R&S®ESSENTIALS | Grundlagen von Netzgeräten
Paul Denisowski, Product Management Engineer
Genaue Messungen des Energieverbrauchs sind für die Beurteilung der Geräte-Performance und die Gewährleistung eines effizienten Betriebs von entscheidender Bedeutung. Moderne DC-Tischnetzgeräte wie die R&S®NGM Serie von Rohde & Schwarz bieten fortgeschrittene Funktionen für Leistungsmessungen und Stromverbrauchsanalysen.
Die Rücklesefunktion bietet die Möglichkeit, die tatsächliche Ausgangsspannung und Ausgangsstromstärke des Netzgeräts zu messen und anzuzeigen. Die Rücklesewerte werden während des Betriebs kontinuierlich aktualisiert und lassen sich häufig auf dem Bildschirm anzeigen, solange das Gerät benutzt wird. Im Gegensatz zu den konfigurierten Werten, die benutzerdefiniert sind, stellen die Rücklesewerte Echtzeitdaten dar, die dem vom Netzgerät real gelieferten Strom entsprechen.
Die Rückleseauflösung entspricht der Granularität, mit der die tatsächliche Spannung und Stromstärke gemessen werden können, und die Rücklesegenauigkeit bestimmt, wie genau ein Netzgerät die tatsächliche Ausgangsspannung bzw. -stromstärke messen kann. Diese beiden Parameter fallen je nach Netzgerätemodell unterschiedlich aus.
Die Rücklesefunktion bietet dem Benutzer nicht nur präzise Echtzeitinformationen, sondern unterstützt auch:
Das Logging ist insbesondere dann unerlässlich, wenn die Rücklesewerte im Anschluss weitergehend analysiert werden sollen.
Mittels Logging lässt sich die Leistungsaufnahme im Zeitverlauf aufzeichnen. Diese Funktion ist unverzichtbar, um den Energieverbrauch im Detail zu bestimmen. Hierfür müssen Spannung und Strom gleichzeitig gemessen werden. Naheliegend ist daher der Einsatz von zwei externen Messgeräten, nämlich eines für die Spannung und eines für den Strom. Eine genauere und einfachere Methode bietet jedoch oft die integrierte Logging-Funktion des Netzgeräts. Diese ist nicht invasiv (da der Stromkreis nicht unterbrochen werden muss) und stellt sicher, dass die Spannungs- und Stromwerte zeitlich synchronisiert sind.
Gängige Logging-Parameter sind:
Die Aufzeichnungsrate beim Standard Logging ist bei den meisten Tischnetzgeräten auf etwa 10 Abtastwerte pro Sekunde begrenzt. Für viele Leistungsmessungen ist dies zwar ausreichend – Transienten oder andere Ereignisse von sehr kurzer Dauer können aber nicht unbedingt erfasst werden. Daher bieten einige Netzgeräte auch eine Hochgeschwindigkeits- oder Fast-Logging-Option. In diesem Modus kann der Benutzer die Abtastrate für Spannung und Strom einstellen – bei manchen Geräten auf bis zu 500.000 Abtastwerte pro Sekunde. Mit Hilfe einer solchen Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung können auch Übergänge im Mikrosekundenbereich erfasst werden.
Die erfassten Daten werden normalerweise in einfachen Textdateien im CSV-Format (Comma Separated Values) gespeichert. Dieses Format eignet sich gut für die Verarbeitung und Analyse von Daten. Jede CSV-Datei enthält einen Header, der die erfassten Daten beschreibt, wie z. B. Zeitstempel, Spannung, Strom und Leistung. In den nachfolgenden Zeilen stehen dann die aufgezeichneten Werte für jedes Messintervall.
Beim Fast Logging werden die Daten in einem Binärformat gespeichert, das später in CSV konvertiert werden kann. Fast-Log-Dateien enthalten keine Zeitstempel. Die Zeiten können aber aus der Startzeit und dem Logging-Intervall abgeleitet werden.
Die protokollierten Daten können auf dem Netzgerät selbst oder auf Wechselmedien wie USB-Laufwerken gespeichert werden. In einigen Fällen können die Daten auch mit Hilfe von SCPI-Befehlen über eine LAN-Schnittstelle an ein externes Gerät oder einen Computer gestreamt werden.
Häufig werden statistische Analysen oder Trendanalysen für die erfassten Daten durchgeführt, um Erkenntnisse über Stromverbrauchsmuster und die Systemperformance zu gewinnen. Hierfür können diverse Software-Tools wie Microsoft Excel oder MATLAB eingesetzt werden.
Sehen wir uns nun die konkreten Schritte zur Messung der Leistungsaufnahme an. Auch wenn sich Details je nach Netzgerät unterscheiden können, ist das Grundprinzip immer gleich. Im Folgenden erläutern wir die Durchführung und Aufzeichnung von Leistungsmessungen mit dem R&S®NGM Netzgerät von Rohde & Schwarz.
Wir beginnen mit dem Standard Logging:
Wir erläutern jeden dieser Schritte am Beispiel des R&S®NGM.
Um das Logging-Menü zu erreichen, drücken Sie zunächst die Menütaste und wechseln zur Registerkarte „Device“. Sie finden die Logging-Parameter nun, indem Sie zum Menüpunkt „Logging“ scrollen und dann auf den Pfeil drücken. Die Logging-Funktion muss ausgeschaltet (oder deaktiviert) werden, bevor die Konfiguration geändert werden kann.
Im nächsten Schritt legen Sie fest, wo die Log-Datei gespeichert werden soll. Wenn „Save Location“ auf „Auto“ eingestellt ist, wählt das Netzgerät ein angeschlossenes USB-Laufwerk als Speicherort, sofern verfügbar. Ist kein USB-Laufwerk vorhanden, wird stattdessen der interne Speicherordner verwendet. Mit der Option „Manual“ können sowohl der Zielort als auch der Pfad bzw. das Verzeichnis, in dem die Logdateien gespeichert werden sollen, manuell festgelegt werden.
Der Parameter „Interval“ legt fest, wie oft Daten ins Log geschrieben werden, oder mit anderen Worten die Zeitspanne zwischen Messungen. Durch Klicken auf „Interval“ öffnet sich ein Dialogfeld zur Eingabe des Logging-Intervalls.
Das R&S®NGM unterstützt vier verschiedene Logging-Modi:
Das Logging kann über das Menü „Logging“ manuell gestartet und beendet werden. Eine weitere Möglichkeit zum Starten oder Stoppen der Aufzeichnung ist ein Trigger, der mit dem Schalter neben „Triggered“ aktiviert werden kann.
Anhand des Symbols „LOG“ in der Statusleiste können Sie ganz einfach überprüfen, ob aktuell Daten aufgezeichnet werden.
Wir erläutern nun, wie sich das Format der CSV-Dateien für die erfassten Daten ändern lässt. Klicken Sie dazu auf den Menüpunkt „CSV Setting“. Anschließend können Sie die folgenden Parameter einstellen:
Falls Sie auf diesem Gebiet nicht bewandert sind, besteht kein Grund zur Sorge. Die Standardeinstellungen für das CSV-Format sind die gebräuchlichsten. In aller Regel müssen Sie keine Änderungen an den Parametern vornehmen.
Fazit
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