色环电感外部磁场泄露

Posted 2021-05-22 卓晴

简 介： 通过对于色环电感的内部结构的分析，它实际上相当于一个微型的工字型电感，所以在其外面有很大的磁场泄露。将其应用在150kHz交流电磁场导航信号的放大电路中，可以通过调整色环电感方向与接收天线之间的方向关系，使得它们之间形成不了正反馈，这样电路就不会产生振荡。如果方向相反，由于电磁耦合为负反馈，电路的增益会受到一定的影响。将色环电感的方向调整到与工字型天线垂直的方向，则可以进一步提高电路接收信号的增益。

关键词： 色环电感，互感，150kHz导航信号，智能车竞赛，无线节能组

 

§01 色环电感

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1.色环电感简介

   色环电感 的标法和色环电阻相同。体积大小可以分辨出能通过电流的大小。因为电感的使用环境千差万别，不可能用一种方式计算出全部电感要求，特定环境特制的设计。

^{▲ 色环电感}

  小的电感只有芝麻大，大的电感有卡车大。 电感通俗一点一般就是指螺线圈，他在通过变化的电流时，会产生一些与一般的导线不同的效应，所以另起一个名字叫电感 电感只能对非稳恒电流起作用，它的特点两端电压正比于通过他的电流的瞬时变化率（导数），比例系数就是它的自感。

2.读取色环电感

  在 ** 色环电感 的识别方法和识别顺序** 给出了 色环电感 的识别方法。

^{▲ 色环电感颜色对照表}

3.色环电感漏磁

  下图显示了一个4.3mH的 色环电感 的结构，它是购买与 **TB的 色环电感 ** ，今天（2021-05-15）刚刚到货。可以看到它实际上相当与一个小型的工字型电感。只是体积比较小，外边通过保护漆进行加固，并印刷有色环。

  因此，这种电感本身的对外泄露的磁场应该与普通的工字型的漏感相同。但由于它的体积小，因此电感对外的泄露强度也会小于体积比较大的工字型电感。

^{▲ 一个4.3mH的色环电感的结构}

  之所以关心电感的漏磁场，是因为在 JFET直耦级联放大电路：MPF102，2SK102 中使用了工字型电感作为放大 150kHz 导引磁场的负载，由其泄露的磁场，使得它与接收天线发生了耦合，产生自激振荡。那么测试使用这种 色环电感 是否可以因为它的体积小而避免这种自激振荡呢？

  有一点实验证明，使用表贴的电感作为负载，是可以避免外部的磁耦合使得接收导航信号产生自激振荡。那么这种 色环电感 比起标贴的电感体积大，实际使用起来效果如何呢？ 下面通过实验来加以验证。

 

§02 色环电感用于导航信号放大电路

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  下面利用在 JFET直耦级联放大电路：MPF102，2SK102 搭载在面包板上的测试电路，测试使用上面4.3mH的 色环电感 作为Q2的扼流圈电感，电路是否工作稳定。

1.色环电感基本测试

  使用SmartTweezer测试 色环电感 基本参数：

** 色环电感 基本参数（@10kHz）：**

电感：4.300mH
串联电阻：54.13Ω
Q值：4.99

  使用 一款DIY矢量网络分析仪:NanoVNA 测量 色环电感 的基本参数：

** 色环电感 基本参数（@ 150kHz ）：**

电感：4.136mH
串联电阻：202.16Ω
Q值：19.28

^{▲ 测量色环电感在150kHz下的参数}

2.搭建接收电路

  实验电路的原理图如下图所示：

^{▲ 测试实验电路}

  在面包板上搭建测试实验电路。如下图所示：

^{▲ 在面包板上搭建的测试电路}

3.测试电路工作状态

  加入工作电压之后，可以测量Q2的漏极的电压波形如下图所示。这说明电路由于外部的磁场耦合，产生的剧烈的振荡波形。

^{▲ Q2漏极电压波形}

  由于磁场耦合是存在极性的。所以将 色环电感 上下进行调整。或者调整了电流的流动方向之后，电路就不在震荡了。

  下图显示的是调整电感方向之后Q2的漏极电压波形。

^{▲ Q2漏极电压波形}

4.接收无线导航信号

  将无线充电线圈放置在使用面包板附近2米的位置，打开无线充电模块之后，可以看到电路给出了放大信号波形。

^{▲ Q2漏极电压波形}

  使用FLUKE45万用表测量交流信号的幅值，交流有效值电压为： 1.154V 。

  如果将无线充电模块断电，此时使用FLUKE45数字万用表测量Q2漏极交流电压为 0.049 V 。

  调整 色环电感 ，使其与工字型天线保持近似垂直，此时可以看到电路接收的增益增加了。测量放大交流信号的幅值为 1.754V 。

^{▲ Q2漏极电压波形}

 

※ 实验测试结果总结 ※

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  通过对于 色环电感 的内部结构的分析，它实际上相当于一个微型的工字型电感，所以在其外面有很大的磁场泄露。

  将其应用在 150kHz 交流电磁场导航信号的放大电路中，可以通过调整 色环电感 方向与接收天线之间的方向关系，使得它们之间形成不了正反馈，这样电路就不会产生振荡。

  如果方向相反，由于电磁耦合为负反馈，电路的增益会受到一定的影响。将 色环电感 的方向调整到与工字型天线垂直的方向，则可以进一步提高电路接收信号的增益。

^{▲ 将色环电感平方，使其与工字型天线的方向近似垂直}

 

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  ■ 相关文献链接:

• 色环电感的识别方法和识别顺序
• TB的色环电感
• JFET直耦级联放大电路：MPF102，2SK102
• 一款DIY矢量网络分析仪:NanoVNA
• 中波磁棒天线在接收150kHz导航信号方向性