关于使用示波器测量设备功耗的简易方式-记录

关于使用示波器测量设备功耗的简易方式-记录

叙述

最近,有测量功耗的需求,没有专业的功率测量仪,而且一般的功率测量仪又比较贵,所以自己尝试设计方案测量,这个方法的核心是使用示波器显示串联在电路中1欧姆电压的波形,认为串在电路中1欧姆电阻不存在,电压除以1欧姆认为为设备电流,这样示波器就能显示设备在各个阶段耗电情况,比如睡眠时间电流,和工作时间等,当然这不得不说这样的测量是有一定的误差的,最后的精度结果就见仁见智了。

参照

整个过程参照《08-馆藏文物保存环境监测 监测终端 基本要求(报批稿)》文档中的5.2.8.3节。如下图,测量设备功耗获取5个参数,即电池电量Q、休眠电流Is,工作电流Iw,工作时间tw和休眠时间ts,根据公式可是需要计算出一个周期内的耗电量,然后除以电池60%的总电流就能得出使用的工作周期n。
08-馆藏文物保存环境监测 监测终端 基本要求(报批稿)
文档链接:https://download.****.net/download/qq_22146161/12642094
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测试方法

(1)测量工作电流和工作时间

这个是比较难道,因为一个设备可能工作在不同模式下,设备中不同的部分工作,也会影响。参照个测量文档,可以说就是求这些数值的问题,那么就可以分步骤来测量。
测试方案将设备负极断开,在电池与负极直接加一个1欧电阻。如下图所示,为电路接法示意图。此测试方式,通过测量1欧电阻电压变化来得到工作电流与工作时间。
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测试原理说明:工作时间与工作电流使用测量方案得出,电路中串联一个1欧电阻,那么使用示波器,能够捕获电阻上电压的变化,通过欧姆定律I=U/R,可以得到I=U/1,即工作电压可以认为是工作电流。根据图1截图公式,工作电流与工作时间相乘就是工作时所需工作电量,所以以上问题就变成求示波器上特定区域的面积,如下图 所示。
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(2)睡眠时间和睡眠电流

一个低功耗设备大部分时间都是睡眠,只有有事件触发的时候才会起来工作。
所以休眠电流通过万用表串联检测可得出。
如下图,将万用表跳到测电流挡位,并且注意表笔插的位置,因为要更精确的测量电量,需要将红色插头从“VΩHz”换到“mA"。
休眠时间是通过程序控制的,需要查看程序设置时间。
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(3) 电池电量
电池电量一般上网都能查到,即使是DIY找厂家定制,那么厂家也会有相应的说明。

实际测量

(1)睡眠时间和睡眠电流
实际测量睡眠电流过程中,需要将将设备链接起来,如下图,而睡眠时间要看程序内的了。
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(2)测量工作电流和工作时间
通过分析每一段电压和时间,这相当求取面积,根据设备使用的模块情况,可以推算出工作阶段内,各个部位耗能情况。
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数据整理与计算

需要已经测量的数据进行整理,以下是对设备测得数据整理,作为参考,同时也展示计算方式。
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示波器使用

在使用示波器的时候,有些需要注意的几个点。
(1)要调成高分辨率模式,如果不这样做,整个波形很不整齐,很难找出工作部分,使用的示波器型号为”MSO4000B 和 DPO4000B 系列,数字荧光示波器“。
如下图,
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(2)额外说明
另外需要调节示波器抓取速度,如果太快很难抓到波形,需要调慢一些,另外需要条件电压标尺,如果电压标称很大,那么整个波形看起来就像一条线,很难分辨出工作时间段。
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(3)示波器文档
示波器文档链接:https://download.****.net/download/qq_22146161/12642150

结束语

这篇算是对测量功耗的方式一个记录,因为保密性等原因,没有加入实际测量图片。这个方法适用于没有专业功率测量仪,想自己尝试测量的。