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数学通道的应用(十四)-负PWM控制下有效值的计算

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发表于 2020-8-27 15:50:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
数学通道的应用(十四)-负PWM控制下有效值的计算
作者:Steve Smith

论坛中有一个这样的评论:“ 当组件由负PWM控制时,如何使用Picoscope软件显示组件上的“有效”电压呢?”


我一直在对博世高压柴油泵上的流量控制阀(VCV)进行测试,该阀门是通过负PWM信号进行控制的。在图1中,B通道是VCV的负PWM控制信号,C通道是VCV 的电源电压,D通道是流经VCV的电流(电阻为3.3Ω)。

我将负占空比数学通道应用在B通道上:duty(-B),大约为41%。我还添加了数学通道C-B,将电源电压减去负PWM电压,计算出VCV两端的电压差。如果存在电压差VCV中有电流流过(假设VCV可用)。


图1.测量功能.PNG
图1 测量功能

PWM信号大约每秒变化143次(143 Hz),因此,如果要用万用表测量该电压,我不确定会显示出什么数值!

我已经用了两个万用表来测VCV,一个显示4.65V DC(Fluke万用表),另一个显示5V DC(Megger万用表)。出于好奇,我将万用表切换到交流电挡位继续测量,一个显示8.08V AC非TRMS(Fluke万用表)和9.05V AC TRMS(Megger万用表)。


查看图1中的测量值(全部测量的是B通道负PWM信号),平均直流电为9.739 V,真均方根为12.35V,这是软件的测量功能。与万用表相比,示波器捕获了各个波峰之间的信号,将这些数据整合并量化成一个测量值。图1捕获信号时的采样率为2MS/s!


绘制平均PWM波形:

要绘制PWM的平均值波形,我们可以使用数学通道(integral(B))/ T,计算得出PWM平均值约为9.597 V(T是数学通道中的time)。


这里提示一下,可以在PWM的上升沿使用触发,预触发时间设置为0%。这样设置的话,软件将从PWM信号某个周期内较高的设定电压值开始触发,然后PWM信号向下倾斜,再到下一个上升沿。此时,当数学通道遇到下一个上升沿的时候,软件将捕获周期内的平均值(请参见图2)。


图2.PWM平均值波形.PNG
图2 PWM平均值波形

根据欧姆定律,我在图2中添加了数学通道(C-B)/3.3,这个公式测量的是在VCV两端有效电压下的理论电流值(峰值4.408 A)。

这个数学通道好处在于,它清楚地显示了理论值和实际值之间的差异。这是因为我们没有把VCV电路的阻抗、PCM控制和温度考虑进去。在这种情况下,数学通道将电压除以一个固定的电阻值(3.3Ω),因此瞬时电流变大,出现峰值。


采集到了PWM信号(B通道)之后,我们之前已经演示了如何用数学通道(integral(B))/ T绘制PWM平均值波形。但是如何绘制B通道PWM信号有效值的曲线呢

如图3所示,我们使用的是数学通道sqrt((integral(B * B)/ T)),绘制出了一条12.32 V 的RMS曲线图。


图3.PWM有效值波形.PNG
图3 PWM有效值波形

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