Como medir o consumo de energia de um dispositivo

Medir o uso de energia com a função readback

Readback é um recurso que permite que uma fonte de alimentação meça e exiba sua corrente e tensão de saída reais. Os valores de readback são atualizados continuamente durante a operação e geralmente são exibidos na tela quando o instrumento está em uso. Diferentemente dos valores configurados, que são definidos pelo usuário, os valores de readback representam dados em tempo real que correspondem à saída da fonte de alimentação.

A resolução de readback define a granularidade com a qual a corrente e a tensão reais podem ser medidas, e a precisão de readback refere-se à precisão com que uma fonte de alimentação pode medir a corrente ou a tensão de saída real. Ambas as especificações diferem entre modelos de fontes de alimentação.

Além de fornecer ao operador informações precisas e em tempo real, o readback permite:

• Sensoriamento remoto: compensação de quedas de tensão entre a fonte de alimentação e a carga
• Proteção: garantir que a tensão, a corrente e a potência permaneçam dentro dos limites definidos
• Determinação do modo: identificar se a fonte de alimentação opera no modo de tensão constante ou de corrente constante
• Registro: registro dos valores de saída medidos ao longo do tempo para uma análise detalhada

Especificamente, o registro é necessário para gravar os valores de readback para análises futuras.

Logging e registro de potência para medições de consumo de energia

O logging (registro) implica em registrar a potência ao longo do tempo. Essa função é essencial para a medição detalhada do consumo de energia. Isso requer que a tensão e a corrente sejam medidas simultaneamente, portanto, uma abordagem possível é usar dois medidores externos: um para tensão e outro para corrente. No entanto, geralmente é mais fácil e mais preciso usar a função de registro integrada de uma fonte de alimentação, que não é invasiva (pois não exige que o circuito seja interrompido) e garante que os valores de corrente e tensão estejam sincronizados.

Os parâmetros comuns para registro incluem:

• Tensão, corrente e potência
• Intervalo de registro (em unidades de segundos)
• Registro de condições de início/parada ou duração

A taxa de registro padrão na maioria das fontes de alimentação de bancada é, geralmente, limitada a cerca de 10 amostras por segundo. Embora isso seja suficiente para muitas medições de potência, pode não ser rápido o suficiente para capturar eventos transientes ou outros eventos de duração muito curta. Por isso, algumas fontes de alimentação têm uma opção de registro rápido ou de alta velocidade. Esse modo permite que o usuário especifique a taxa de amostragem de corrente e tensão, que pode ser de até 500.000 amostras por segundo, possibilitando que transições na faixa dos microssegundos sejam capturadas.

Os dados registrados são normalmente armazenados em arquivos de texto simples no formato CSV (valores separados por vírgula). Esse formato é apropriado para processar e analisar dados. Cada arquivo CSV inclui um cabeçalho com informações, como registro de data e hora, tensão, corrente e potência. As linhas seguintes fornecem os valores registrados em cada intervalo de medição.

Para um registro rápido, os dados são armazenados em um formato binário, que pode ser convertido posteriormente em CSV. Os arquivos de registro rápido não contêm registros de data e hora, mas estes ainda podem ser derivados da hora de início e do intervalo de registro.

Os dados registrados podem ser armazenados na própria fonte de alimentação ou salvos em uma mídia removível (como unidades USB). Em alguns casos, os dados também podem ser transmitidos para um dispositivo externo ou computador por meio de uma interface LAN usando comandos SCPI.

A análise dos dados registrados geralmente envolve a apresentação e a realização de análises de tendências ou estatísticas para obter insights sobre os padrões de consumo de energia e o desempenho do sistema. Isso pode ser feito com diversas ferramentas de software, como o Microsoft Excel ou o MATLAB.

Como medir o consumo de energia de um dispositivo com o R&S®NGM

Agora, é hora de revisar as etapas de medição de uma fonte de alimentação. Os detalhes específicos dependerão do modelo da sua fonte de alimentação, mas as etapas básicas devem ser mais ou menos as mesmas. Hoje, veremos como fazer e registrar medições de potência usando a fonte de alimentação R&S®NGM da Rohde & Schwarz.

Vamos começar com o registro padrão:

• Passo 1: decidir o local de armazenamento (por exemplo, um pendrive)
• Passo 2: definir o intervalo de registro
• Passo 3: definir o modo de registro
• Passo 4: ativar o disparo manual (opcional)
• Passo 5: configurar o formato dos arquivos CSV que armazenarão os dados

Examinaremos cada um desses passos no R&S®NGM.

Para acessar o menu de registro, pressione o botão Menu e vá para a guia «Device» (Dispositivo). Os parâmetros de registro podem ser encontrados rolando até o item do menu «Logging» (Registro) e clicando na seta. A função de registro deve ser desligada (ou desativada) antes que a configuração de registro possa ser alterada.

O próximo passo é definir onde o arquivo de registro será salvo. Se «Save Location» (local de armazenamento) estiver definido como «Auto», a fonte de alimentação usará uma unidade USB conectada como local de armazenamento, se disponível. Se não houver unidade USB, ele usará sua própria pasta de armazenamento interno. A opção «Manual» pode ser usada para definir manualmente tanto o local de destino como o caminho ou diretório em que os arquivos de registro serão armazenados.

O intervalo de parâmetro define a frequência com que os dados são gravados no registro; esse também é o tempo entre as medições. Clicar em «Interval» (intervalo) abrirá uma caixa de diálogo em que o intervalo de registro pode ser definido.

O R&S®NGM oferece suporte para quatro modos de registro diferentes:

• Unlimited (ilimitado): o registro é iniciado manualmente e continua até ser interrompido manualmente. Esse é o modo padrão.
• Count (contagem): o registro é iniciado manualmente, mas é interrompido automaticamente quando um número de amostras definido pelo usuário é adquirido.
• Duration (duração): o registro é iniciado manualmente, mas é interrompido automaticamente após o término de um intervalo de tempo definido pelo usuário.
• Span (intervalo de tempo): o registro começa em uma data e hora definidas pelo usuário e termina após um tempo definido pelo usuário.

O registro pode ser iniciado ou interrompido manualmente no menu «Logging» (registro). Outra maneira de iniciar ou parar o registro é usar um trigger, que pode ser ativado usando o botão de alternância ao lado de «Triggered» (disparado).

Você pode verificar facilmente se o registro está em andamento ou inativo verificando o ícone «LOG» na barra de status.

Agora vamos falar sobre como modificar o formato dos arquivos de registro CSV. Isso pode ser feito clicando no item do menu «CSV Setting» (configuração de CSV). A partir daí, você pode configurar os seguintes parâmetros:

• Delimitador de campo: vírgula ou ponto e vírgula
• Separador decimal: ponto ou vírgula
• Designador de erro: não é um número (NaN) ou vazio
• Marcador de fim de linha: carriage return (retorno de carro ou CR) / line feed (nova linha ou LF) ou apenas LF

Se isso parecer confuso, não se preocupe. As configurações padrão de CSV são as mais comuns, portanto, na maioria dos casos, esses parâmetros não precisarão ser definidos ou modificados.