Małe, ale ważne – testujemy czujniki
Nowoczesny samochód zawiera dziesiątki rozmaitych czujników, które – choć zwykle niepozorne – mają bardzo duże znaczenie dla poprawnego funkcjonowania wszystkich układów. Dzięki nim elektroniczne sterowniki uzyskują informacje o funkcjonowaniu poszczególnych komponentów pojazdu i warunkach ich pracy.
Oczywiście nie wszystkie czujniki mają takie samo znaczenie. Jeżeli zawiedzie czujnik temperatury podłączony jedynie do wskaźnika w kabinie, kierowca straci wyłącznie dostęp do danych o temperaturze, ale już awaria czujnika mierzącego temperaturę płynu chłodzącego i przekazującego tę informację do sterownika spowoduje niepotrzebne zwiększenie zużycia paliwa i potencjalny wzrost emisji szkodliwych gazów. Sprawa staje się poważniejsza, jeśli problem dotyczy czujnika ABS – jazda będzie mniej bezpieczna – lub czujnika wału korbowego – jazda stanie się niemożliwa.
Dla większości serwisantów diagnostyka czujników polega na odczycie kodów autodiagnostyki sterownika, a następnie skierowaniu uwagi na elementy, których te kody dotyczą. Idealnie, gdy sygnalizowana usterka pokrywa się z faktycznym niedomaganiem konkretnego czujnika. Gorzej, jeśli kod jest mylący bądź nie jest zgłaszany w ogóle. Niestety stopień skomplikowania algorytmów sterowania przy jednoczesnym braku ich udokumentowania i ogólny pośpiech towarzyszący tworzeniu oprogramowania powodują, że takie przypadki są częste. Typowym rozwiązaniem są w takiej sytuacji pomiary oscyloskopowe. Niestety są one często czasochłonne i nadal brakuje specjalistów, którzy biegle posługują się takim sprzętem w codziennej praktyce. Istnieje wreszcie trzecie rozwiązane – dedykowany tester, który pozwoli przetestować wiele elementów także poza pojazdem. Ten atut może być kluczowy: dobrze jest dowiedzieć się jeszcze przed zamontowaniem czujników ABS w pojeździe i jazdą testową, że generują one inną niż wymagana liczbę impulsów lub nie są właściwego typu. Oczywiście żadna metoda diagnostyczna stosowana w izolacji (tester diagnostyczny, oscyloskop, multimetr, tester podzespołu) nie sprawdzi się w 100% przypadków. Dlatego najlepsze rezultaty w praktyce osiągają ci, którzy nauczyli się łączyć wymienione techniki. Poniżej przedstawiono kilka przykładów, jak może wyglądać diagnostyka wybranych czujników przy użyciu dedykowanego narzędzia. Do testów wykorzystano urządzenie QST-5 produkcji DeltaTech Electronics.
Tester QST-5 wraz z testowanym czujnikiem. Źródło: DeltaTech ElectronicsCzujnik położenia przepustnicy
Typowym przykładem potencjometrycznego czujnika położenia są elementy stosowane w przepustnicach. Są zwykle zintegrowane z napędem, stanowiąc serwomechanizm ustawiający położenie klapki przepustnicy. Bez sprawnego czujnika podzespół nie może poprawnie pracować. Czujniki tego typu ulegają zużyciu po wykonaniu wielu tysięcy ruchów, najczęściej w pobliżu typowych pozycji (np. charakterystycznych dla biegu jałowego). Są to punkty, w których najłatwiej o przetarcie ścieżki potencjometru. Aby wykonać test, podłączamy tester QST-5 do wyprowadzeń odpowiadających badanemu czujnikowi. Można posłużyć się znajomością wyprowadzeń komponentu lub skorzystać z funkcji automatycznego wykrycia wyprowadzeń. Jeżeli nic nie wiemy o układzie połączeń, a komponent ma 6 lub 8 pinów, korzystamy z trybu pomiarów elektrycznych i szukamy potencjometru, sprawdzając kolejne wyprowadzenia. Mając podłączone trzy końcówki testera do konkretnego potencjometru, rozpoczynamy test, wybierając z menu listy czujników „Przepustnica”, a następnie – tryb automatyczny.
Po chwili możemy zacząć test: obserwujemy wartość wyjściową sygnału z czujnika. Następnie płynnie poruszamy elementem i sprawdzamy, czy wartości pokazane na wykresie równie płynnie się zmieniają. Dzięki dużej częstotliwości próbkowania i przyjętemu algorytmowi wyświetlania niewielki wykres na ekranie jest bardzo czuły nawet na krótkotrwałe wahania sygnału. Możemy więc sprawdzić nie tylko minimum i maksimum sygnału, ale także wykryć miejsca przetarcia ścieżki – sygnał w takich miejscach jest niestabilny. W elementach krytycznych dla bezpieczeństwa (np. przepustnica) czujnik zwykle jest zdublowany, więc konieczne będzie powtórzenie czynności dla drugiego potencjometru.
Testowany moduł przepustnicy. Źródło: DeltaTech ElectronicsCzujnik ABS
Do poprawnego pomiaru prędkości obrotowej koła niezbędny jest nie tylko działający czujnik ABS, ale także nieuszkodzony pierścień nadajnika impulsów. Każdy z tych elementów w pewnym zakresie da się sprawdzić niezależnie: mając odpowiedni tester, czujnik da się sprawdzić, przesuwając przed dowolnym pierścieniem magnetycznym. Istnieją także dedykowane rozwiązania umożliwiające uwidocznienie rozmieszczenia biegunów magnetycznych na pierścieniu. Jednak najlepszą metodą jest sprawdzenie konkretnego czujnika ze współpracującym pierścieniem w takim położeniu, w jakim będą pracować. Przykładowo, w modelu VW Passat B7 liczba biegunów na pierścieniu nadajnika wynosi 86. Po podłączeniu testera liczba ta powinna zostać potwierdzona zliczonymi impulsami podczas pełnego obrotu koła. Rozbieżności mogą wynikać z uszkodzenia pierścienia magnetycznego lub zastosowania elementu wadliwego bądź przeznaczonego do innego pojazdu. Kompletny brak wykrytych impulsów to najczęściej wynik umiejscowienia pierścienia magnetycznego po przeciwnej stronie łożyska niż czujnik. Mając możliwość sprawdzenia elementu poza samochodem, możemy wykryć potencjalny problem jeszcze przed jazdą testową.
Czujnik zużycia klocków hamulcowych
Temat testowania czujników nie dotyczy wyłącznie pojazdów osobowych. Kolejny przykład to czujnik stosowany w układach hamulcowych pojazdów ciężarowych. Zadaniem czujnika zużycia klocków hamulcowych jest dostarczanie informacji o procentowym stopniu zużycia klocków w konkretnym zacisku hamulcowym. Taki czujnik nie tylko sygnalizuje konieczność wymiany elementów ciernych, ale także umożliwia bieżące monitorowanie i równoważenie zużycia klocków na poszczególnych osiach dzięki systemowi EBS. W zakresie ok. 6 obrotów osi czujnika obserwujemy stopniową zmianę sygnału odpowiadającą zakresowi od 0 do 100% zużycia. Wskazania procentowej wartości zużycia dokonuje tester na podstawie mierzonego napięcia. W naszym przykładzie (zacisk pochodzi z pojazdu produkcji koncernu Daimler) wartości 0% odpowiada napięcie o wartości 1 V. W tym położeniu powinien znaleźć się czujnik po każdej wymianie klocków hamulcowych.
| Warto wiedzieć |
|---|
| Efekt Halla |
| Zjawisko zostało odkryte w 1879 roku przez Edwina Halla i nazwane od jego nazwiska. To on udowodnił, że w przewodzie umieszczonym w polu magnetycznym elektrony zmieniają kierunek biegu pod wpływem tego pola. Ich bieg jest odginany prostopadle do kierunku przepływu prądu i pola magnetycznego. Powoduje to powstanie dodatkowego napięcia zwanego napięciem Halla. Ten efekt jest szczególnie silny w niektórych półprzewodnikach. Jest również wykorzystywany w technice produkcji czujników. Koło zębate z magnesami powoduje zmianę pola magnetycznego w czujniku. Ta jest wykrywana przez elektronikę sterującą i zamieniana na sygnał o charakterystyce prostokątnej. Napięcie sygnału jest o około 0,8 V niższe od napięcia zasilania. Czujniki Halla mają zazwyczaj 3 styki oznaczone następująco: (+) – zasilanie, (0) – napięcie sygnałowe, (-) – masa. Czujniki Halla znajdują się nie tylko w silniku. Mają one zastosowanie także jako czujniki pozycji siedzeń, położenia szyby zamykanej elektrycznie czy zwinięcia pasa bezpieczeństwa. |
Czujnik MAP
Ostatni przykład ilustruje problem użycia niewłaściwej części. Serwisant podjął decyzję o wymianie czujnika MAP w pojeździe Subaru Forester 2.0D. Okazało się, że na dostawę pasującego elementu trzeba czekać kilka dni. Kreatywny pracownik postanowił wypróbować wizualnie identyczny czujnik, który zalegał w magazynie po tym, jak jego podmiana w innym samochodzie nie przyniosła poprawy. Po podłączeniu testera okazało się, że mimo zgodnych wyprowadzeń czujnik ma inną charakterystykę działania. Kandydat na zamiennik przy ciśnieniu atmosferycznym generował napięcie 3,61 V i osiągał 4,75 V już przy zwiększeniu ciśnienia o niecałe 0,4 bara. Oryginalny czujnik był przystosowany do pracy w dwulitrowym doładowanym silniku Diesla; powinien mieć zatem zakres obejmujący nadciśnienie wynikające z pracy turbiny. Badana część nie nadawała się do takich warunków. Po sprawdzeniu oznaczeń element okazał się czujnikiem pochodzącym z silnika Toyoty Aygo 1.0 – jednostki benzynowej pozbawionej doładowania. To, co łączyło czujniki, to producent i identyczna obudowa. Na szczęście niewłaściwy czujnik nie trafił pod maskę.
Te niemal identyczne czujniki MAP mierzą zupełnie inne zakresy ciśnień. Źródło: DeltaTech ElectronicsWłaściciele serwisów nie zawsze zdają sobie sprawę, ile roboczogodzin tracą ich pracownicy przez niepotrzebne operacje demontażu i montażu sprawnych elementów „na próbę”. Budowa nowoczesnych jednostek napędowych często nie zapewnia komfortowego dostępu do poszczególnych czujników. A każdy taki zabieg to dodatkowe ryzyko uszkodzeń innych elementów.
Narastający kryzys gospodarczy stawia całą branżę motoryzacyjną w obliczu jeszcze większych wyzwań. Ograniczenia ekonomiczne i konieczność utrzymania w ruchu coraz starszych pojazdów rodzą wiele problemów. Jednym z nich jest użycie części pochodzących z demontażu. Używając podzespołów z rynku wtórnego, trzeba szczególnie zwracać uwagę na ich stan. Dodatkowe narzędzia i wiedza są w tym przypadku bardzo pomocne. W przeciwnym razie zyski mogą okazać się pozorne, a klient zamiast oszczędzić, zapłaci więcej.
Należy oczekiwać, że w niepewnych dla branży czasach większe inwestycje w wyposażenie warsztatu będą zapewne odsuwane na przyszłość. Jednak warto rozważyć przystępne cenowo narzędzia, które mogą być dodatkowym atutem w warunkach zaostrzającej się konkurencji. W tym przypadku sprzęt to tylko część sukcesu – kluczowa jest wiedza, jak go efektywnie używać. Wykorzystanie dostępnego czasu na zdobycie nowych kompetencji chociażby w formie szkoleń on-line czy przez zapoznanie się z materiałami udostępnianymi w formie elektronicznej może stać się świetną inwestycją, która szybko przyniesie konkretne efekty.
O Autorze
