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Vernetzte Geräte analysieren

Wie Messtechnik dabei hilft, IoT-Geräte zu entwickeln

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Den Energiebedarf von IoT-Geräten überwachen

Während des Schlafmodus soll idealerweise fast keine Leistung verbraucht werden. Sobald die IoT-Komponente aufwacht, muss sie hochgefahren werden, was die meiste Energie erfordert. Der Leistungsverbrauch soll auch im regulären Betrieb bei der Kommunikation der Sensoren zum Board über SPI oder bei der Übertragung der Daten via Bluetooth ein Niveau erreichen, bei dem eine zuverlässige Funktion über eine definierte Zeit gewährleistet ist.

Während der Testphase kann ein IoT-Gerät mit dem Stromversorgungsgerät DP832A, welche drei Ausgänge mit einer maximalen Leistung von 195 W bietet, versorgt werden. Der Energiebedarf lässt sich mit dem Multimeter DM3068 überwachen. Kommunizieren die Sensoren über den SPI-Bus, dann kommt es zu Stromspitzen.

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Schnell ändernde Stromspitzen werden vom Multimeter nicht erfasst. Es ist sinnvoll, den Strom zusätzlich mit einem Oszilloskop des Typs DS4054 und einer Stromzange RP1002C zu messen. Zwar bringt die Stromzange etwas Rauschen auf das Signal, beeinflusst aber nicht den Stromkreis.

Das Oszilloskop stellt die Stromspitzen dar. Eine weitere wichtige Analyse ist der Energieverbrauch während des aufweckens oder hochfahrens. Die Stromkurve lässt sich mit dem Oszilloskop darstellen. Über den zweiten Kanal lässt sich die Spannung messen.

Dank der integrierten Berechnungsmethode kann die Leistung über die Zeit dargestellt werden. Ein weiterer Test ist der Energiebedarf bei unterschiedlichem Leistungspegel bei der Bluetooth Übertragung. Der Stromverbrauch kann zum Beispiel bei dem maximalen und minimalen Leistungspegel analysiert werden.

Die Analyse des Bussystems der IoT-Komponente

Die Analyse des Bussystems der IoT-Komponente ist ebenfalls notwendig: Bei immer kleiner werdenden Bauteilen ist eine mechanische Integration notwendig, um die Signalqualität nachzumessen. Der DS-MSO4054 triggert und decodiert das SPI-Signal. Kommunizieren zwei IoT-Platinen, müssen diese zudem debuggt werden.

Dazu muss nicht nur das decodierte Signal analysiert werden, sondern auch das Rauschverhalten sowie die Latenzzeit. Durch die Einstellung High Resolution und Bandbreitenlimitierung im Oszilloskop lässt sich der Rauscheinfluss minimieren. Für eine verbesserte Darstellung lässt sich ein verrauschtes Signal auch mit den digitalen Kanälen eines MSO vermessen.

Zeitgleich lassen sich zwei SPI-Signale darstellen und decodieren. Das Signal kann mit der Rekordfunktion über mehrere Frames aufgezeichnet und mit einer Maske versehen werden. Somit lassen sich abweichende Signale über einen längeren Zeitraum auf Signaleinbrüche oder andere Abweichungen analysieren.

Vernetzte IoT-Geräte übertragen ihre Daten auch über Bluetooth. Das erfordert, auch die hochfrequenten Signale zu analysieren. Mit dem Spektrum-Analysator DSA832(E) lassen sich die Signale im Frequenzbereich erfassen und der Maximalwert messen. Über die zweite Abtastspur lässt sich zudem der Realwert mit veränderlicher Kurve messen.

Durch das gespreizte Spektrum bei Bluetooth ist sichtbar, dass sich die Frequenz des Trägers kontinuierlich ändert. Die Mittfrequenz kann auf einen der Frequenzen gestellt werden, um den „Null Span“ zu ermitteln. Mit dem Messgerät ist es möglich, das erfasste Signal in einer *.CSV-Datei abzuspeichern.

* Boris Adlung ist Applikations-Ingenieur bei Rigol in München.

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