ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ С ПОМОЩЬЮ - ЦИФРОВОГО USB ОСЦИЛЛОГРАФА
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
АВТОМАСТЕР
ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ С ПОМОЩЬЮ
ЦИФРОВОГО USB ОСЦИЛЛОГРАФА
Продолжение. Начало № 12 2006 г., № 1 2007 Г.
Все осциллографы снаб сённые по вертикальной
жены экраном для отобра оси, позволяют измерять
жения осциллограмм. Экран напряжение.
может быть выполнен как Графики, отображаемые
электроннолучевая трубка, на мониторе, называют ос
как жидкокристаллический циллограммами. Самый
монитор либо может ис простой осциллограф отоб
пользоваться монитор ражает только осциллограм
компьютера. На рис. 1 пока мы напряжений. Эта форма
зан пример типичного экра отображения показывает за
на осциллографа. На мони висимость напряжения от
тор нанесены деления. Де времени. Существуют при
ления позволяют визуально боры, отображающие зави
оценить параметры сигнала. симость амплитуды от час
Деления, нанесённые по тоты спектроанализаторы.
горизонтальной оси, позво Такие приборы используют
ляют измерять временные ся при измерениях уровней
параметры. Деления, нане шума/вибрации а так же при
Рисунок 3. Осциллограмма напряжения автомобильной аккумулятор
ной батареи.
A: значение напряжения в момент времени указанный маркером. В
данном случае соответствует напряжению автомобильной аккумулятор
ной батареи и равно ~12,3 Вольт.
анализе спектрального сос так же будет иметь форму
тава сигнала. Графики, ровной горизонтальной ли
отображаемые такими при нии, но её положение по
борами, называются спект вертикали на экране будет
рограммами. отличаться от положения ну
Путем просмотра осцил левой линии.
лограмм напряжений и Разность между положе
спектрограмм можно выя ниями полученной осцил
вить неисправности в лограммы и нулевой линии
электрических цепях в ра прямо пропорционально
бочем режиме без их раз значению напряжения.
борки. По осциллограммам Большинство осциллог
Рисунок 1. Классический экран осциллографа.
напряжений можно выявить рамм напряжений сигналов
неисправности датчиков, имеют форму отличную от
исполнительных механиз ровной горизонтальной ли
мов и электропроводки в нии. Положение нулевой ли
электронных системах ав нии на экране осциллографа
томобилей. можно изменять по вертика
ли поднять выше или опус
Нулевая линия. тить ниже. Необходимость
изменения положения нуле
Если к входу осциллогра вой линии (выше или ниже)
фа не подключать никакого зависит от формы исследу
источника напряжения, то емого сигнала, а так же воз
осциллограмма будет выг никает в случае использова
лядеть как ровная горизон ния многоканального осцил
тальная линия. Такую линию лографа.
называют "нулевая линия",
так как она отображает уро Усиление
вень, соответствующий нап
ряжению равному 0 Вольт на График на экране осцил
входе осциллографа. лографа отображает зави
Если вход осциллографа симость значения напряже
Рисунок 2. Осциллограмма напряжения на входе осциллографа без
подключить к источнику пос ния от времени. Чем боль
подключения к какомулибо источнику напряжения.
тоянного напряжения, нап шая амплитуда исследуемо
A: значение напряжения в момент времени указанный маркером. В
ример к автомобильной ак го сигнала, тем большее на
данном случае соответствует напряжению нулевой линии что составляет
кумуляторной батарее, то экране осциллографа вер
0 Вольт.
полученная осциллограмма тикальное отклонение сиг
8 февраль 2007 г.АВТОМАСТЕР
очень малой амплитудой Приведённые примеры
напряжения, так и сигналы с демонстрируют, как изменя
очень большой амплитудой ется отображение осцил
напряжения. Необходимое лограммы одного и того же
значение усиления зависит сигнала на экране осциллог
от амплитудных параметров рафа при изменении значе
исследуемого сигнала. ния усиления.
Один и тот же сигнал бу
дет отображаться пораз Развертка
ному, в зависимости от
выбранного значения уси Осциллограф прорисовы
ления. Большее значение вает график напряжения
Вольт/ деление выбирают слева направо, начиная с
тогда, когда на экране нуж левой стороны экрана. Ско
но отобразить весь сигнал рость, прорисовки графика
по амплитуде. называется развёрткой.
Меньшее значение Вольт/ Развёртка измеряется в Се
деление выбирают тогда, кундах на деление. Значе
Рисунок 4. Пример вывода на экран многоканального осциллографа когда нужно детально ис ние развёртки можно изме
нескольких сигналов одновременно с индивидуальной настройкой поло следовать форму и ампли нять с помощью переключа
жения нулевой линии для каждого канала. тудные параметры отдель теля время/деление.
ных участков сигнала. В та Один и тот же сигнал бу
ком случае на экране отоб дет отображаться поразно
ражается только часть сиг му, в зависимости от выб
нала по амплитуде. ранного значения развёрт
Рисунок 5. Осциллограмма напряжения сигнала управления
форсункой при значении усиления 5 Вольт/деление.
Рисунок 7. Осциллограмма напряжения сигнала управления
форсункой при меньшем значении развёртки. В данном случае выбрана
развёртка 0,2 миллиcекунды/деление.
Рисунок 6. Осциллограмма напряжения сигнала управления
форсункой при значении усиления 1 Вольт/деление.
нала. В зависимости от амп ется в Вольтах на деление.
литуды, для наглядности Возможность изменения Рисунок 8. Осциллограмма напряжения сигнала управления
отображения сигнала выби значения усиления позволя форсункой при большем значении развёртки. В данном случае выбрана
рают подходящее усиление. ет на экране осциллографа развёртка 1 миллиcекунда/деление.
Значение усиления измеря отображать как сигналы с
февраль 2007 г. 9АВТОМАСТЕР
относительно стабильного рисовывать осциллограм
изображения. В случае вык му) и фронт сигнала (спа
люченной синхронизации, дающее или возрастающее
осциллограф прорисовыва напряжение).
ет график напряжения слева
направо, начиная с крайней Аналоговые сигналы
левой стороны экрана до тех
пор, пока экран не запол Значение напряжения
нится на всю ширину, после большинства аналоговых
чего прорисовка снова на сигналов изменяется во
чинается с крайней левой времени. Если изменения
стороны экрана, что неудоб циклически повторяются, то
но для отображения относи такой сигнал называют пе
тельно быстрых периодич риодичным, например сиг
ных сигналов. нал управления форсункой.
Для настройки синхрони Если осциллограмма напря
зации необходимо выбрать жения периодичного сигна
уровень синхронизации ла пересекает нулевую ли
Рисунок 9. Пример настройки синхронизации. В данном случае (значение напряжения, по нию, то такой сигнал назы
синхронизация выбрана по заднему фронту сигнала канала №1 по достижении которого ос вают переменным. Если ос
уровню +6 Вольт. циллограф начинает про циллограмма напряжения
Рисунок 11. Осциллограмма выходного напряжения датчика
Рисунок 10. Осциллограмма выходного напряжения лямбдазонда положения/частоты вращения коленчатого вала установленного
BOSCH (на основе оксида циркония). напротив зубчатого колеса с двумя недостающими зубами.
A: значение напряжения в момент времени указанный маркером. В A: значение напряжения в момент времени указанный маркером;
данном случае соответствует максимальному напряжению выходного AB: значение разности напряжений между двумя указанными
сигнала лямбдазонда и равно ~840 милливольт; маркерами моментами времени.
AB: значение разности напряжений между двумя указанными
маркерами моментами времени. В данном случае соответствует размаху
выходного напряжения сигнала зонда и составляет ~740 милливольт.
ки. Меньшее время/деление демонстрируют, как изменя
выбирают тогда, когда нуж ется отображение осцил
но детально исследовать лограммы одного и того же
форму и временные пара сигнала на экране осциллог
метры отдельных участков рафа при изменении значе
сигнала. В таком случае на ния развёртки.
экране отображается более
короткий по времени фраг Синхронизация
мент сигнала.
В случае, если на экране Для удобного и наглядно
необходимо отобразить го отображения периодич
больший по времени фраг ных (циклично повторяю
мент осциллограммы, нап щихся) сигналов применя
ример для выявления от ется синхронизация. Синх
дельных импульсов с непра ронизация обеспечивает
Рисунок 12. Осциллограмма выходного напряжения активного
вильной формой сигнала прорисовку отдельных им
цифрового датчика частоты вращения коленчатого вала.
либо пропуски импульсов, пульсов, начиная всегда с
A: значение напряжения в момент времени указанный маркером. В
выбирают большее вре одной и той же точки экрана,
данном случае соответствует напряжению высокого уровня цифрового
мя/деление. благодаря чему создаётся
сигнала и составляет +5 Вольт.
Приведённые примеры эффект неподвижного или
10 февраль 2007 г.АВТОМАСТЕР
одичного сигнала повторив Датчик, осциллограмма
шееся за этот период вре напряжения выходного сиг
мени называют Герц (Гц). В нала которого приведена
автомобильной электронике выше, генерирует один им
количество оборотов двига пульс напряжения за один
теля принято рассчитывать оборот коленчатого вала.
за период времени равный Временной промежуток
одной минуте (об/мин). между двумя ближайшими
По осциллограмме нап такими импульсами называ
ряжения периодичного сиг ется периодом. В данном
нала можно легко измерить случае, два следующих один
частоту следования им за другим импульса удалены
пульсов. Для этого необхо друг от друга на 7,4 деления
димо измерить длитель на экране осциллографа по
ность полного цикла сигна горизонтали. Для отображе
ла период. Далее полу ния данного сигнала на эк
ченное значение временно ране выбрана развёртка
го промежутка можно пе (временной промежуток
Рисунок 13. Осциллограмма выходного напряжения датчика ресчитать в частоту вос между каждым делением на
положения коленчатого вала. пользовавшись соответ экране осциллографа по го
ствующей формулой. ризонтали) 10 милли Се
периодичного сигнала не Такие уровни напряжений Рассчитаем частоту сле кунд/деление, то есть 0,01
пересекает нулевой линии, цифрового сигнала назы дования импульсов сигнала Секунды. Умножив количе
то такой сигнал называют ваются "логическими уров датчика положения колен ство делений соответствую
постоянным. В качестве нями". В большинстве слу чатого вала. щее периоду на значение
примера сложного аналого чаев, логические уровни
вого сигнала постоянного цифрового сигнала имеют
тока можно привести сигнал точные значения напряже
лямбдазонда. ния, например +5 Вольт и 0
Вольт.
Синусоидальные
сигналы Цифровые сигналы гене
рируются ключами (выклю
Самым простым приме чателями). Роль ключей вы
ром переменного аналого полняют транзисторы, пе
вого напряжения является реключающиеся между сос
синусоида. Такой сигнал ха тояниями "открыт"/"зак
рактеризуется только двумя рыт". Иногда цифровые сиг
параметрами амплитуда и налы генерируются механи
частота. Нулевая линия си ческими ключами механи
нусоидального переменного ческими выключателями,
напряжения располагается переключателями, электро
ровно посередине сигнала. механическими реле… При
Необходимо отметить, что мерами цифровых сигналов Рисунок 14. Пример расчёта и отображения осциллографом частоты
большинство сигналов пе автомобильной электронике вращения двигателя в Оборотах за минуту в автоматическом режиме на
ременного напряжения зна могут служить датчик Холла, основании сигналов системы зажигания.
чительно отличаются от чис датчики крайних положений RPM: текущая частота вращения коленчатого вала двигателя в
того синусоидального. В ав дроссельной заслонки, ак Оборотах за минуту.
томобильной электронике тивные датчики положе
близкими к синусоидально ния/частоты вращения ко
му являются сигналы, сгене ленчатого/распределитель
рированные магнитными ного вала...
датчиками положения зуб Но преимущественно,
чатых колес. цифровые сигналы исполь
Подобные сигналы гене зуются в вычислительной
рируют некоторые датчики технике, в том числе и в
скорости вращения колен цифровых блоках управле
чатого вала, распредели ния электронными система
тельного вала, скорости ми автомобилей.
вращения колёс...
Частота
Цифровые сигналы
Частота это количество
Цифровые сигналы от циклов периодичного сигна
аналоговых отличаются на ла, повторяющееся за опре
личием только двух уров делённый период времени.
ней напряжения "высо Если за такой период вре Рисунок 15. Осциллограмма напряжения сигнала управления.
кий"/"низкий", "включе мени принять одну секунду, Impuls width: длительность импульса.
но"/"выключено", "1"/"0". то количество циклов пери
февраль 2007 г. 11АВТОМАСТЕР
0,074 Секунд): генерируют некоторые дат
60/0,074?810 Об/мин. чики, преобразовывая ве
Подобный расчет можно личину измеряемого физи
осуществить, располагая ческого параметра в скваж
любым осциллографом, но ность.
некоторые осциллографы
способны рассчитывать и ЭДС самоиндукции
отображать частоту сигнала
в Герцах или в Оборотах за ЭДС (ЭлектроДвигжущая
минуту в автоматическом Сила) самоиндукции это
или полуавтоматическом напряжение, возникающее
режиме. вследствие изменения зна
чения величины магнитного
Длительность импульса. поля и/или его направления
вокруг электрического про
Длительность импульса водника. В случае высокой
это временной промежуток, скорости изменения вели
в течение которого сигнал чины магнитного поля внут
находится в активном сос ри соленоида (обмотка
Рисунок 16. Осциллограмма напряжения сигнала управления тоянии. Активное состояние электромагнитного реле,
клапаном холостого хода. это уровень напряжения, электромагнитной форсун
Duty cycle: скважность сигнала. Сигнал 67% времени находится в который включает исполни ки, катушки зажигания,
активном состоянии (в данном случае значение напряжения активного тельный механизм (приво электромагнитного датчика
состояния сигнала составляет ~1 Вольт); дит в действие). В зависи частоты вращения) напря
Frequency: частота следования импульсов. В данном случае мости от схемы включения жение ЭДС самоиндукции
составляет ~100 Герц. исполнительного механиз может достигать десят
ма, активное состояние мо ков/тысяч Вольт. Величина
жет иметь различные уров напряжения ЭДС самоин
ни напряжения, например 0 дукции зависит в основном
Вольт, +5 Вольт, +12 Вольт … от индуктивности обмотки и
Напряжение активного скорости изменения вели
состояния сигнала управле чины магнитного поля. Для
ния электромагнитной фор электромагнитных исполни
сункой в большинстве сис тельных механизмов, вели
тем управления двигателем чина магнитного поля наи
0 Вольт теоретически, а более быстро изменяется
практически может коле при его разрушении, то есть
баться в диапазоне 0…+2,5 при быстром отключении
Вольт и более. Для приве напряжения питания.
дённого выше сигнала, дли В некоторых случаях, эф
тельность импульса откры фект ЭДС самоиндукции не
тия форсунки составляет желателен, и применяются
4,4 деления на экране ос меры для его уменьше
циллографа по горизонта ния/устранения. Но некото
ли, что при развёртке 1 рые электрические цепи
Рисунок 17. Осциллограмма напряжения на вторичной обмотке милли Секунда/деление со спроектированы так, чтобы
катушки зажигания бензинового двигателя. ответствует 4,4 милли Се получить максимальный
A: значение напряжения в момент времени указанный маркером. В кунды. всплеск ЭДС самоиндукции,
данном случае соответствует напряжению ЭДС самоиндукции вторичной например, система зажига
обмотки катушки зажигания ограниченному напряжением пробоя свечей Скважность ния бензинового двигателя.
зажигания и соответствует 8,3 кило Вольт. Некоторые системы зажи
Скважность это процент гания при напряжении пита
развёртки можно получить (для данного сигнала 0,074 времени от периода повто ния 12 Вольт способны раз
численное значение перио Секунд): рения, когда сигнал нахо вивать напряжение ЭДС са
да повторения сигнала в Се 1/0,074?13,5 Гц. дится в активном состоя моиндукции до 4050 тысяч
кундах: Если в данном случае нии. Скважность один из Вольт.
0,01*7,4=0,074 секунд. рассчитать, сколько таких параметров сигналов ШИМ
Зная значение длитель периодов проследует за од (ШиротноИмпульсная Мо
ности периода повторения ну минуту, то полученное дуляция).
сигнала, можно рассчитать, значение будет соответ Сигналы ШИМ применя
сколько таких периодов ствовать частоте вращения ются для управления неко
проследует за одну секунду, коленчатого вала в оборо торыми исполнительными
то есть частоту сигнала в тах за минуту. Для пересчё механизмами. Например, в
Герцах. Для пересчёта пери та периода в частоту, необ некоторых системах управ
ода в частоту, необходимо ходимо разделить выбран ления двигателем сигналом Владимир
разделить выбранный вре ный временной промежуток ШИМ приводится в ПОСТОЛОВСКИЙ
менной промежуток (в дан (в данном случае 60 Секунд) действие электромагнит
ном случае 1 Секунда) на на период повторения сиг ный клапан холостого хода.
период повторения сигнала нала (для данного сигнала Кроме того, сигнала ШИМ
12 февраль 2007 г.Вы также можете почитать
