Het vastleggen van snel veranderende stromen op een oscilloscoop is lastig, maar deze verbeterde differentiële stroomprobe maakt het praktisch én betaalbaar. Hij biedt een grote bandbreedte en een versterking die je eenvoudig kunt aanpassen door slechts één weerstand te vervangen, een verbetering op het eerdere ontwerp.

Stroomprobe voor metingen in de praktijk

Het meten van het dynamisch gedrag van stroom in een schakeling is lastig, vooral als je geen dure differentiële stroomprobe hebt. Dit project pakt dat probleem direct aan met een compacte, krachtige differentiële stroomprobe die speciaal is ontworpen voor gebruik met standaard oscilloscopen.

Deze nieuwe Current Probe 2.0, ontwikkeld door Alfred Rosenkränzer en verder verfijnd in samenwerking met Elektor Labs in 2020, bouwt voort op een eerder gepubliceerd Elektor-ontwerp. De oorspronkelijke probe had een bandbreedte van ongeveer 130 kHz; de nieuwe versie presteert veel beter en haalt in de praktijk tot wel 8 MHz, terwijl het een eenvoudige, robuuste en betaalbare oplossing biedt voor dagelijks labwerk.
 
The prototype built into its enclosure with soldered cable and SIL socket
Het prototype, ingebouwd in de behuizing met gesoldeerde kabel en SIL-connector.

De schakeling

Het hart van het ontwerp is een nauwkeurige differentiële versterker die kleine spanningsverschillen over een shuntweerstand omzet naar een schoon, enkelzijdig signaal ten opzichte van de massa van de oscilloscoop. Zo kun je overal in een schakeling nauwkeurig stroom meten, zonder het functioneren te verstoren of het risico van aardlussen of kortsluitingen. De standaardversterking van de probe is twee en wordt ingesteld met één enkele weerstand en kan makkelijk worden aangepast voor verschillende metingen, zelfs tot hoge versterkingen met een indrukwekkende bandbreedte.
 
Scope current probe circuit
Volledig schakelschema van versie 2.0 van de stroomprobe. Let op de aandacht voor de voedingslijnen.
Slimme details maken het ontwerp compleet: ingangfiltering voor bescherming en vlakke frequentierespons, juiste uitgangsimpedantie voor coaxkabels, onboard spanningsregeling met EMI-filtering, en duidelijke LED-statusaanduidingen. Door de verbeterde bandbreedte is het common-mode bereik wel kleiner, maar voor veel laag- tot middenspanningstoepassingen is dat een prima compromis.

Voor ontwerpers die écht willen zien hoe de stroom zich in hun schakeling gedraagt zonder in dure probes te investeren, biedt dit project een praktische, slimme en moderne oplossing.
 
For ‘test leads’ the designers used two lengths of thin enamelled copper wire
Voor de “meetdraden” gebruikten de ontwerpers twee stukjes dun, gelakt koperdraad gesoldeerd aan een driepolige SIL-connector.

Het project

Het originele artikel, “Differentiële stroomprobe 2.0 voor oscilloscopen”, verscheen in Elektor november/december 2020. Lees het artikel.
Let op: dit artikel verscheen oorspronkelijk in een editie van Elektor uit 2020. Omdat het project al wat ouder is, kunnen de componenten mogelijk niet meer verkrijgbaar zijn. Toch denken we dat het ontwerp je zal inspireren om zelf aan de slag te gaan.

Inschrijven
Tagmelding: Abonneer u op de tag Circuits & Circuit Design en u ontvangt een e-mail zodra er een nieuw item hierover op onze website wordt gepubliceerd!