Логгирование тока потребления устройств NB Iot

[Eddy71]

В связи с тотальной цифровизацией, удалённым контролем разных процессов и всякого такого, возник вопрос по возможности логгирования потребляемого тока (на этапе отладки) устройства.
Для устройств NB Iot (вроде тех же газовых счетчиков) время жизни на одной батарейке может достигать пяти и более лет. При этом девайс всё время в спячке разной глубины (и с разным потреблением тока) и строго по часам просыпается, чтобы сеть его не потеряла или чтобы обменяться данными с сервером.
Просматриваю даташиты на модули 4G LTE SIM7020, SIM7070, SIM7080 и вижу, что в режиме спячки модули потребляют от 35мкА до 3,5мкА (PSM-режим), при связи по сети 4G ток может подскакивать до 0,6А, при соединении с сетью 2G может доходить до 2А (напряжение - литиевый аккумулятор).
При этом допустимая просадка напряжения не должна превышать 300мВ в самом худшем случае.
Т.е. чтобы не выйти за требования просадки, шунт желательно в разрыв питания поставить 0,1 Ом (на батарейке и проводах ведь тоже что то упадёт).
Тогда при токе спячки на шунте будет падать аж.. 2-3мкВ. (а PSM сотни нановольт).

Вопрос: как при таких больших разницах токов в разных режимах модуля можно мониторить потребление?

Что-то лёгкое/простое решение не вырисовывается совсем..

[индюк]

Дельта сигма АЦП 24 бита. Или оу в изменяемым диапазоном и далее обычный ацп

[pambaru]

два шунта последовательно на 1КОм (к примеру) и на 0.1 Ом (к примеру).
Шунт на 1КОм еще зашунтирован диодом шоттки, который не дает напруге выйти за 0.5В. И два канала АЦП. Один меряет на первом шунте, второй - на втором.
При токе в сотни мА берем показания со второго АЦП, примикротоках на втором АЦП ноль, берем с первого. 2 канала АЦП не проблема взять.
Чтобы по простому измерять, без дифф-усилителей, шунты ставим в минус.
Вот как-то так:

[mike-y-k]

например у ковбоев у других производителей тоже есть аналогичные решения…
Можно у тех же ковбоев покопаться в EVB - там для ряда чипов есть средства для мониторинга потребления.

[ForcePoint]

На Сахаре в этом году пару раз обсуждали, поищи. Типа этого:
http://caxapa.ru/1070467.html?todo=full
http://caxapa.ru/1083239.html?todo=full
http://caxapa.ru/1087977.html?todo=full
http://caxapa.ru/1088003.html?todo=full

[Eddy71]

два шунта последовательно на 1КОм (к примеру) и на 0.1 Ом (к примеру).

И как ток 2А пойдет через 1к?

Прибор кушает то 3,5мкА, то 2А и надо видеть и успеть посчитать и то и другое

[akegor]

Eddy71, почему стеснительно умалчиваете насчет допустимой погрешности? Она ведь может делать большую разницу в методиках измерений.

[pambaru]

И как ток 2А пойдет через 1к?

А для этого есть диод. 2А пойдет через диод.
Диод можно продублировать мосфетом - как только логгер обнаруживает значимый ток на шунте R1, то замыкает диод для уменьшения падения напруги.

[pambaru]

Прибор кушает то 3,5мкА, то 2А и надо видеть и успеть посчитать и то и другое

Именно для этого 2 шунта и диод. показания считываются одновременно с двух шунтов.
Микроконтроллер решает, по какому шунту делать измерения. Как только на килоомном шунте зашкалило - берет показания с низкоомного. И наоборот.

[Eddy71]

как только логгер обнаруживает значимый ток на шунте R1, то замыкает диод для уменьшения падения напруги.

Думаю не успеет. Всё происходит за микросекунды: модуль дрыхнет (3,5мкА), чуток просыпается, что то делает (35мкА), потом решает, что пора с базой снюхаться (2А) и врубает передатчик. Если напряжение провалилось (шунт), он решает, что батарейка села и совсем отключается или уходит в перезагрузку. Что не есть хорошо.

В том то и проблема - быстро "на лету" шунты менять не выйдет.

Из за быстроты процессов и 24-битный сигма-дельта АЦП на канает - он оооооочень медленный. Спячку им померить можно, но переходные процессы, которые занимают 99% времени работы модуля промелькнут мимо незамеченными.

Сильно высокая точность не нужна, даже 5% вполне устроят для правильной оценки работы модуля и софта.