NAU Harvester System
Method of ensuring noise resistance for measurement of microcontrollers medium energy consumption
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
Method of ensuring noise resistance for measurement of microcontrollers medium energy consumption
Метод забезпечення завадостійкості вимірювання середнього енергоспоживання мікроконтролерів |
|
| Creator |
Кочан, В. В.; Науково-дослідний інститут Інтелектуальних комп'ютерних систем Західноукраїнського національного університету |
|
| Subject |
Information Technology
Instrumentation; microcontroller; energy consumption; capacitor; noise; network; noise resection; synchronization UDC 537.72 Інформаційні технології вимірювання; мікроконтролер; енергоспоживання; конденсатор; завади; мережа; завадостійкість; синхронізація УДК 537.72 |
|
| Description |
The paper considers the development of a system for measuring average power consumption of the microcontroller and microprocessor (hereinafter MC) during execution of instructions, commands, a set of commands, programs and their fragments. This system is based on the known system for measuring the instantaneous and average energy consumption of the MC, which ensures the operation of the MC in the normal operation mode with the presence of the capacitor in the power supply leg as well as the powering the MC from the current source. This allows calculating the current consumption of the MC using Kirchhoff's current law. Changes of the voltage across the capacitor in the power supply leg of the MC allow estimating the energy balance in the supply leg and energy consumption by the MC. However, the measurement error of the described system increases due to normal-mode noise induced by 220 V power network. The goal of the paper is to improve the described system by synchronizing the measurement process with zero crossing of the sinusoidal network voltage on conditions that both the voltage changes across the capacitor and their integral do not exceed the permissible levels. It is also necessary not to exceed the minimum and maximum durations of the measurement cycle as well as the deviation from the zero crossing for voltage of the power network. These conditions ensure high accuracy of measurements of average power consumption under influence of normal mode noise induced by the power supply network. The paper also presents the circuits that fulfill these conditions. The results of the study of the power consumption of the MC by the developed system, due to its high accuracy and noise immunity, allows optimizing the software of the MC for power consumption and, thus, extend the lifespan of autonomous devices without recharging the batteries.
Робота присвячена розробленню системи вимірювання середнього енергоспоживання мікроконтролерів і мікропроцесорів (надалі МК) при виконанні інструкцій, команд, набору команд, програм та їх фрагментів. Ця система базується на відомій системі вимірювання миттєвого і середнього енергоспоживання МК, яка забезпечує роботу МК у нормальному (штатному) режимі за рахунок наявності у колі його живлення конденсатора і живлення МК від джерела струму. Це дає змогу обчислювати споживання струм МК за першим законом Кірхгофа. А за змінами напруги на конденсаторі у колі живлення МК можна оцінити баланс енергії у колі живлення МК і його енергоспоживання. Але похибка вимірювання описаною системою зростає при дії завад нормального виду від мережі живлення 220 В. Тому метою статті є вдосконалення описаної системи за рахунок синхронізації початку процесу вимірювання із переходом через нуль синусоїди напруги мережі (джерела завад) і закінченні процесу вимірювання при виконанні умов не перевищення змін напруги на конденсаторі у колі живлення МК та її інтегралу допустимих значень, відповідності тривалості першого такту аналого-цифрового перетворювача системи налаштування струму живлення МК у межах допустимого відхилення від поточного періоду напруги мережі та виконанні МК цілого числа досліджуваних інструкцій, команд, набору команд, програм та їх фрагментів. Виконання цих вимог забезпечує високу точність вимірювання середнього енергоспоживання в умовах дії завад нормального виду від напруги мережі живлення. У статі подано також схемотехнічні рішення, які забезпечують виконання вказаних вимог. Результати дослідження енергоспоживання МК розробленою системою, через її високу точність і завадостійкість, дають змогу оптимізувати програмне забезпечення МК за енергоспоживанням і, тим самим, продовжити термін роботи пристроїв з автономним живленням без відновлення заряду акумуляторів. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— |
|
| Date |
2020-11-01
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/14932
10.18372/2310-5461.47.14932 |
|
| Source |
Наукоємні технології; Том 47, № 3 (2020); 342-350
Science-based technologies; Том 47, № 3 (2020); 342-350 Наукоемкие технологии; Том 47, № 3 (2020); 342-350 |
|
| Language |
uk
|
|