기기의 전력 소비 측정 방법

리드백으로 전력 사용량 측정

리드백은 전원 공급기에서 실제 출력 전압 및 전류를 측정하고 표시할 수 있는 기능입니다. 리드백 값은 작동 중 계속 업데이트며 기기가 사용 중인 동안 스크린에 자주 표시됩니다. 사용자가 정의하는 설정 값과 달리, 리드백 값은 전원 공급기의 출력을 반영하는 실시간 데이터를 나타냅니다.

리드백 분해능은 실제 전압과 전류를 측정할 수 있는 단위의 크기를 정의하며, 리드백 정확도는 전원 공급기가 실제 출력 전압 또는 전류를 얼마나 정확히 측정할 수 있는가를 나타냅니다. 두 사양은 전원 공급기 모델마다 다릅니다.

운용자는 리드백을 통해 정확한 실시간 정보를 확인하는 것 외에도 다음과 같은 기능을 이용할 수 있습니다.

• 원격 감지:전원 공급기와 부하 간 전압 강하 보상
• 보호: 전압, 전류, 전력이 정의된 한도 내에 유지되도록 보장
• 모드 확인: 전원 공급기가 정전압 또는 정전류 모드로 작동하는지 식별
• 로깅: 측정된 출력 값을 시계열 기록하여 상세 분석에 활용

특히, 나중에 분석하기 위해 리드백 값을 기록하려면 로깅이 필요합니다.

에너지 소비 측정을 위한 로깅 및 전력 기록

로깅은 시간의 경과에 따라 전력을 기록하는 것입니다. 이 기능은 자세한 에너지 소비 측정에 필수적입니다. 전압과 전류를 동시에 측정해야 하므로 전압과 전류, 각각에 대한 두 개의 외부 미터를 사용하는 방법이 있을 수 있습니다. 하지만, 전원 공급기에 통합된 로깅 기능을 사용하는 것이 더 쉽고 정확하며, 이렇게 할 경우 비침습적(회로를 끊을 필요가 없음)일 뿐만 아니라 전압 및 전류 값이 시간적으로 동기화됩니다.

로깅 시 일반적인 파라미터는 다음과 같습니다.

• 전압, 전류, 전원
• 로깅 간격(초 단위)
• 로깅 시작/정지 조건 또는 지속시간

대부분의 벤치탑 전원 공급기에서 표준 로깅은 일반적으로 초당 약 10 샘플로 제한되어 있습니다. 대부분의 전력 측정에서는 이 수치로 충분하지만 과도현상 또는 지속시간이 매우 짧은 기타 이벤트에서는 충분하지 않을 수 있습니다. 따라서 일부 전원 공급기는 고속 또는 빠른 로깅 옵션을 탑재하고 있습니다. 이 모드에서는 초당 최대 500,000 샘플까지 전압 및 전류 샘플 레이트를 지정할 수 있어 과도현상을 마이크로초 단위로 캡처할 수 있습니다.

로깅된 데이터는 일반적으로 CSV(쉼표로 구분된 값) 형식의 일반 텍스트 파일로 저장됩니다. 이 형식은 데이터를 처리하고 분석하는 데 편리합니다. 각 CSV 파일에 포함된 헤더에는 타임스탬프, 전압, 전류, 전력과 같은 정보가 들어 있습니다. 그 다음 라인부터는 각 측정 간격에서 기록된 값이 포함됩니다.

빠른 로깅 시에는 데이터를 이진 형식으로 저장한 후 나중에 CSV로 변환할 수 있습니다. 빠른 로그 파일에는 타임스탬프가 포함되지 않지만 시작 시간 및 로깅 간격으로부터 타임스탬프를 도출할 수 있습니다.

로깅된 데이터는 전원 공급기 자체에 저장하거나 USB 드라이브와 같은 착탈식 미디어에 저장할 수 있습니다. SCPI 명령을 사용하면 LAN 인터페이스를 통해 데이터를 외부 장치 또는 컴퓨터로 스트리밍할 수도 있습니다.

로깅된 데이터를 분석할 때에는 전력 소비 패턴과 시스템 성능에 대한 정보를 파악하기 위해 도표를 그리고 통계 또는 추세 분석을 실시하는 경우가 많습니다. 이 작업은 Microsoft Excel, MATLAB과 같은 다양한 소프트웨어 툴을 사용해 수행할 수 있습니다.

R&S®NGM으로 기기의 전력 소비를 측정하는 방법

이제 전원 측정의 각 단계를 살펴보겠습니다. 정밀 내용은 사용하는 전원 공급기 모델에 따라 달라지지만, 기본 단계는 거의 동일합니다. 오늘은 로데슈바르즈 R&S®NGM Power Supply를 이용하여 전력 측정을 수행하고 기록하는 방법을 살펴보겠습니다.

표준 로깅부터 시작하겠습니다.

• 1단계: 저장 위치를 결정합니다(예: USB 스틱)
• 2단계: 로깅 간격을 설정합니다
• 3단계: 로깅 모드를 설정합니다
• 4단계: 수동 트리거링을 활성화합니다(선택 사항)
• 5단계: 데이터를 포함할 CSV 파일의 형식을 구성합니다

R&S®NGM에서 위의 단계를 하나씩 실행해 보겠습니다.

로깅 메뉴를 열려면 Menu(메뉴) 버튼을 누르고 "Device"(장치) 탭으로 이동합니다. 로깅 파라미터는 "Logging"(로깅) 메뉴 항목으로 스크롤한 다음 화살표를 누르면 나타납니다. 로깅 구성을 변경하려면 먼저 로깅 기능을 꺼야 합니다(비활성화).

다음 단계는 로그 파일을 저장할 위치를 정의하는 것입니다. “Save Location”(저장 위치)이 “Auto”(자동)로 설정된 경우 전원 공급기는 연결된 USB 드라이브(사용 가능한 경우)를 저장 위치로 사용합니다. USB 드라이브가 없는 경우에는 내장된 저장 폴더를 사용합니다. "Manual"(수동)을 지정하면 로그 파일을 저장할 대상 위치와 경로 또는 디렉토리를 모두 설정할 수 있습니다.

“Interval”(간격) 파라미터는 데이터를 로그에 기록하는 빈도를 정의합니다. 이 수치는 측정 간 시간을 나타내기도 합니다. “Interval”(간격)을 클릭하면 로깅 간격을 입력할 수 있는 대화상자가 나타납니다.

R&S®NGM은 네 가지 로깅 모드를 지원합니다.

• Unlimited (무제한): 로깅을 수동으로 시작하고 수동으로 정지할 때까지 계속합니다. 이 모드가 기본 모드입니다.
• Count (카운트): 로깅을 수동으로 시작하지만 사용자가 정의한 샘플 수가 획득되면 자동으로 정지합니다.
• Duration (지속시간): 수동으로 로깅을 시작하지만 사용자가 정의한 시간 간격이 경과되면 자동으로 정지합니다.
• Span (범위): 사용자가 정의한 날짜와 시간에 로깅을 시작하며 사용자가 정의한 지속시간이 지나면 정지합니다.

"Logging"(로깅) 메뉴에서 로깅을 수동으로 시작하거나 정지할 수 있습니다. 로깅을 시작 또는 정지하는 다른 방법은 트리거를 사용하는 것입니다. 트리거는 "Triggered" 옆의 토글을 사용해 활성화할 수 있습니다.

상태 표시줄에 있는 "LOG" 아이콘을 보고 로깅이 진행 중인지 아니면 비활성 상태인지 확인할 수 있습니다.

이제 CSV 로그 파일의 형식을 수정하는 방법에 대해 알아보겠습니다. "CSV Setting" 메뉴 항목을 클릭해야 합니다. 여기에서 다음 파라미터를 구성할 수 있습니다.

• Field delimiter (필드 구분 기호): 쉼표 또는 세미콜론
• Decimal separator (소수점 구분 기호): 마침표 또는 쉼표
• Error designator (오류 지정자): NaN(Not a Number) 또는 비어 있음
• Line end marker (라인끝 마커): CR/LF(Carriage Return/Line Feed) 또는 LF

각 항목을 이해하기 어렵지만 걱정할 필요는 없습니다. 기본 CSV 설정을 가장 일반적으로 사용하므로, 대부분의 경우에는 이러한 파라미터를 설정하거나 수정할 필요가 없습니다.