego chłodzenia bocznika, ale i tak będzie to dobry pomysł.
A skoro już o tym mowa, powinieneś mieć świadomość, że Twoje wymagania dotyczące liczników wykraczają poza zwykłe granice tanich. Potrzebujesz co najmniej 0,001% liniowości i co najmniej 5 1/2 cyfry z multimetru cyfrowego. Jeśli zamierzasz wykonać własne A / D, potrzebujesz co najmniej 17 bitów.
A tego rodzaju szeroki zakres dynamiczny i wysoka dokładność oznaczają wrażliwość na szum wejściowy, o której należy pamiętać. Oczywiście, jeśli wszystko, co chcesz zrobić, to zsumować próbki, otrzymasz znaczne uśrednienie z szumu, chociaż w tym przypadku wyższa częstotliwość próbkowania jest lepsza niż niska.
W żadnym przypadku nie jest jasne, dlaczego chcesz mieć tak niski współczynnik gromadzenia danych. Jasne, to dużo danych, ale jeśli nie będziesz mieć zmian pracowników wykonujących pomiary, 200 godzin danych to tylko 720 000 sekund. Zakładając 10 bajtów na próbkę, to tylko rozmiar pliku 7,2 MB. Nawet skromny FAT32 może pomieścić około 500 razy więcej. Z drugiej strony, zakładając nawet 10 sekund na próbkę, czy naprawdę zamierzasz ręcznie skasować 72 tysiące punktów danych? dla kilku konfiguracji? Trudno sobie wyobrazić, dlaczego nie ma sensu automatyzacja zarówno pozyskiwania, jak i redukcji danych. Przynajmniej możesz wykonać proste sumowanie w programie Excel prawie w trywialny sposób.
Jestem skłonny zgodzić się z Tonym Stewartem, że to nie jest projekt dla początkujących. Jeśli absolutnie musisz to zrobić sam, wybrałbym dobrze zbudowany bocznik, a następnie poszedłbym do komercyjnego DAQ od firmy takiej jak Measurement Computing. Możesz otrzymać 8-kanałowy, 24-bitowy DAQ z oprogramowaniem, które wykona 2 próbki / sekundę za nieco ponad 400 dolców. Temp. Przesunięcia wejściowego jest mniejsze niż 0,5 uV / stopnie, więc może nie być konieczne myślenie o kontroli klimatu w oprzyrządowaniu. Z drugiej strony, wzmocnienie tempco jest rzędu 4 ppm / stopnie, więc prawdopodobnie tak.
EDYTUJ - Zamiast używać komentarzy do odpowiadania na komentarze, przedłużam tę odpowiedź.
Być może źle zrozumiałem Twoje wymagania. Jak rozumiem Twój post, jesteś zainteresowany całkowitym ładunkiem przepływającym przez Twój ładunek (y). Nic nie wspomniałeś o rozróżnieniu między prądem w obciążeniu a prądem płynącym przez rezystor bocznikowy. Innymi słowy, sprawiałeś wrażenie, że wejście obciążenia jest równe prądowi wyjściowemu obciążenia, a jeśli mierzysz jeden, mierzysz drugi. W tych okolicznościach precyzyjne źródło nie jest potrzebne, a przynajmniej nie w takim sensie, w jakim wydaje się, że jest. Jeśli zmierzysz prąd do 10 ppm, cóż, to najlepsze, co możesz zrobić. Jeśli różni się trochę między próbkami, to dopóki ta zmiana nie jest skorelowana z interwałem próbkowania, wszystko wyjdzie w praniu.
Z jednej strony tak, stabilność na pewnym poziomie jest konieczna. Chodziło mi jednak o to, że nie musi być tak wspaniałe, jak mogłoby się wydawać. Tak, jeśli aktualny poziom zmienia się w czasie, konieczne jest śledzenie tego. Jeśli jednak zmiany (które można uznać za szum) nie są skorelowane z czasem próbkowania, długie przebiegi danych uśrednią ten szum. Innymi słowy, problemy ze stabilnością będą zwykle usuwane w rozważanych długich okresach. W zasadzie zawsze istnieje możliwość nagromadzenia się błędów, ale nie powinno to stanowić większego problemu. Stabilność w tym przypadku oznacza stabilność przez 10 sekund, co nie jest trudne.
I powinienem określić ilościowo moje warunki, zwłaszcza stabilność. 0,01% (100 ppm) w źródle prądu nie jest tak trudne ani drogie, chociaż 0,1% jest znacznie łatwiejsze. A jeśli użyjesz rodzaju bocznika niskotemperaturowego, który zasugerowałem, możesz użyć tego napięcia do kontrolowania źródła prądu, a napięcie odniesienia stanie się czynnikiem ograniczającym, po którym nastąpi przesunięcie wzmacniacza.
Ponadto sterowanie temperaturą jest myląco łatwe do odrzucenia jako „proste” i pod pewnymi względami jest.Jednak dopóki nie określisz ilościowo swojej kontroli, nie będziesz mieć możliwości sprawdzenia, czy jest ona odpowiednia.Nie możesz po prostu dostarczyć radiatora i mieć pewność, że problem został rozwiązany.A jeśli o to chodzi, nie wiesz nawet, czy był jakiś problem.