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Hochpräzise Zweiquadranten-Netzgeräte erfassen Stromprofile und simulieren Batterien: Ausgabe 06/2020, 16.04.2020

Energieverbrauch minimieren

Immer mehr Geräte nutzen Batterien oder Akkus oder sollen aus anderen Gründen stromsparend betrieben werden. Will man das Energiesparpotenzial ihrer Elektronik ausreizen, muss man deren Stromprofil genau kennen. Die Netzgeräte der Serie R&S NGM200 geben darüber Aufschluss

Autor: Andreas Schütz

Bilder: Roschi Rohde & Schwarz AG

Das einkanalige R&S NGM201 und das zweikanalige R&S NGM202 (Bild 1) liefern bis zu 60 W Ausgangsleistung pro Kanal. Das lineare Zwei-Quadranten-Design ihrer Ausgangsstufen ermöglicht Quellen- und Senkenbetrieb. Mit vier Strommessbereichen und bis zu 6½ Stellen Auflösung bei der Spannungs-, Strom- und Leistungsmessung eignen sich die Geräte bestens für die Charakterisierung von Schaltungen mit hohen Stromspitzen und niedrigem Stand-by-Verbrauch. Die kurze Ausregelzeit von <30 μs und minimale Überschwinger, auch während anspruchsvoller Lastwechsel, sind weitere wichtige Eigenschaften bei Messungen an IoT- und anderen batteriebetriebenen Geräten. Bedient werden die Netzgeräte über ein 5"-Touch-Display, über das alle Parameter schnell und einfach zu erreichen sind.
Von den vielen herausragenden Eigenschaften dieser neuen Netzgeräte sollen zwei hier kurz vorgestellt werden.

FastLog für Präzision im Detail
Für anspruchsvolle Anwendungen lässt sich die FastLog-Funktion aktivieren. Dieses Modul bietet neben der aus der Serie R&S NGL200 bekannten 6½-stelligen Messdatenauflösung nun auch High-Speed-Erfassung und dazugehörige Analysefunktionen. Spannung und Strom lassen sich dann simultan mit einer zeitlichen Auflösung von bis zu 2 μs erfassen. Der resultierende Datenstrom kann entweder zur späteren Auswertung auf einen USB-Stick oder auf andere Datenträger geschrieben oder über USB oder LAN in Echtzeit an einen externen Rechner übertragen werden – auch im Endlosbetrieb, etwa in einer Produktionsumgebung.
Im Beispiel, siehe Bild 2, wurde eine Funkuhr mit einem R&S NGM201 versorgt und die Stromaufnahme mit der FastLog-Funktion aufgezeichnet. Anhand des Stromverlaufes ist deutlich erkennbar, wann der Sekundenzeiger bewegt wird. Alle 10 s erhält zusätzlich der Minutenzeiger einen Vorrückimpuls. Die erfassten Daten sind so präzise, dass sich eine einzelne Zeigerbewegung analysieren lässt. Die Zoomdarstellung zeigt, wie der Controller aus dem Ruhezustand geweckt wird, den Zeiger beschleunigt und wieder abbremst. Es ist sogar zu erkennen, dass beim Bremsen des Zeigers Energie ins Netzteil zurückgespeist wird.

Das R&S NGM20x als Batterie oder Akku
Die R&S NGM20x-Geräte bieten optional die Möglichkeit, Akkus und Batterien nachzubilden. In diesem Modus verhält sich das Netzgerät wie eine vorher definierte Zelle (Bild 1). Deren Kennwerte können bequem am Gerät editiert werden. Verschiedene Standardmodelle sind werksseitig bereits hinterlegt und direkt verwendbar. Da ein R&S NGM20x Energie abgeben oder aufnehmen kann, besteht die Möglichkeit, sowohl das Entladen als auch das Laden von Akkus zu emulieren. Das zweikanalige R&S NGM202 kann als erstes Modell am Markt sogar die Rolle zweier unabhängig definierter Akku- oder Batteriemodelle gleichzeitig übernehmen, beispielsweise eine Reihenschaltung aus einer vollen und einer leeren Batterie darstellen. Um auch Energiequellen mit hohem Entladestrom, zum Beispiel Lithium-Ionen-Akkus, originalgetreu nachbilden zu können, wurde eine aufwendige Regelschaltung entwickelt, die Innenwiderstände schnell und präzise ausregelt.

Fazit
Für Entwickler von IoT-Modulen, Wearables, Gadgets oder anderer Mobilelektronik steht der geringe Stromverbrauch weit vorn im Pflichtenheft. Die Netzgeräte der Serie R&S NGM200 sind hilfreiche Werkzeuge zum Erreichen dieses Ziels. Und darüber hinaus moderne Universalnetzgeräte für tausendundeine Anwendung im Laboralltag.

Infoservice
Roschi Rohde & Schwarz AG
Mühlestrasse 7, 3063 Ittigen
Tel. 031 922 15 22, Fax 031 921 81 01
rohde-schwarz.com/ch



Bild 1: Das Netzgerät R&S NGM202 in der Betriebsart Batteriesimulation: Die wichtigsten Parameter zur Beschreibung einer Batterie sind auf einem Bildschirm zusammengefasst.


Bild 2: Aufzeichnung des Stromverlaufs einer Funkuhr, oberer Teil: Strompulse beim Weiterschalten von Sekunden- und Minutenzeiger, unterer Teil: Detaildarstellung eines Strompulses für den Sekundenzeiger.