Измерение динамического тока потребления компьютерных периферийных устройств

Внедрение: 2011 г.

Российский информационно-аналитический сайт новостей IT-индустрии iXBT.com опубликовал подробное описание применения модуля E14‑440 в задаче регистрации динамического тока потребления периферийных устройств ПК, взяв для сравнительного испытания несколько USB-накопителей Verbatim [1].

Задача измерения динамических токов потребления требует АЦП с высокой частотой опроса и длительным временем записи и измерительную схему, вносящую наименьшее влияние в измерительную цепь от источника до подключенного устройства. Полученные данные позволят оценить характер потребления, определить пиковые значения токов и рассчитать среднее потребление в различных режимах.

Два датчика тока LTS 6-NP компании LEM обеспечивают регистрацию тока по двум линиям, также предусмотрена регистрация напряжений 5 и 12 В, при этом 5 В непосредственно подается на вход модуля E14‑440, а 12 В через делитель с коэффициентом 1,5. Так как интерес представляет и момент старта, а подключать устройства вручную неудобно, то в цепь питания тестируемого устройства были включены два реле (автомобильного типа, на 12 В, 30 А), чьи рабочие обмотки коммутируются двумя полевыми транзисторами (PHB55N03LT) с логическим уровнем управляемого напряжения. Питание для реле берется с линии 12 В, разумеется, до датчика тока. Управляется схема подключения от цифровых выходов модуля E14‑440. Общий вид регистратора тока приведён на рисунке 1.

Рисунок 1. Общий вид регистратора тока.

Для регистрации токов и напряжений был написан специальный блок для программы GelTreat.exe. Диалоговое окно этого блока показано на рисунке 2:

Рисунок 2. Диалоговое окно измерителя тока.

Предусмотрена регистрация по одному или двум каналам одновременно, с выбором каналов по токам линий 5 и 12 В и по напряжениям этих же линий в любом сочетании. Частота оцифровки составляет на выбор 10, 100 или 400 кГц суммарно, то есть при регистрации по двум каналам одновременно частота для каждого будет в два раза ниже. Предусмотрены задержки для подключения линий с помощью реле или транзисторными ключами, а также для запуска внешней программы (например, теста жесткого диска), при этом отрицательное значение задержки означает, что данное действие будет выполнено на указанное количество мс до запуска регистрации. По окончании регистрации рассчитываются среднее значение тока, а также минимальные и максимальные значения токов и напряжений (только выбранных каналов). Опционально можно отключить сохранение полученных зависимостей тока и/или напряжения от времени.

В качестве тестового примера оценивалось потребление четырех накопителей от компании Verbatim:
 

• Netbook USB 16 ГБ;
• Executive USB Drive Metal 32 ГБ;
• USB 3.0 External SSD 32 ГБ;
• USB 3.0 Portable Hard Drive 500 ГБ Sunkissed Yellow.

На графиках на рисунках 3, 4, 5 представлены полученные с регистратора средние, мгновенные значения тока и значения тока во время старта испытуемых накопителей. 

Рисунок 3. Средние значения токов в состояниях накопителей: Idle, RAccess, Read, WAccess, Write.

Рисунок 4. Фрагменты мгновенных значений токов.

Рисунок 5. Ток во время старта накопителей.

На рисунке 6 показан график тока и напряжения, который был снят при включении в цепь питания накопителя добавочного резистора, усложняющего условия старта.

Рисунок 6. Ток во время старта накопителей.

Источник: 
Кудрявцев Алексей. Двухканальный регистратор тока: [Электронный ресурс] // Проект iXBT.com. М., 1997—2017. URL: http://www.ixbt.com/power/i-reg-2x.shtml. (Дата обращения: 01.04.2017).

Разработчик: Кудрявцев Алексей