Cómo medir el consumo de energía de un dispositivo

Medición del consumo de energía con lectura inversa

La lectura inversa es una función que permite a una fuente de poder medir y mostrar su voltaje y corriente de salida reales. Los valores de lectura inversa se actualizan de manera continua durante el funcionamiento y a menudo se muestran en la pantalla cuando el instrumento está en uso. A diferencia de los valores configurados, los cuales son definidos por el usuario, los valores de lectura inversa representan los datos en tiempo real que reflejan la salida de la fuente de poder.

La resolución de lectura inversa define la granularidad con la que pueden medirse el voltaje y la corriente reales y la precisión de lectura inversa se refiere a la exactitud con la que una fuente de poder puede medir el voltaje y la corriente de salida reales. Ambas especificaciones difieren según el modelo de fuente de poder.

Además de proporcionar al operador información precisa en tiempo real, la lectura inversa permite:

• Teledetección: compensación de caída de voltaje entre la fuente de poder y la carga
• Protección: asegura que el voltaje, la corriente y la energía se mantengan dentro de los límites definidos
• Determinación del modo: Identificación de si la fuente de poder funciona en modo de voltaje constante o de corriente constante
• Registro: grabación de los valores de salida que se han medido en función del tiempo para un análisis detallado

En particular, es necesario el registro para grabar los valores de lectura inversa para futuros análisis.

Registro y grabación de potencia para medir el consumo de energía

Registro consiste en grabar la potencia en función del tiempo. Esta función es esencial para la medición detallada del consumo de energía. Requiere que se midan tanto el voltaje como la corriente en simultáneo, por lo que un posible enfoque es utilizar dos medidores externos, uno para el voltaje y otro para la corriente. Sin embargo, a menudo es más fácil y más preciso utilizar la función de registro integrada de una fuente de poder, la cual no es invasiva (ya que no requiere romper el circuito) y asegura que los valores de voltaje y corriente se sincronicen en el tiempo.

Los parámetros comunes para el registro incluyen:

• voltaje, corriente y potencia
• intervalo de registro (en segundos)
• registro de las condiciones de inicio/fin o duración

La velocidad de registro estándar en la mayoría de fuentes de poder de banco por lo general suelen limitarse a 10 muestras por segundo. Aunque esto es suficiente para muchas mediciones de potencia, puede no ser lo suficientemente rápido para capturar transitorios u otros eventos de muy corta duración. Es por ello que algunas fuentes de poder cuentan con una opción de registro de alta velocidad o rápido. Este modo permite al usuario especificar la velocidad de muestreo del voltaje y la corriente, la cual puede ser de hasta 500,000 muestras por segundo, lo que permite capturar transiciones en el rango de los microsegundos.

Los datos registrados suelen almacenarse en archivos de texto sin formato en formato CSV (valores separados por comas). Este formato es conveniente para procesar y analizar datos. Cada archivo CSV incluye un encabezado con información como el sello de tiempo, voltaje, la corriente y la potencia. Las siguientes líneas proporcionan los valores que se han registrado en cada intervalo de medición.

En el caso del registro rápido, los datos se almacenan en un formato binario, el cual puede posteriormente convertirse a CSV. Los archivos de registro rápido no contienen sellos de tiempo, pero aún pueden deducirse de la hora de inicio y del intervalo de registro.

Los datos guardados pueden almacenarse en la misma fuente de poder o guardarse en un medio extraíble como una memoria USB. En algunos casos, los datos pueden también transmitirse a un dispositivo externo o computadora a través de una interfaz LAN por medio de comandos SCPI.

El análisis de los datos que se han registrados a menudo involucra trazar y realizar análisis estadísticos o tendencias para informarse a fondo sobre los patrones de consumo de energía y el rendimiento del sistema. Esto puede realizarse con diversas herramientas de software, como Microsoft Excel o MATLAB.

Cómo medir el consumo de energía de un dispositivo con el R&S®NGM

Ahora, es tiempo de revisar los pasos de medición de la fuente de poder. Los detalles exactos dependerían del modelo de su fuente de poder, pero los pasos básicos deberían ser más o menos los mismos. Hoy veremos cómo realizar y grabar mediciones de potencia con la fuente de poder R&S®NGM de Rohde & Schwarz.

Empecemos con el registro estándar:

• Paso 1: decidir en qué ubicación guardar (p. ej. memoria USB)
• Paso 2: establecer el intervalo de registro
• Paso 3: establecer el modo de registro
• Paso 4: habilitar el disparo manual (opcional)
• Paso 5: configurar el formato de los archivos CSV que contendrán los datos

Revisaremos cada uno de estos pasos en el R&S®NGM.

Para acceder al menú de registro, presione el botón Menú y vaya a la pestaña «Device». Los parámetros de registro pueden encontrarse al desplazarse hasta la opción de menú «Logging» y presionar la flecha. La función de registro debe estar apagada (o desactivada) antes de poder cambiar la configuración de registro.

El siguiente paso es definir dónde se guardará el archivo de registro. En caso de que se haya definido «Save Location» a «Auto», la fuente de poder utilizará una unidad USB conectada como ubicación de guardado en caso de que esté disponible. Si no hay una unidad USB, utilizará su propia carpeta de almacenamiento interna. Puede utilizarse «Manual» para definir manualmente tanto la ubicación de destino como el trayecto o el directorio donde se almacenarán los archivos de registro.

El parámetro «Interval» define la frecuencia con la que los datos se escriben en el registro, también es el tiempo entre mediciones. Al hacer clic en «Interval» se desplegará un cuadro de diálogo en el cual podrá ingresarse el intervalo de registro.

El R&S®NGM admite cuatro diferentes modos de registro:

• Ilimitado: el registro se inicia manualmente y continua hasta que se detenga manualmente. Este es el modo predeterminado.
• Conteo: el registro se inicia manualmente, pero se detiene automáticamente una vez que se haya adquirido un número de muestras previamente definido por el usuario.
• Duración: el registro se inicia manualmente, pero se detiene automáticamente una vez que haya transcurrido un intervalo de tiempo previamente definido por el usuario.
• Span: el registro se inicia en una fecha y hora definida por el usuario y se detiene tras alcanzar una duración previamente definida por el usuario.

El registro puede iniciarse o detenerse manualmente desde el menú «Logging». Otra manera de iniciar o detener el registro es utilizar un disparo, el cual se habilitará con el conmutador situado al lado de «Triggered»

Al mirar el icono «LOG» en la barra de estado, puede verificarse fácilmente si el registro está en curso o inactivo.

Ahora hablaremos sobre cómo modificar el formato de los archivos de registro CSV. Esto puede realizarse al hacer clic en la opción de menú «CSV Setting». Desde aquí, podrán configurarse los siguientes parámetros:

• Delimitador de campos: coma o punto y coma
• Separador de decimales: punto o coma
• Designador de errores: No es un Número (NaN) o vacío
• Marcador de fin de línea: retorno de carro (CR)/salto de línea (LF) o solo LF

Si esto le parece confuso, no se preocupe. Los ajustes de archivos CSV predeterminados son los más comunes, por lo qué en la mayor parte de casos, no será necesario configurarlos o modificarlos.