Осциллография в диагностике и экспертизах современного автомобиля.
Современное положение дел в автомобилестроении и темпы развития электроники вывели на главенствующее место в диагностическом оборудовании устройства для отображения и обмена информацией со всевозможными электронными блоками - сканеры. Большинство проблем и неисправностей решается и устраняется именно данным типом оборудования, большую помощь в этом оказывает бортовые системы самодиагностики автомобилей. Также стоит отметить встроенные в большинство сканеров от производителей автомобилей и автоэлектронного оборудования алгоритмы ведомой диагностики, позволяющие производить диагностику и ремонт систем специалистам без большого опыта работы. Сложности начинают проявляться, когда в отлаженный механизм поиска неисправностей закрадываются моменты, не отражённые в алгоритмах ведомой диагностики и часто связанные с отклонениями в работе датчиковой аппаратуры, «железа» двигателя, коробки, кузовной электроники и пр. Возникает необходимость оценки правильности параметров (формы, частоты, амплитуды) входных и выходных сигналов блоков управления автомобиля, сравнение правильности поступления во времени сигналов от агрегатов.
Часто для более объективного вынесения решения о необходимости ремонта требуется проведение специальных тестов, отсутствующих в функциях штатного блока управления этим агрегатом. И вот тут на помощь приходит прибор, способный решить эти задачи – осциллограф. Поскольку данный тип приборов представляет собой многочисленное семейство, для начала есть смысл разобраться – чем они отличаются и что для чего предназначается. Осциллограф или мотор-тестер для диагностики и экспертизы? Если проанализировать смысл слов «мотор-тестер», то суть данного устройства заключается в проведении каких-либо тестов с двигателями автомобилей. Действительно, мотор-тестеры имеют набор приспособлений для анализа работы ДВС и поиска неисправностей и могут иметь право на такое название только при условии реальной возможности анализа работы «железа» ДВС. На автомобилях прошлого века с системами зажигания, позволяющими подключение к первичной обмотке катушки (катушек) зажигания, наиболее распространёнными были различные тесты с отключением одного из цилиндров и анализом отклонений частоты вращения коленчатого вала и состава отработанных газов. На современных авто такие измерения невозможно провести по целому ряду причин: недоступность «первички», активное вмешательство системы регулирования холостого хода с электронным дросселем в поддержание оборотов и пр.
Ещё одним способом экспресс-оценки состояния ДВС является измерение тока стартера в момент прокрутки; в мотор-тестерах для этого имеется возможность анализа тока по цилиндрам и в графическом виде. Серьёзным прорывом в диагностических возможностях мотор-тестеров стало появление теста анализа давления в цилиндре при работающем ДВС, это позволяет при минимуме затрат времени на подготовку теста получить массу информации о состоянии «железа» и правильности работы электронных систем управления. Для реализации такой возможности прибор должен иметь градуировку отображения сигнала (развёртку) в градусах поворота коленчатого вала. Подводя краткий итог вышеописанному, можно обозначить основные критерии отличия мотор-тестера от осциллографа: - наличие специализированных датчиков для анализа давления, тока, температуры, высоковольтных сигналов, - наличие специальных развёрток, специально реализованных под работу с данными датчиками (градусы поворота коленчатого вала, величина протекающего тока в соответствии с выбранным диапазоном на токовом датчике (клещах) и пр., - наличие специальных подпрограмм и алгоритмов отображения полученной информации в виде диаграмм, таблиц и пр.
Лабораторный или специализированный осциллограф выбрать для диагностики? Компании, производящие измерительное оборудование, выпускают как универсальные, так и узкоспециализированные осциллографы. В универсальном приборе есть стандартный набор органов управления, характер отображения и обработки информации также унифицирован (для примера можно рассмотреть работу с мультиметрами – что высококачественный, что китайский no-name - все будут иметь примерно одинаковые ручки управления и символы на дисплее…). Данное обстоятельство позволяет без предварительного изучения особенностей интерфейса сразу начать работу с незнакомым прибором. Специализированные осциллографы имеют подобранный под данные измерения диапазон характеристик, позволяющий получать более качественный результат измерений. Для автомобильных осциллографов характерны: - невысокая полоса пропускания для снижения помех от работы системы зажигания, - высокое значение разрядности обработки амплитудных значений входного сигнала (не менее 12 бит), - среднее значение частоты аналого-цифрового преобразования по причине отсутствия в рутинных измерениях очень высокочастотных процессов и позволяющее не увеличивать общую стоимость изделия. Тут необходимо отметить важный аспект, обычно упускаемый из виду при оценке параметров выбираемого осциллографа – как реализована в приборе схемотехника входных сигналов, а именно соединения массы тестовых кабелей с корпусом прибора. Не секрет, что у лабораторных осциллографов массовые точки подключения щупов объединены и гальванически связаны с корпусом прибора. Это упрощает схемотехнику, но подключаться к точкам измерения необходимо, используя одно место в качестве точки массы. Если игнорировать данное требование, то результаты измерений будут некорректны, а в случае ошибочного подключения массового щупа измерительного кабеля к точке измерения с потенциалом – будет короткое замыкание. В специализированных осциллографах массовые щупы измерительных кабелей имеют гальваническую развязку как относительно друг друга, так и относительно корпуса прибора; это позволяет проводить измерения при диагностике в т.ч. при дифференциальном подключении к подлежащим исследованию точкам и не задумываться о возможности повреждения оборудования и автомобиля. Также стоит отметить специально организованные под выбранные задачи входные каскады специализированных осциллографов; это позволяет проводить измерения на автомобиле, не задумываясь – не сгорит ли канал осцилла, если я подключусь после датчика распределительного вала к «первичке» катушки зажигания? В правильно спроектированных осциллографах о таких вещах не беспокоятся…как правило, амплитуды в 500 Вольт достаточно для анализа любых процессов в машине, ну разве что гибриды будут исключением. В приборах, за основу которых взяты лабораторные осциллографы-приставки к ПК, входные каскады как правило низковольтные. Это накладывает ограничение на использование их при измерениях – в каких-то приборах надо использовать делитель, в других – использовать только каналы номер такой-то и такой-то… Всё это свидетельствует об экономии производителя на аппаратной части.
Выводы:
- для более правильного и безопасного использования в диагностике современного автомобиля несомненно удобнее специализированные приборы; их разработчики предусмотрели основные нюансы применения и внесли необходимые изменения в аппаратную и программную части. Результатом становится увеличившаяся стоимость и сложность в понимании интерфейса управления; в каждом конкретном случае необходимо тестировать выбираемый осциллограф на предмет соответствия ставящимся задачам. Размер экрана и реализация аппаратной части осциллографа. Из-за особенностей применения осциллографы выпускаются в трёх основных типах исполнения: - наладонные приборы, это аналоги лабораторных осциллографов, но реализованные в небольшом мобильном корпусе с автономным питанием от встроенного аккумулятора. Размер экрана – в среднем 5 дюймов, разрешение по вертикали 8 Бит, плюсы – можно быстро подойти к автомобилю и подключившись, выполнить измерение за несколько секунд. Данный тип оборудования незаменим для экспресс-диагностики систем автомобиля - исправности датчиков и исполнительных элементов, а по скорости получения измерений аналогичен мультиметру. Основным недостатком является размер экрана и разрешение по вертикали, это не позволяет провести анализ по нескольким каналам одновременно с хорошей детальностью. - лабораторные настольные осциллографы; это приборы, как правило, имеющие питание от сети, экран и функциональность одинакова с наладонными приборами. Привлекательны более низкой ценой, но это оборачивается неудобством в работе. Время при проведении диагностики надо ценить и не разбрасываться им. - приставки к персональному компьютеру, это наиболее распространённый тип оборудования. Возможности ПК в плане хранения, обработки и отображения информации позволяют выводить на экран несколько каналов осциллографа с большой детальностью для анализа синхронизации работы исследуемого агрегата, возможность архивации, сохранения эталонов, обмена осциллограммами и пр. даёт несравнимые преимущества в работе диагноста. Стоит также отметить возможность постоянного обновления ПО и добавления специальных программ анализа информации, собранной с помощью осциллографа. Из недостатков данной реализации основной – неприспособленность обычного компьютера к работе в условиях мастерской, большое количество соединительных проводов, которые имеют свойства за всё цепляться и повреждаться при этом; сложности с гальванической развязкой между ПК и измерительным блоком, а также и с питающей сетью 220 В при работе от неё. Данные аспекты препятствуют выполнению быстрых измерений и требуют вдумчивой подготовки для недопущения ошибок и повреждений средств измерения и автомобиля. Особняком располагаются полноценные мотор-тестеры в виде автономного моноблока с экраном приличных размеров, «наладонными» их назвать как-то затруднительно… Из-за очень большой стоимости данных приборов в продаже их остались один – два варианта, в дальнейшем думаю они вообще исчезнут из продажи по причине полной невостребованности…
Выводы:
- для быстрого получения информации в диагностике или экспертизе при минимальных затратах времени идеально использовать наладонные осциллографы с автономным питанием и стандартными характеристиками; вполне достаточным будет наличие в приборе двух каналов измерения. - для глубокого анализа синхронизации нескольких осциллограмм, работе со специализированными датчиками (давления в цилиндре и пр.), анализа форм сигналов, требующих большого увеличения, курсорных измерений – замене осциллографу на базе ПК нет. Выбор модели будет обусловлен набором датчиковой аппаратуры, удобством интерфейса управления и наличием необходимых развёрток (градусы поворота КВ, частота по оси Y, функция X (Y) и т.д.). - осциллограф-приставка к ПК вполне может справляться со всеми задачами в работе диагностического поста, правда с оговорками в плане удобства работы; наладонный осциллограф не в состоянии решать большинство задач, поэтому необходимость его покупки второстепенна. - настольный лабораторный осциллограф с питанием от сети может рассматриваться лишь как первоначальный этап в комплектовании оборудования для участка диагностики, или служить для работ по ремонту блоков управления и пр.
В комплексе всей этой информации нужно не забывать об уровне подготовки диагноста, который будет использовать то или иное осциллографическое оборудование. Проходить обучение, повышение квалификации и повседневно использовать осциллографию в диагностике и экспертизах систем современного автомобиля – обязательное условия карьерного и профессионального роста диагноста сервисной станции. Пока, к сожалению, этот способ диагностики и экспертиз доступен лишь избранным… Надеюсь, что Вы сможете прикоснуться к методике работы с осциллографом при диагностике или экспертизе систем автомобиля и оценить важность данной статьи…
Специалист Павел (PAwell)