測定機材 Power Profiler Kit II PC型/5v/電流測定 概要 PC接続型/5v/電流測定 【Power Profiler Kit II の概要】 https://www.nordicsemi.jp/tools/ppk2/ 機器の消費電流を測りたい! IoT(ネットワークと機器を接続)の消費電力を測定したいが、機器が動作中の場合と待機時の実際の電力を測りバッテリー動作時の動作を確認してバッテリーの持ちを算出したいときに1A以下の電流をPC(Mac/Win)で測定出来ます。通常はベンチトップ型と言う測定器を使用して測定しますが、AC100Vとか価格が数万以上するとか性能はいいのですが、もっと手軽に測定したいときに今回のツールは最適です。PCと連携して1uA～1A(0.2µAの分解能)までの測定が1万5千円前後(PCはお持ちの機材)で可能となります。 私が使用しているベンチトップ型の測定器 SDM3065X 6.5桁デジタルマルチメータのスペック https://siglent.co.jp/multimeter/sdm3065x/ DC電流: 200 uA - 10 A， 0.05% ( 0.1nAの分解能-200 uAレンジ時) Power Profiler Kit II (PPK2)のスペック DC電流: 最大 1.0 A (200nAの分解能) 流石に、10万越えの測定器と比較すると測定時の分解能は比べものにならない(3桁の差)ですが、IoT機器の開発に必要な電力を策定するには1uAオーダーの測定が出来れば十分だと考えます。BLE機器のDeep Sleepd時は数十μA程度を消費すると言われESP32系でも50μA程度と言われています。従って、PPK2の1uAの測定(200nAの分解能)で十分かと感じています。nRF52系で数μA程度と言われています。いずれの場合にもIoT機器でネットワークを使用する場合には、PPK2による測定は十分な性能を持っていると考えます。それ以上の測定を実施しするにはベンチトップ型の測定器を使用するのがいいと思います。 さて、PPK2の基本スペックは次の通りです。 供給電圧範囲: 0.8V～5.0V 最大電流計測: 1.0A 最小測定分解能: 0.2µA (200nA) 最大測定時間: 100kS/s 測定精度：±20％未満 PCアプリケーション: MacOS / Windows デジタル入力: 8つ 測定解析用PCアプリ リアルタイム電流測定表示 PCの動作環境 Microsoft Windows 8 or 10 macOS Linux PPK2の同梱物は次の3つが含まれます。 PPK2基板 4ピン電流測定ケーブル 10ピンロジックポートケーブル ブロック図 環境の構築 PCソフトウエアのインストール手順(macOS) ダウンロード先 nRF Connect for Desktop https://www.nordicsemi.com/Products/Development-tools/nrf-connect-for-desktop macOSを選択し「Download」をクリック プラットフォームを選択(今回は「macOS(Apple Silicon)」)を選択します。 ダウンロードした「dmg」ファイルを開き、アプリをコピーします。 「nRF Connect for Desktop」を起動します。 最初に起動すると確認のダイアログが出ます。 「開く」ボタンを選択します。 [ アプリの改善情報に関する確認 ] アプリの使用状況に関する匿名統計情報を Nordic Semiconductor に送信することで、機能向上に寄与できます。この機能は設定画面でいつでも有効化/無効化できます。 どのような情報を収集するのか? ソフトウェアおよび運用情報の匿名集計（以下を含む）： ランチャー、アプリ、モジュールのバージョン アプリのインストール、起動、削除 デバイスの選択や使用などのアプリ操作 私はとりあえず改善に貢献で「Accept」しましした。 「SEGGER J-Link」が必須のようです。 「Install」ボタンを押して開始します。 インストーラアプリのアクセス権を「許可」します。 J-Linkをインストールします。 「閉じる」ボタンを押して、終了します。 「Close」ボタンを押してウインドウを閉じます。 とりあえず「Open Quick Start app」をクリックします。 ハードウエアが未接続なので、 検出に予想より時間がかかっています。キットの電源が入っているか確認してください。 問題が続く場合はDevZoneのサポートに連絡し、ログを提供してください。 となります。 このウインドウを閉じます。 アプリ一覧の画面に成ります。 アップデートが有ると次の画面の様に警告表示が出ます。 Quick Start がアップデート出来ます。 Update時は「Update」ボタンを押して更新「Update to latest version」を実行します。   PPK2との接続 PPKitII(PPK2)に接続して、POEWRをONにします。 最初に接続した時は、許可を求めるダイアログが表示されます。 「許可」を押します。 << 接続例 >> PPK2とDUT(テスト対象の機器)の接続例。 PPK2から5Vの電源を供給し消費電流を測定する接続 DUTのLED出力のPICポートを監視するために「DIGTAL」の0/1/2を接続 具体的な接続 PPK2のVOUT/GNDをDUTのVin/Gndに接続 PPK2のLOGIC PORTのVCC/GNDをDUTのVCC/GNDに接続 PPK2のLOGIC PORTのD0/D1/D2をDUTのPICのLEDボートに接続 「Quick Start」を「Open」します。 ここで、気付く 「Power Profiler」アプリをインストールしないといけない。 「Power Prifiler」を「Install」します。 接続を「許可」します。 「Power Profiler」を「Open」します。 画面右下に、PPK2の接続状態が表示される。 問題が有れば、赤色の文字で表示されます。 テスト測定 「SELECT DEVICE」が選択出来る様になるので「クリック」します。 表示されている「PPK2」を選択します。 選択時のログの状況 同時に表示が「赤の点滅」に変化します。 画面の左が変化し「PPK2」を制御可能となります。 接続された機器を試しに測定します。 現在の設定は、PPK2から電源を供給する「ソースメーターモード」としているので、「Enable power output」をONとして、電源を供給し「Start」ボタンを押して計測を開始します。 計測前に実行の有無を聞いてきます。 測定結果。。。 電流値とDigital channelsの値が表示されます。 設定説明 [POWER SUPPLY MODE] Souce meter/Ampere meter: ソースメーターモードと電流メーターモードの選択 ソースメーターモード: PPK2のVOUTから電源を供給し電流を測定 電流メーターモード:  PPK2のVIN-VOUTを測定回路に直列に接続し電流を測定 注意 : ソースメーターモード:    DUTに600mA以下の電力を供給し測定可能 電流メーターモード:        DUTに外部電源から電力を1A以下で供給可能。 注意 : PPK2を電流メーターモードで使用する場合にはDUTには外部電源が使用される。外部電源は直接DUTに直接接続されるがこの時の電源範囲はPPK2の0.8～5.0 Vとする。 電源供給に関して : DUTが400mA以上を消費する場合は、1A以上の供給が可能な外部USB電源を「USB POWER ONLY」に接続すること。 Set supply voltage :  ソースメーターモードで供給する電圧を指定(0.8V~5V) Enable power output : ソースメーターモードの電源出力のON/OFF  ONとすると真ん中のLEDの赤が全面赤の点滅となる。 [SAMPLING PARAMETERS] サンプリングパラメーター設定 XXXXXX samlpes per second : 1秒間に測定する回数を指定  1回/秒,10回/秒,100回/秒,1,000回/秒,1万回/秒,10万回/秒を選択可能 samlpes for XXX seconds : ログの最大記録時間を指定 seconds(秒),minutes(分),hours(時),days(日),forever(無制限) Start : 開始ボタン:    押すと測定がスタート  「Start」ボタンの下に、上記の2つの設定でログのデータ容量が計算され表示されます。 記録中のボタン     以下の2つのボタンは記録を停止すると使用できるようになります。 Save/Export : ログを保存/ファイル出力時に使用 Screenshot : 現在のログ画面をキャプチャする。 Save/Exportの説明 ボタンを押すと2つの形式のどちらかで保存出来ます。 Screenshotの説明 ログ画面をpng形式の画像で保存出来る。 < 例 > [DISPLAY OPTIONS] 表示の設定 全てOFF設定とその表示例 全てON設定とその表示例 個々の設定の説明 Timmstamps:    時間軸の表示のOn/Off OFF時 ON時 時間をグラフ下部に表示するOn/Off 時間は記録開始時からの相対値(Relative)か絶対値(Absolute)に切替可能 相対 絶対 Digital channels : デジタルチャンネルの表示をOn/Off OFF時 Show Minimap : 記録データのミニマップの表示をOn/Off OFF時 ON時 D0～D7は、100kHzのサンプリング周波数で、標準的な帯域幅50kHzでサンプリング [TEMP DISK] 一次記録設定 Root dircory : 一次ファイルの保存先と指定およびクリア実行 Disk full troger : 一次ファイルの最大容量の指定 [ADVAMCED CONFIGURATION] 詳細設定 アップデート Power Profiler 「Open」時にアップデート画面が表示された場合には必要に応じてアップデートを実施して下さい「Yes」ボタンを押します。 念のためにアプリを再起動します。