Измерение потребляемой мощности устройства

Измерение энергопотребления с помощью функции считывания

Функция считывания позволяет источнику питания измерять и отображать фактические значения выходного напряжения и тока. Считываемые значения непрерывно обновляются во время работы прибора и часто отображаются на его экране. В отличие от задаваемых пользователем значений, считываемые значения представляют собой данные в реальном масштабе времени, которые отражают состояние на выходе источника питания.

Разрешение считывания определяет степень детализации при измерении фактических значений напряжения и тока, а точность считывания указывает, с какой точностью источник питания способен измерять фактические значения напряжения и тока на выходе. Обе характеристики зависят от конкретной модели источника питания.

Наряду с предоставлением пользователю точной информации в реальном масштабе времени функция считывания обеспечивает следующее:

• Дистанционное измерение: компенсация спада напряжения между источником питания и нагрузкой.
• Защита: соблюдение заданных предельных значений напряжения, тока и мощности.
• Выбор режима работы: перевод источника питания в режим постоянного напряжения или режим постоянного тока.
• Регистрация данных: запись измеренных выходных значений по времени в целях дальнейшего подробного анализа.

В частности, регистрация данных необходима для записи считываемых значений в целях дальнейшего анализа.

Регистрация и запись данных при измерениях энергопотребления

Регистрация данных означает запись значений мощности по времени. Эта функция необходима для подробного измерения энергопотребления. Здесь требуется одновременное измерение напряжения и тока, поэтому одним из возможных решений является применение двух внешних измерителей — одного измерителя напряжения и одного измерителя тока. Однако зачастую удобнее и эффективнее использовать встроенную функцию регистрации данных источника питания, которая не требует прерывания электрической цепи и гарантирует синхронизацию значений напряжения и тока.

Основные параметры при регистрации данных:

• Напряжение, ток и мощность
• Интервал регистрации данных (в секундах)
• Условия запуска-останова регистрации данных или длительность

Скорость стандартной регистрации данных в большинстве настольных источников питания, как правило, ограничена прибл. 10 выборками в секунду. Во многих ситуациях измерения мощности этой скорости достаточно, однако в некоторых случаях требуется повышенное быстродействие для захвата переходных процессов и иных кратковременных событий. Некоторые источники питания оснащены опцией быстрой регистрации данных или быстрого протоколирования. В этом режиме пользователь может задавать частоту дискретизации напряжения и тока (до 500 000 выборок в секунду), что позволяет регистрировать переходные процессы на уровне микросекунд.

Регистрируемые данные обычно сохраняются в текстовом виде в файлы формата CSV (значения, разделенные запятыми). Этот формат удобен для обработки и анализа данных. Каждый CSV-файл включает в себя заголовок со следующими сведениями: метка времени, напряжение, ток и мощность. Последующие строки содержат записанные значения для каждого интервала измерений.

При быстром протоколировании данные сохраняются в двоичном формате, который можно позднее преобразовать в формат CSV. Файлы быстрого протоколирования не содержат меток времени, однако такие метки можно определить на основе начального времени и интервала регистрации данных.

Регистрируемые данные можно сохранять внутри источника питания или на внешний накопитель данных (например, USB-носитель). В некоторых случаях также возможна потоковая передача данных на внешнее устройство или компьютер через интерфейс LAN с помощью команд SCPI.

Анализ регистрируемых данных зачастую включает в себя построение графиков и проведение статистического анализа или анализа тенденций в целях подробного исследования характеристик энергопотребления и работы системы. Для этого можно использовать разнообразное программное обеспечение, такое как Microsoft Excel или MATLAB.

Измерение потребляемой мощности устройства с помощью R&S®NGM

Давайте пошагово рассмотрим процедуру измерения на источнике питания. Конкретные детали зависят от модели вашего источника питания, однако в общем измерения всегда проводятся более или менее одинаково. Далее описывается процедура измерения и записи мощности с помощью источника питания R&S®NGM от Rohde & Schwarz.

Начнем со стандартной регистрации данных:

• Шаг 1: выберите место сохранения данных (например, USB-носитель).
• Шаг 2: задайте интервал регистрации данных.
• Шаг 3: задайте режим регистрации данных.
• Шаг 4: включите ручной запуск (дополнительно).
• Шаг 5: настройте формат CSV-файлов, в которые будут записываться данные.

Как выполнить эти шаги на приборе R&S®NGM:

Чтобы открыть меню регистрации данных, нажмите на кнопку Menu (меню) и перейдите на вкладку Device (устройство). Чтобы открыть параметры регистрации данных, прокрутите экран вниз до пункта меню Logging (регистрация данных) и нажмите на стрелку. Перед изменением конфигурации регистрации данных необходимо выключить (или деактивировать) функцию регистрации данных.

Теперь необходимо выбрать место сохранения файла протокола. Если в поле Save Location (место сохранения) выбран вариант Auto (автоматически), источник питания будет сохранять файлы на внешнем USB-носителе (при его наличии). Если USB-носитель отсутствует, файлы будут сохраняться во внутренней папке источника питания. Вариант Manual (вручную) позволяет указать как место сохранения, так и путь или папку для сохранения файлов протокола.

Параметр Interval (интервал) определяет частоту записи данных в протокол, он также равен времени между измерениями. При нажатии на поле Interval (интервал) открывается диалоговое окно, в котором можно задать интервал регистрации данных.

Прибор R&S®NGM поддерживает четыре режима регистрации данных:

• Unlimited (неограниченный): регистрация данных запускается вручную и продолжается до остановки вручную. Это стандартный режим.
• Count (подсчет): регистрация данных запускается вручную и останавливается автоматически по достижении заданного пользователем количества выборок.
• Duration (длительность): регистрация данных запускается вручную и останавливается автоматически по истечении заданного пользователем интервала времени.
• Span (отрезок времени): регистрация данных запускается в указанный пользователем момент (дата и время) и останавливается автоматически по истечении заданного пользователем интервала времени.

Регистрацию данных можно вручную запускать и останавливать в меню Logging (регистрация данных). Для запуска и останова также можно использовать функцию запуска, которая включается с помощью переключателя в поле Triggered (запуск).

Значок LOG на панели состояния помогает легко определить текущий статус регистрации данных.

Теперь рассмотрим процесс изменения формата CSV-файлов. Для этого следует нажать на пункт меню CSV Setting (настройки CSV-файлов). Здесь можно настраивать следующие параметры:

• Field delimiter (разделитель полей): запятая или точка с запятой
• Decimal separator (разделитель десятичной части): точка или запятая
• Error designator (обозначение ошибки): не число (NaN) или пустой
• Line end marker (маркер конца строки): возврат каретки и перевод строки (CR/LF) или просто перевод строки (LF)

Не беспокойтесь, если всё это выглядит слишком сложно для вас. Стандартные настройки CSV-файлов подходят для большинства случаев и чаще всего не требуют изменений.