Применение осциллографа для наблюдения сигналов в цепях систем управления

Цифровые мультиметры отлично подходят для проверки находящихся в статическом состоянии электрических цепей, а также для фиксации медленных изменений отслеживаемых параметров. При проведении же динамических проверок, выполняемых на работающем двигателе, а также при выявлении причин спорадический сбоев совершенно незаменимым инструментом становится осциллограф.

Некоторые осциллографы позволяют сохранять осциллограммы во встроенном модуле памяти с последующим выводом результатов на печать или перекачкой их на носитель персонального компьютера уже в стационарных условиях.

Осциллограф позволяет наблюдать периодические сигналы и измерять напряжение, частоту, ширину (длительность) прямоугольных импульсов, а также уровни медленно меняющихся напряжений.

Осциллограф может быть использован для:

• Выявления сбоев нестабильного характера.
• Проверки результатов произведённых исправлений.
• Контроля активности лямбда-зонда системы управления двигателя, оборудованного каталитическим преобразователем.
• Анализа вырабатываемых лямбда-зондом сигналов, отклонение параметров которых от нормы является безусловных свидетельством нарушения исправности функционирования системы управления в целом, - с другой стороны, правильность формы выдаваемых лямбда-зондом импульсов может служить надёжной гарантией отсутствия нарушений в системе управления.

Надёжность и простота эксплуатации современных осциллографов не требуют от оператора никаких особых специальных знаний и опыта. Интерпретация полученной информации может быть легко произведена путем элементарного визуального сравнения снятых в ходе проверки осциллограмм с приведёнными ниже типичными для различных датчиков и исполнительных устройств автомобильных систем управления временными зависимостями.

Параметры периодических сигналов

Каждый, снимаемый при помощи осциллографа сигнал, может быть описан при помощи следующих основных параметров:

• Амплитуда: Разность максимального и минимального напряжений (В) сигнала в пределах периода;
• Период: Длительность цикла сигнала (мсек)
• Частота: Количество циклов в секунду (Гц);
• Ширина: Длительность прямоугольного импульса (мс, мкс);
• Скважность: Отношение периода повторения к ширине (В зарубежной терминологии применяется обратный скважности параметр называемый рабочим циклом, выраженный в %);
• Форма сигнала: Последовательность прямоугольных импульсов, единичные выбросы, синусоида, пилообразные импульсы, и т.п.

Обычно характеристики неисправного устройства сильно отличаются от эталонных, что позволяет оператору легко и быстро визуально выявить отказавший компонент.

Сигналы постоянного тока - анализируется только напряжение сигнала.

Сигналы подобного рода вырабатываются устройствами, представленными на иллюстрациях ниже.

	Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя (ECT)
	Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT)
	Датчик положения дроссельной заслонки (TPS)
	Подогреваемый лямбда-зонд
	Измеритель объемного расхода потока воздуха (VAF)
	Измеритель массы воздуха (MAF)

Сигналы переменного тока - анализируются амплитуда, частота и форма сигнала.

	Датчик детонации (KS)
	Индуктивный датчик оборотов двигателя

Частотно-модулированные сигналы - анализируются амплитуда, частота, форма сигнала и ширина периодических импульсов. Источниками подобных сигналов являются устройства, представленные на иллюстрациях ниже.

	Индуктивный датчик положения коленчатого вала (CKP)
	Индуктивный датчик положения распределительного вала (CMP)
	Индуктивный датчик скорости движения автомобиля (VSS)
	Работающие на эффекте Холла датчики оборотов и положения валов
	Оптические датчики оборотов и положения валов
	Цифровые датчики термометрического измерения массы воздуха (MAF) и абсолютного давления во впускном трубопроводе (MAP)

Сигналы, модулированные по ширине импульса (ШИМ) - анализируются амплитуда, частота, форма сигнала и скважность периодических импульсов. Источниками подобных сигналов являются устройства, представленные на иллюстрациях ниже.

	Инжекторы
	Устройства стабилизации оборотов холостого хода (IAC)
	Первичная обмотка катушки зажигания
	Электромагнитный клапан продувки угольного адсорбера (EVAP)
	Клапаны системы рециркуляции отработавших газов (EGR)

Форма выдаваемого осциллографом сигнала зависит от множества различных факторов и может в значительной мере изменяться. В виду сказанного, прежде чем приступать к замене подозреваемого компонента в случае несовпадения формы снятого диагностического сигнала с эталонной осциллограммой, следует тщательно проанализировать полученный результат.

Напряжение

В цепях постоянного тока амплитуда сигнала ограничивается напряжением питания. В качестве примера можно привести цепь системы стабилизации оборотов холостого хода (IAC), сигнальное напряжение которой никак не изменяется с изменением оборотов двигателя.

В цепях переменного тока амплитуда сигнала уже однозначно зависит от частоты работы источника сигнала, так, амплитуда сигнала, выдаваемого датчиком положения коленчатого вала (CKP) будет увеличиваться с повышением оборотов двигателя.

В виду сказанного, если амплитуда снимаемого при помощи осциллографа сигнала оказывается чрезмерно низкой или высокой (вплоть до обрезания верхних уровней), достаточно лишь переключить рабочий диапазон прибора, перейдя на соответствующую шкалу измерения.

При проверке оборудования цепей с электромагнитным управлением (например, система IAC) при отключении питания могут наблюдаться броски напряжения [4], которыеможно спокойно игнорировать при анализе результатов измерения. Не следует беспокоиться также при появлении таких деформаций осциллограммы, как скашивание нижней части переднего фронта прямоугольных импульсов [5], если, конечно, сам факт выполаживания фронта не является признаком нарушения исправности функционирования проверяемого компонента.

Частота

Частота повторения сигнальных импульсов зависит от рабочей частоты источника сигналов.

Форма снимаемого сигнала может быть отредактирована и приведена к удобному для анализа виду путем переключения на осциллографе масштаба временной развёртки изображения.

При наблюдении сигналов в цепях переменного тока временная развёртка осциллографа зависит от частоты источника сигнала [3], определяемой оборотами двигателя.

Как уже говорилось выше, для приведения сигнала к удобочитаемому виду достаточно переключить масштаб временной развёртки осциллографа.

В некоторых случаях характерные изменения сигнала оказываются развернутыми зеркально относительно эталонных зависимостей, что объясняется реверсивностью полярности подключения соответствующего элемента и, при отсутствии запрета на изменение полярности подключения, может быть проигнорировано при анализе.

<1><2>