Úvod do měření počítačových zdrojů – teorie a funkce | Kapitola 6
Seznam kapitol
Zdroj je nejdůležitější komponentou počítače – závisí na něm stabilita, spolehlivost a také dlouhá životnost počítače a připojených komponent. Neprávem tedy bývá při koupi nového počítače opomíjen, lidé na něm zbytečně šetří. Jako jediný z českých magazínů nabídneme testy počítačových zdrojů. Dnes teorie, příště už první test!
Jak už víte ze zprávy uveřejněné před několika dny, budeme zdroje testovat pomocí zařízení Neutron ukrajinského výrobce xDevs. Zde je nutné říci, že testování zdrojů je nesmírně složitá, zdlouhavá a hlavně drahá záležitost. Pokud totiž chcete najít vše, co se výrobce snaží zamaskovat, potřebujete extrémně drahou výbavu – měřící přístroje. Upřímně pro uživatelské měření a zkoušení počítačových zdrojů není potřeba přístroje Chroma s přesností osm desetinných míst, ani drahé osciloskopy a měřáky s přesností 0,05 dig. Tohle zařízení ať si používají v servisech, testovacích laboratořích výrobců a v magazínech, kde si mohou díky velikosti čtenářského teritoria dovolit utratit za výbavu i 12 000 dolarů. Bohužel sem česká republika nepatří ...
Jelikož chceme měřit zdroje alespoň na průměrné úrovni, a aby byly výsledky porovnatelné a čitelné, nezbývalo než si pořídit alespoň krapet solidní programovatelnou zátěž. Původně jsem uvažoval o přístroji čínského výrobce SunMoon (model 268+) s cenovkou kolem 2000 dolarů a poštovným v řádu stovek dolarů. Cena byla akceptovatelná, dodací lhůta celkem krátká. Návrh přístroje je ale už pět let starý a i když je jeho maximální výkon 1600 W dostačující, přeci jen už je mnohde zastaralý. Nakonec jsem tedy za podobnou cenu zvolil jiný produkt. Kompletně automatizovaný tester Neutron ATE od ukrajinského taktovače TiNa. Návrh a realizace prvního prototypu trvala téměř rok, výsledek je ale pozoruhodný. Celý systém byl tvořen s jedinou myšlenkou, měření zdrojů plně zautomatizovat s minimálními zásahy uživatele. Pokud chcete měřit zdroje „běžným“ tradičním způsobem, potřebujete Wattmetr na vstupu, řadu voltmetrů měřících všechny napětí (včetně vstupu), ampérmetry na vstupu a třeba také na jednotlivých větvích, osciloskop pro zobrazení průběhu napětí větví s různou zátěží, teploměry, otáčkoměry a další zařízení. Minimálně polovina věcí u Neutronu odpadá ...
Co Neutron umí
V prvé řadě jde o plně programovatelnou zátěž pro 3,3, 5 a (až osm) 12V větví. Počet kroků je stanoven na 200, což asi nikdo nikdy nevyužije. My budeme měřit v 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 a 105 procentech zátěže. Maximální zátěž je 2500 W což postačí na několik let. Přístroj měří vstupní napětí ze sítě, proud a tedy i příkon (nepotřebujeme wattmetr). Samozřejmě měří všechny hodnoty na zapojených větvích (odpadá samostatné měření voltmetry), má vstupy pro čtyři teplotní čidla (není nutný teploměr). Přesnost měření je daná přesností převodníků, my ale nechceme konkurovat laboratořím, pro naše účely je přesnost dostatečná (řekneme si o ní ještě dále). Zařízení dále umožňuje měřit šum a zvlnění jednotlivých větví, ale ne v zobrazit jej v grafickém průběhu. Čísla tedy porovnáme ještě s osciloskopem. Další funkce je měření otáček až dvou ventilátorů pomocí čidla a měření reakčních časů zdroje (transient response).
Dále je možné změřit čas vypnutí a zapnutí zdroje, funkčnost ochrany proti zkratu, přepětí a nadproudu. Samozřejmostí je měření efektivity a spotřeby samotného zdroje ve vypnutém stavu (stand-by). Zajímavostí je také možnost zatížit zdroj i nad jeho nominální výkon. Některé výstupy pak generují přímo hotové grafy. Jiné je nutné z tabulek převést do podoby grafů v Excelu. To už je ale maličkost, všechna data se dají jednoduše vytáhnout z logu. Kromě měření hlučnosti, nám Neutron nabízí vše co najdeme ve všech nejlepších měřeních zdrojů vůbec (jonnyGURU, TechPowerup). Pro naše účely více než dostačující. Nejdůležitější je zejména plná automatika celého měření. Vše nastavíte, stisknete tlačítko Start a jen si počkáte na výsledek. Nakonec jen doměříte průběhy osciloskopem a vytvoříte grafy. Tím celé měření v podstatě končí. Podívejme se na Neutron v detailech ..
Celé zařízení je „amatérsky“ osazené v běžné počítačové skříni Chieftec. Na vzhledu ale v tomto případě nezáleží, hlavní je funkčnost. Co je nepříjemné, je celkem dlouhá čekací lhůta. Celé zařízení je vyráběné komplet ručně, včetně pájení. Dodací lhůta je minimálně měsíc nebo dva. Což ale snad nějak přežijeme. Cena kompletu se pohybuje od 2000 do 3000 dolarů dle všech funkcí. My chceme komplet řešení, včetně teplotních čidel a čidel otáček ventilátorů. Tedy se cena pohybuje u horní zmíněné hranice. Původně měla být zařízení vyrobena jen dvě, nakonec se jich po světě „toulá“ už více. A myslím, že časem se z nich stane možná standard pro zajímavé testy zdrojů s nízkými počátečními náklady.
Obrázek ukazuje nejdůležitější čipy Neutronu. Podívejme se co se v nich skrývá. Největší čip na obrázku je programovatelný logický obvod od výrobce Altera. Srdcem celého zařízení je pak procesor Atmel AT91SAM. Jde o procesor architektury ARM určený do průmyslového nasazení, pro měření, monitoring a další funkce. Další důležitou komponentou je obvod ADE7755 jež je vysoce přesný měřící obvod napětí. Odchylku měření udává výrobce v řádu desetin procent. Kromě různých operačních zesilovačů, převodníků a komparátorů je zde zajímavá součástka vpravo nahoře. Jde o teplotní čidlo s typickou přesností 0,5 stupně. I kdyby to bylo více, pro naše účely více než dostatečně přesné. Na desce dále najdeme „čipset“ jež řídí komunikaci s připojeným PC a mnoho dalších měřících a komparačních obvodů.
Zátěž je tvořena nikoliv pouze rezistory, ale hlavně výkonovými mosfety. K jejich chlazení jsou namontovány chladiče a několik průmyslových ventilátorů. Na obrázku vidíte zátěže pro nízkonapěťové větve 3,3 a 5 V. Každou lze zatížit až do 150 W.
Ventilátor Delta je v průmyslovém nasazení High-end
Uspořádání celého zařízení ukazuje tento obrázek. Nahoře je základní deska s veškerou elektronikou. V horní části se také umisťuje testovaný zdroj (nalevo). V dolní části pak vidíme další chladiče s výkonovými prvky pro 12V větve. Každá z větví je zatížitelná 240 W dle ATX normy. Ty ochlazuje další dvojice ventilátorů dole napravo a nalevo. Celý Neutron pak napájí vlastní zdroj Seasonic 400 W.
Základní deska je osazena více než tisícem součástek. Ruční pájení zabralo prý téměř třicet hodin práce. Nalevo je konektor pro připojení další desky s přídavnými obvody, dole pak USB konektor pro vyvedení na čelo skříně. V dolní části jsou 12V konektory, každý dimenzovaný na 30 A. Napravo pak vidíme 12V konektor pro připojení CPU a hlavní napájecí konektor zdroje. Z něj se berou napětí 5 a 3,3 V. Deska nese další spoustu konektorů pro připojení optických čidel otáček ventilátorů, teplotních čidel a dalších součástí.
Deska va akci. Bílé LED diody značí, že je port v pořádku, zelená dioda pak stav napětí. V tuto chvíli se díváte na desku v ranné fázi, kdy ještě není připojené vše a také ne stoprocentně funkční.
Nejdůležitější věc je samozřejmě software, jelikož ten se stará o zobrazení výsledků do pro člověka čitelné podoby. Program pracuje pod Windows.
Rozhraní vypadá následovně. Pro zvětšení klikněte na obrázek. Zde můžete testy ovládat buď ručně, nebo vše svěřit automatice. Existuje několik přednastavených profilů testování. Samozřejmě si můžete udělat i vlastní. Největší část zabírají posuvníky zatížení jednotlivých větví. Ty buď nastavujete sami ručně, nebo zátěž zvyšuje program automaticky dle počtu požadovaných kroků (až 200). Jak vše nastavit a jak systém používat říká podrobný manuál. Na obrázku si všimněte, že lze měřit reakční časy, zatížit zdroj 1 A pro všechny větve pro simulaci extra nízké zátěže, změřit lze i start a vypínání zdroje. V dalších záložkách je pak měření šumu, zvlnění napětí a efektivity.
Finální podoba zařízení Neutron a osazený měřený zdroj Enermax
Praktický test
Naše recenze bude vždy sestávat ze dvou praktických částí. Měření a zkoumání pomocí zařízení Neutron je jasná, a už jsme si ji popsali. Druhá část pak bude založená na skutečném měření v reálu. Zdroj připojíme k základní desce s low-endovou grafikou a podtaktovaným CPU, což bude simulovat nízkou zátěž. V tu chvíli změříme stavy napětí větví, příkon a efektivitu, stejně jako zvlnění a šum napětí. To samé bude následovat s přetaktovaným CPU a jednou grafikou GeForce GTX 580. To bude reprezentovat zatížení od 30-50 procent (dle výkonu zdroje). Také připojím více než jeden pevný disk.
Jako extrém pak poslouží SLI zapojení spolu s s přetaktovaným CPU. Tento stav bude představovat zátěž 50-70 procent (opět dle výkonu zdroje). Ve finále se pokusím zdroj dostat na „kolena“ pomocí zapojení třech nebo čtyřech GeForce GTX 580 spolu s přetaktovaným CPU. To bychom se mohli dostat v zátěži na 1kW zcela bez potíží, tedy bychom mohli zatížit zdroj i na 80-90 procent (1250W zdroj).
Ve všech těchto fázích změřím všechna potřebná napětí pro zhotovení grafů regulace napětí větví, efektivitu a další veličiny. Ty pak můžeme porovnat se syntetickým testem pomocí zařízení Neutron. Myslím, že srovnání bude zajímavé a do budoucna nám ukáže, co má větší výpovědní hodnotu. Zdali sterilní test pomocí zátěží nebo v reálném zatížení, kdy napájecí obvody desky a grafik budou generovat negativní vlivy a posílat je do obvodu. Podle výsledků se rozhodneme jakou metodu budeme preferovat. Pokud budou čísla stejná, nakonec bude jednoduší vše svěřit automatice Neutronu. To ale uvidíme ...
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
