我的数字万用表怎么了?

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tsinghuazhuoqing 发表于 2021/12/26 02:22:35 2021/12/26
【摘要】   ▌01 问题提出 卓大大,我们测了一下空载的线圈接收交流电压,达到了50V,按照你推文中的公式设计LCC参数,(接收线圈电感为9.042uH),发现输入电流I设置成...

 

01 问题提出


卓大大,我们测了一下空载的线圈接收交流电压,达到了50V,按照你推文中的公式设计LCC参数,(接收线圈电感为9.042uH),发现输入电流I设置成5A以下的时候,计算出来的串联电容值是负数。

▲ 图1-1 使用数字万用表测量感应电压

▲ 图1-1 使用数字万用表测量感应电压

下面的表格是根据前面所测量的结果计算LCC补偿电感、电容的参数。

▲ 图1-2 计算LCC参数

▲ 图1-2 计算LCC参数

问下是我们参数哪里设计的有问题吗?还是我们测量的数据不对呢?

 

02 问题回复


你提出的问题应该分为两个子问题:

  • 子问题1:出现Cs值为负值该怎么办?
  • 子问题2:为什么会出现计算串联电容Cs值为负值?

1.子问题1的回答

首先,对于子问题1 的回答相对简单。如果你前面的测量和计算都正确的话,如果出现Cs值为负值,实际上说明串联电容实际上应该修改成电感,电感值应该是 L s − L 0 L_s - L_0 LsL0

2.子问题2的回答

子问题2的答案稍微复杂一些。根据前面【图1-2】所显示的计算表格,说明你们计算的方法和过程应该复合在博文 无线节能信标调试说明-2021-3-3 所给出的计算方法,所以,如果数值出现问题,最大可能就是你们在前面对于电路的基本参数测量出现重大误差。

如果你们使用了正确的LRC表,对于接受线圈的参数(电感、等效串联电阻)的测量是正确的话,那么唯一可能出现问题就是对于接收线圈所接收到的互感高频电压 U 0 U_0 U0取值的测量出现了很大的误差。

(1)为啥你的测量结果不正确?

下图是在 无线节能信标核心板V4-测试- 中所使用的发送线圈与接收线圈。对照【图1-1】中你所使用的发送线圈与接收线圈,它们在发送线圈是一样的。下图中的接收线圈的参数为:

接收线圈参数:
电感(uH):13.79
电阻(Ω):0.068
重量(g):47
尺寸(cm):内径-7.1;外径-10.9
匝数:10匝

▲ 图2-2-1 发送线圈与接收线圈

▲ 图2-2-1 发送线圈与接收线圈

可以对照一下前面你的接收线圈参数,你的接收线圈的尺寸比上面接收线圈的尺寸小,电感量小。因此接收线圈与大线圈之间的互感(M)应该也比上图中两个线圈之间的互感小。由此可以知道,你的接收线圈所能够获得感应电压应该比上图中线圈小。

如何高效获取无线充电电能-无线节能组 测试中,将接收线圈与发送线圈放在相同高度,中心重合。使用DM3068数字万用表的交流档测量接收线圈中的交变电压为: U 0 = 10.299 V U_0 = 10.299V U0=10.299V。但你的接收线圈确测出了50V!所以应该判定,你的这个电压测量出错了。

(2)为啥你的数字万用表测量出错?

为什么同样使用数字万用表的交流档测量,会出现这么大的误差呢?这个问题就需要谈谈数字万用表交流信号测量的频率影响的问题了。

对于简易的指针或者数字万用表,测量交流信号时,所显示的数值往往是针对50Hz的正弦波进行校正的。如果所测量的交流信号的波形不是正弦波,或者频率不是50Hz等,都会引起测量不准确。测量波形以及频率范围可以从万用表的使用说明中看到。

在博文 什么数字万用表可以测量噪声? 中讨论了多种数字万用表在测量交流信号时的性能。比如下面动图显示了三种数字万用表(FLUKE45, DM3068,MD8218)测量有效值1V的不同频率的交流信号的读数。

▲ 图2-2-2 不同万用表的交流档的频率响应

▲ 图2-2-2 不同万用表的交流档的频率响应

你会看到,FLUKE45,DM3068在200kHz之内都保持恒定的读数,但MD8218的读数在出现了很大的波动。特别是在150kHz时,也就是我们无线信标所使用的频率,对于1V的交流信号,它的读数居然超过了2V。

你所使用的数字万用表也极有可能是这种情况。因此你测量接收线圈的感应电压的50V是错误的,应该在10V左右。

3.该怎么办?

这说明在正确使用自己测量工具的过程中,除了理解工具本人的功能之外,还需要对于它的动态性能,频率特性有所了解。知道它所能够测量信号(不同的波形、不同的频率)的范围。对于这方面理论上的学习,建议你在信号与系统课程中好好的学习。

要获得正确的测量值,更换一个好的万用表吧。

如果现阶段没有条件更新,则建议你先使用你的数字万用表,利用一个信号发生器输出150kHz的的正弦波,幅值已知。然后使用你的数字万用表测量读数,计算出一个修正系数。利用该系数去校正你测量感应线圈的读数。

 

▌讨论总结


到现在为止,上面的结论也只是对遇到的问题做了一些分析。具体情况是什么样,还需要你通过后面的验证去排查出真正的原因。

但即使你获得了正确的参数值,距离能够痛快的接收无线电能还有一段距离。建议你看看博文 我们遇到瓶颈了 中别的同学所遇到的BUG,吸取他们的经验。

 


■ 相关文献链接:

文章来源: zhuoqing.blog.csdn.net,作者:卓晴,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。

原文链接:zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115921648

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