CN112269053A - 一种同时检测多台服务器多个psu电源功耗的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置和方法，本发明通过连接多台服务器的多个PSU电源设备，通过模拟开关芯片中三个通道开关的控制，继而控制某一时刻输入MCU的信号通道，使得多个信号通道依次按顺序将信号传输至MCU，解决了同时输送信号造成信号间干扰的问题，并通过MCU每个通道接收到的数据计算各个PSU设备的功耗，通过LCD显示PSU的电流、电压、功耗和电流均衡等情况，另外测试数据存储于SD卡中，便于测试人员保存和查看数据，解决了以往多台服务器多个PSU电源设备无法同时测量的问题，且数据便于存储，节省测量时间和成本。
Description
技术领域
本发明涉及服务器功耗技术领域，特别是一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置和方法。
背景技术
服务器整机能耗的监控和测量在行业中起着重要作用。在测量多个整机功耗时，一般需要采购专用设备，并且一次仅能测量单个PSU设备。一般来说，一台服务器会使用多个PSU设备用于供电，所以测量整机功耗时，需要测量每个PSU设备并将功耗叠加，并通过每个PSU的功耗是否相等来了解该服务器的电流均衡情况。此种方式，在测量时需要对PSU进行逐个操作，耗时耗力；其次采用每个PSU设备功耗叠加的方式来测量服务器整机功耗，由于一台服务器中的多个PSU设备无法满足同时测量，所以数据存在一定的误差，且需额外计算。
发明内容
本发明的目的是提供一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置和方法，旨在解决现有技术中无法对多台服务器的多个PSU设备的功耗同时检测的问题，实现多台服务器的多个PSU设备同时测量，节省测量时间和成本。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置，所述装置包括：
MCU、模拟开关芯片、电流互感器以及电压互感器；
电流互感器以及电压互感器连接多台服务器的多个PSU，检测电流和电压，并将交流信号经由模拟开关芯片传输至MCU；
所述模拟开关芯片通过芯片内A、B、C三个通道的开关决定当前输入模拟开关芯片的互感器通道，控制电流互感器以及电压互感器的信号依次传输至MCU；
MCU对每个通道接收到的数据进行功率计算。
优选地，所述电流互感器夹在服务器的PSU电源线上，获得1000:1比例减小的电流；所述电压互感器为1：1比例的电流型电压互感器。
优选地，所述模拟开关芯片还具有一个禁用输入INH，控制模拟开关芯片是否有效。
优选地，所述MCU还连接有LCD模块、键盘模块、SD卡模块、RTC模块以及供电模块。
优选地，所述装置还设置有UART串口，用于程序的烧录、下载和后续升级。
本发明还提供了一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的方法，所述方法包括以下操作：
通过电流互感器或电压互感器分别监测多台服务器的多个PSU的电流、电压数据；
将模拟开关芯片的多个通道连接电流互感器或电压互感器，通过模拟开关芯片内A、B、C三个通道的开关决定当前输入模拟开关芯片的互感器通道；
采集每个通道的数据，并计算该通道对应的PSU的功耗数据。
优选地，所述电流互感器的交流信号经整流、滤波信号处理过程，转换成直流信号，并由AD转换器接收和处理；所述电压互感器的交流电压信号经过信号处理送至AD转换器。
优选地，所述方法还包括LCD显示和键盘控制，显示当前时间和每一路的检测数据以及控制切换多路数据显示和控制存储。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本发明通过连接多台服务器的多个PSU电源设备，通过模拟开关芯片中三个通道开关的控制，继而控制某一时刻输入MCU的信号通道，使得多个信号通道依次按顺序将信号传输至MCU，解决了同时输送信号造成信号间干扰的问题，并通过MCU每个通道接收到的数据计算各个PSU设备的功耗，通过LCD显示PSU的电流、电压、功耗和电流均衡等情况，另外测试数据存储于SD卡中，便于测试人员保存和查看数据，解决了以往多台服务器多个PSU电源设备无法同时测量的问题，且数据便于存储，节省测量时间和成本。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置结构示意图；
图2为本发明实施例中所提供的一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的方法流程图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置和方法进行详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置，所述装置包括：
MCU、模拟开关芯片、电流互感器以及电压互感器；
电流互感器以及电压互感器连接多台服务器的多个PSU，检测电流和电压，并将交流信号经由模拟开关芯片传输至MCU；
所述模拟开关芯片通过芯片内A、B、C三个通道的开关决定当前输入模拟开关芯片的互感器通道，控制电流互感器以及电压互感器的信号依次传输至MCU；
MCU对每个通道接收到的数据进行功率计算。
所述装置共有16个检测通道，包括15个电流检测通道和1个电压检测通道。每一路都有独立的互感器和信号处理电路，可根据实际情况进行选择处理，以适应多台服务器多个PSU的测量。电流互感器采用根据电磁感应原理的线圈设备，电流互感器的比例为1000:1。
在测量时，将电流互感器夹在服务器的PSU电源线上，使得线圈获得一定比例减小的电流，交流信号经过整流、滤波等信号处理过程，转换成直流信号，并由AD转换器接收和处理。电压检测使用1：1的电流型电压互感器，可直接测量该PSU设备的电压，获得交流电压信号后，经过信号处理送至AD转换器。电流互感器和电压互感器的应用，使得在测试PSU功耗时，能够准确的检测大电流和大电压，并显示信号波动情况。
由于总共需要对16个信号进行处理，如果同时将16个信号同时输送给MCU的AD转换器，会导致信号间的干扰，导致MCU无法正确的接收信号。因此，在本发明实施例中使用两个模拟开关芯片来控制信号的输入并按顺序进入AD转换器。模拟开关芯片选用CD4051，其为8通道模拟开关芯片，具有三个通道选择输入A、B和C，以确定哪个通道是否有效，还包含一个禁用输入INH，以控制模拟开关芯片是否有效。在实际测量时，每个通道的数据会依次输入到AD转换器。模拟开关芯片的真值表如表1所示：
表1
| INH | C | B | A | 打开通道 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 2 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 3 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 4 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 5 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 6 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 7 |
| 1 | X | X | X | None |
MCU型号选用STC8A8K64S4A12，其集成了12位高速AD转换器，最多支持16路。MCU扫描每个通道的数据，计算每一路的功率，再记录检测的时间，就可得到每路的能耗情况，整个系统需要RTC模块记录时间，且还需要供电模块为系统供电。
所述装置还包括LCD显示和键盘控制，用以显示当前时间和每一路的检测数据，键盘用来控制切换多路数据显示和控制存储功能，存储功能使用Micro SD卡存储检测数据，使用FAT32文件格式，以便测试人员和客户在PC上保存和查看数据。
所述装置还设置有UART串口，用于程序的烧录、下载和后续升级。当程序开始运行时，需要初始化LCD显示和UART串口以及检查显示缓存，然后初始化SD卡模块。检查SD卡的端口，扫描SD卡的扇区，确定代码可以存储在哪个扇区。
本发明实施例通过连接多台服务器的多个PSU电源设备，通过模拟开关芯片中三个通道开关的控制，继而控制某一时刻输入MCU的信号通道，使得多个信号通道依次按顺序将信号传输至MCU，解决了同时输送信号造成信号间干扰的问题，并通过MCU每个通道接收到的数据计算各个PSU设备的功耗，通过LCD显示PSU的电流、电压、功耗和电流均衡等情况，另外测试数据存储于SD卡中，便于测试人员保存和查看数据，解决了以往多台服务器多个PSU电源设备无法同时测量的问题，且数据便于存储，节省测量时间和成本。
如图2所示，本发明实施例还公开了一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的方法，所述方法包括以下操作：
通过电流互感器或电压互感器分别监测多台服务器的多个PSU的电流、电压数据；
将模拟开关芯片的多个通道连接电流互感器或电压互感器，通过模拟开关芯片内A、B、C三个通道的开关决定当前输入模拟开关芯片的互感器通道；
采集每个通道的数据，并计算该通道对应的PSU的功耗数据。
设置16个检测通道，包括15个电流检测通道和1个电压检测通道。每一路都有独立的互感器和信号处理电路，可根据实际情况进行选择处理，以适应多台服务器多个PSU的测量。电流互感器采用根据电磁感应原理的线圈设备，电流互感器的比例为1000:1。
在测量时，将电流互感器夹在服务器的PSU电源线上，使得线圈获得一定比例减小的电流，交流信号经过整流、滤波等信号处理过程，转换成直流信号，并由AD转换器接收和处理。电压检测使用1：1的电流型电压互感器，可直接测量该PSU设备的电压，获得交流电压信号后，经过信号处理送至AD转换器。电流互感器和电压互感器的应用，使得在测试PSU功耗时，能够准确的检测大电流和大电压，并显示信号波动情况。
由于总共需要对16个信号进行处理，如果同时将16个信号同时输送给MCU的AD转换器，会导致信号间的干扰，导致MCU无法正确的接收信号。因此，在本发明实施例中使用两个模拟开关芯片来控制信号的输入并按顺序进入AD转换器。模拟开关芯片为8通道模拟开关芯片，具有三个通道选择输入A、B和C，以确定哪个通道是否有效，还包含一个禁用输入INH，以控制模拟开关芯片是否有效。在实际测量时，每个通道的数据会依次输入到AD转换器。
MCU集成了12位高速AD转换器，最多支持16路。MCU扫描每个通道的数据，计算每一路的功率，再记录检测的时间，就可得到每路的能耗情况，整个系统需要RTC模块记录时间，且还需要供电模块为系统供电。
通过LCD显示和键盘控制，用以显示当前时间和每一路的检测数据以及键盘用来控制切换多路数据显示和控制存储功能，存储功能使用Micro SD卡存储检测数据，使用FAT32文件格式，以便测试人员和客户在PC上保存和查看数据。
设置UART串口，用于程序的烧录、下载和后续升级。当程序开始运行时，需要初始化LCD显示和UART串口以及检查显示缓存，然后初始化SD卡模块。检查SD卡的端口，扫描SD卡的扇区，确定代码可以存储在哪个扇区。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置，其特征在于，所述装置包括：
MCU、模拟开关芯片、电流互感器以及电压互感器；
电流互感器以及电压互感器连接多台服务器的多个PSU，检测电流和电压，并将交流信号经由模拟开关芯片传输至MCU；
所述模拟开关芯片通过芯片内A、B、C三个通道的开关决定当前输入模拟开关芯片的互感器通道，控制电流互感器以及电压互感器的信号依次传输至MCU；
MCU对每个通道接收到的数据进行功率计算。
2.根据权利要求1所述的一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置，其特征在于，所述电流互感器夹在服务器的PSU电源线上，获得1000:1比例减小的电流；所述电压互感器为1：1比例的电流型电压互感器。
3.根据权利要求1所述的一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置，其特征在于，所述模拟开关芯片还具有一个禁用输入INH，控制模拟开关芯片是否有效。
4.根据权利要求1所述的一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置，其特征在于，所述MCU还连接有LCD模块、键盘模块、SD卡模块、RTC模块以及供电模块。
5.根据权利要求1所述的一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的装置，其特征在于，所述装置还设置有UART串口，用于程序的烧录、下载和后续升级。
6.一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：
通过电流互感器或电压互感器分别监测多台服务器的多个PSU的电流、电压数据；
将模拟开关芯片的多个通道连接电流互感器或电压互感器，通过模拟开关芯片内A、B、C三个通道的开关决定当前输入模拟开关芯片的互感器通道；
采集每个通道的数据，并计算该通道对应的PSU的功耗数据。
7.根据权利要求6所述的一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的方法，其特征在于，所述电流互感器的交流信号经整流、滤波信号处理过程，转换成直流信号，并由AD转换器接收和处理；所述电压互感器的交流电压信号经过信号处理送至AD转换器。
8.根据权利要求6所述的一种同时检测多台服务器多个PSU电源功耗的方法，其特征在于，所述方法还包括LCD显示和键盘控制，显示当前时间和每一路的检测数据以及控制切换多路数据显示和控制存储。
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