Jak prawidłowo mierzyć oscyloskopem cz. 2.
W poprzedniej części artykułu przedstawione zostały kryteria wyboru oscyloskopu dla warsztatu samochodowego i omówione niezbędne akcesoria oraz aspekty techniki pomiarowej. Warto jednak zobrazować praktyczne korzyści wynikające z używania tego przyrządu, konfrontując czynności diagnostyczne realizowane z jego użyciem oraz bez niego.
Zastosowanie oscyloskopu w obszarze elektroniki samochodowej możemy podzielić na kilka kluczowych obszarów do których należą:
– badania przebiegu sygnałów czujników i analiza pracy elementów wykonawczych,
– testowanie pracy poszczególnych sterowników pojazdu (sygnały wyjściowe),
– monitorowanie działania magistrali danych w pojeździe np. CAN, LIN,
– współpracę oscyloskopu z czujnikami ciśnienia/podciśnienia umożliwiającą ocenę stanu technicznego silnika.
Główną rolą oscyloskopu w procesie diagnostyki jest wykorzystanie go do badania przebiegu sygnałów z podzespołów, których nieprawidłowości zarejestruje wcześniej „podpięty” tester diagnostyczny. Oczywiście nieprawidłowości te nie muszą wynikać jednoznacznie z usterki badanego sensora, gdyż częstym powodem są uszkodzenia samej instalacji elektrycznej (przewody, złącza). Warto zauważyć, że istnieją obszary diagnostyki, w których niezbędne jest wykorzystanie oscyloskopu z uwagi na charakterystykę sygnałów, jakie to urządzenie może przechwycić. Do takich obszarów należą magistrale wymiany danych typu CAN, gdzie kluczowe staje się analizowanie poziomu sygnałów CAN high i CAN low wymienianych pomiędzy poszczególnym sterownikami (ilustracja 1).
Zauważmy, że diagnostyka sygnałów magistrali CAN w oparciu o pomiary miernikiem cyfrowym jest praktycznie niemożliwa, a multimetr możemy wykorzystać jedynie do sprawdzenia zwarcia z masą czy plusem lub też wykonując pomiar oporności rezystora obciążającego.
Kolejnym obszarem, w którym oscyloskop może okazać się niezbędnym przyrządem, jest monitorowanie sygnałów cechujących się zmienną amplitudą i bardzo krótkim czasem trwania impulsu. Do tej kategorii zaliczamy analizowanie przebiegów z czujników położenia wału/wałka rozrządu (ilustracja 2), wtryskiwaczy paliwa, czujników prędkości obrotowej kół pojazdu, pomiar tętnień napięcia alternatora itp. Konwencjonalny miernik cyfrowy nie będzie w stanie zarejestrować szybkich zmian napięcia, przez co w przypadku diagnostyki wymienionych podzespołów staje się całkowicie bezużyteczny.
Dobrym przykładem okazuje się pomiar napięcia ładowania wykonywany na styku B+ konwencjonalnego alternatora. Stosując uniwersalny multimetr, odczytamy z jego ekranu aktualną wartość napięcia ładowania, będącą wartością chwilową i uśrednioną. Ten sam pomiar wykonany za pomocą oscyloskopu pozwoli ocenić stan uzwojenia alternatora i kondycję mostka prostowniczego. Wszystkie te parametry możemy odczytać, analizując otrzymany oscylogram (ilustracja 3).
Co więcej, w niektórych przypadkach możliwe jest zdiagnozowanie stanu dwumasowego koła zamachowego, gdyż napięcie generowane za pośrednictwem alternatora będzie uzależnione od jego napędu (przekładnia pasowa) i cechować się będzie pewną oscylacją. Oscylacja ta może mieć różne przebiegi i być wynikiem uszkodzenia koła dwumasowego. Oczywiście tak wnikliwa analiza wymaga dużego doświadczenia, ale ten czynnik jest właśnie kluczowy w obsłudze oscyloskopu – to przyrząd, który wymaga od nas nieustannej techniki doskonalenia jego zastosowania.
Należy zwrócić uwagę, że w niektórych przypadkach użycie oscyloskopu pozwoli zaoszczędzić czas i wstępnie ukierunkować diagnostykę. Załóżmy, że mamy do czynienia z typowym przypadkiem braku możliwości uruchomienia silnika wielocylindrowego. Rozrusznik obraca wałem korbowym, jednak nie powoduje to żadnej reakcji. Jeżeli będziemy podejrzewać uszkodzenie typowo mechaniczne (powodujące utratę ciśnienia sprężania), to aby wyeliminować taką ewentualność, należy sprawdzić ciśnienie sprężania w poszczególnych cylindrach. Czynność ta może być w przypadku współczesnych silników bardzo pracochłonna, gdyż będzie wymagała zdemontowania wielu podzespołów.
Jednakże podłączenie oscyloskopu i zarejestrowanie spadku napięcia w momencie rozruchu jednostki napędowej może przynieść wiele ciekawych informacji. Pojawienie się charakterystycznych punktów na uzyskanym przebiegu może świadczyć o oporze, jaki stawia rozrusznik (spadki napięcia) wobec narastającego ciśnienia sprężania. Idąc tym tropem, jesteśmy w stanie wstępnie ustalić, że powodem braku możliwości uruchomienia silnika nie jest usterka związana z utratą sprężania w silniki i zaoszczędzić czas, który zostałby stracony na pomiar ciśnienia sprężania. Dodatkowo, gdy będziemy dysponować oscyloskopem dwukanałowym, to porównując przebiegi z czujnika wału korbowego i czujnika wałka rozrządu, możemy sprawdzić, czy nie doszło do przestawienia faz rozrządu. Warto mieć również dostęp do bazy danych wzorcowych oscylogramów, co umożliwi nam porównanie otrzymanych wyników. Rozsądnie jest również tworzyć własną bazę i rejestrować przebiegi, gdy dane układy pracują prawidłowo. W przyszłości umożliwi to znacznie szybszą identyfikację analizowanego sygnału.
Powyższe przykłady doskonale obrazują, że właściwe zastosowanie oscyloskopu pozwala na uzyskanie szybszej diagnostyki i uniknięcie problemów z reklamacją usługi.
