webdonsk.ruИндукционная линейка для диагностики двигателя своими руками
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 09.09.2024
Самодельные осциллографы перестают быть редкостью по мере развития микроконтроллеров. И естественным образом возникает потребность в щупе для него. Желательно со встроенным делителем. Некоторые из возможных конструкций рассмотрены в данной статье.
Щуп собран на отрезке фольгированного стеклотестолита и помещен в металлическую трубку, выполняющую роль экрана. Чтобы не вызывать аварийных ситуаций, когда и если щуп падает на включенное испытуемое устройство, трубка покрыта термоусадкой. Без покрытия заготовка выглядит вот так:
Щуп в разобранном виде:
Конструкции могут быть разными. Просто нужно учитывать некоторые вещи:
- Если выполняете щуп без делителя, т.е. он не содержит в себе больших сопротивлений и переключателей, т.е. элементов подверженных электромагнитным наводкам, то целесообразно экранированный провод щупа протягивать до самой иглы. В этом случае дополнительная экранировка элементов вам не понадобится и щуп можно выполнять из любого диэлектрика. Например использовать один из щупов для тестера.
- Если в щупе выполнен делитель, то когда вы берете его в руки, вы неизбежно будете увеличивать наводки и помехи. Т.е. потребуется экранировка элементов делителя.
В моем случае соединение трубки с экраном (точнее с обратной стороной стеклотестолита) выполнено припаиванием пружинки на тектолит, которая и создает контакт между экраном и платой щупа.
Подбор провода
Отдельного упоминания заслуживает подбор провода. Правильный провод выглядит так:
Миниджек 3,5 мм расположен рядом для масштаба
Правильный провод представляет из себя более-менее обычный экранированный провод, с одним существенным отличием – центральная жила у него одна. Очень тонкая и выполнена из стальной проволоки, а то и проволоки с высоким удельным сопротивлением. Почему именно так поясню немного позже.
Такой провод не сильно распространен и найти его достаточно непросто. В принципе, если вы не работаете с высокими частотами порядка десятка мегагерц, особой разницы, использовав обычный экранированный провод, вы можете и не ощутить. Встречал мнение, что на частотах ниже 3-5 МГц выбор провода не критичен. Ни подтвердить, ни опровергнуть не могу – нет практики на частотах выше 1 МГц. В каких случаях это может сказываться тоже скажу позже.
И важно понимать, чем ниже собственная емкость изготовленного щупа, тем лучше. Это связано с тем, что когда вы подключаете щуп к исследуемому устройству, вы тем самым подключаете дополнительную емкость.
Если подключаете напрямую на выход логического элемента либо в ИБП, т.е. к достаточно мощному источнику сигнала, имеющему достаточно малое собственное сопротивление, то все будет отображаться нормально. Но если в цепи есть значительные сопротивления, то емкость щупа будет сильно искажать форму сигнала, т.к. будет заряжаться через это сопротивление. А это означает, что вы уже не будете уверены в достоверности осциллограммы. Т.е. чем ниже собственная емкость щупа, тем шире диапазон возможных применений вашего осциллографа.
Принципиальные схемы щупов
Собственно схема щупа, которую я применил, предельно проста:
Это делитель на 10 для осциллографа с входным сопротивлением 1 мегом. Сопротивление лучше составить из нескольких, соединенных последовательно. Переключатель просто замыкает напрямую добавочное сопротивление. А подстроечный конденсатор позволяет согласовать щуп с конкретным прибором.
Пожалуй вот более правильная схема, которую стоило бы рекомендовать:
Она явно лучше по допустимому напряжению, так как пробивное напряжение резисторов и конденсаторов СМД обычно принимают за 100 вольт. Встречал утверждения, что они выдерживают и 200-250 вольт. Не проверял. Но если вы исследуете достаточно высоковольтные цепи, стоит применить именно такую схему.
Я ее никогда не делал, рекомендаций по настройке (подбору конденсаторов С2, С3, С4) дать не могу.
Немного обещанной теории
Емкость прямо пропорциональна площади проводников и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Там еще есть коэффициент, но для нас это не важно сейчас.
Имеем два проводника. Центральная жила и экран провода. Расстояние между ними определяется диаметром провода. Площадь экрана сильно снизить не получится. Да и не надо. Остается снижать ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЖИЛЫ.
Т.е. снижать ее диаметр насколько это технически целесообразно без потери механической прочности.
Ну а чтобы повысить эту самую прочность при уменьшении диаметра надо выбрать материал попрочнее.
Провод можно представить так:
Распределенная емкость по длине провода. Ну а чем больше будет удельное сопротивление материала центральной жилы, тем меньшее влияние соседние участки (соседние емкости) будут оказывать друг на друга. Поэтому целесообразен провод с высоким удельным сопротивлением. По этой же самой причине нецелесообразно делать провод щупа слишком длинным.
Разъемы рассматривать не буду. Лишь скажу, что оптимальным для осциллографа считаю разъемы BNC. Они чаще всего и применяются. Миниджек, аудиоразъем я бы применять не рекомендовал (хотя сам применяю, в силу того, что не использую осциллограф в цепях со значительными напряжениями). Он опасен. Дернули провод при проведении исследований цепей с хорошим напряжением. Что происходит далее? А далее миниджек, скользя по гнезду, может вызвать замыкание. И даже если в силу разных причин ничего не произошло, на самом миниджеке будет присутствовать это напряжение. А если он упадет к вам на колени? А там открытый центральный контакт и земля рядом.
Лето, жарко, любите работать в трусах? Выбирайте BNC (не реклама). BNC тем и хорош. Его не выдернешь просто так. А даже если и случилось – он закрытый. Ничего опасного произойти не должно, то что в трусах, не пострадает))
Щуп № 2
Он хорош тем, что его можно вставить так:
Или вот так, ему безразлично, он свободно крутится.
Устроен он примерно так:
Единственное, что на нем еще будет сделано. Отверстие для выхода провода земли из щупа будет залито каплей термоклея, чтобы сложнее было вырвать его при случайном рывке и провод будет зафиксирован в рукоятке отрезком спички, заточенным под пологий клин.
На что стоит обратить внимание: Экран доходит почти до самого наконечника. Не должно быть под пальцами значительного по площади открытого участка центральной жилы, иначе вы будете любоваться наводками с рук на дисплее ослика.
Специально для сайта Радиосхемы - Тришин А.О. Г. Комсомольск-на Амуре. Август 2018 г.
Форум по обсуждению материала САМОДЕЛЬНЫЙ ЩУП ДЛЯ ОСЦИЛЛОГРАФА
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.
Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
Мда. по теме. Походу у кого-то латералов - куры не клюют. @vitj , а твоя симуляция учитывает, что у них исток на корпусе? Нет, тогда накой хер ты лезешь с этим в сотни килогерц- мегагерцы?
@Костя Замякин , помогаю: идёшь на Авито и за 7-9 тыр. покупаешь новую пару этих китайцев. Наслаждаешься их "др-пум"-звуком, а свои тем временем ремонтируешь(если найдёшь-таки динамики). Затем, накрасив губы своим вылеченным Соло-7, выставляешь их туда, где взял себе новую пару. Цена вопроса - пересылка новой пары с Авито, которая компенсируется тем, кто купит вылеченную тобой "новую пару"(для него это будет тоже новая Микролаб Соло-7)
Получение осциллограмм системы зажигания
Это, пожалуй, один из самых главных аспектов применения мотортестера. Система зажигания бензинового двигателя играет важную роль в обеспечении нормального протекания рабочего процесса и малейшие неполадки в ней приводят к перебоям в работе мотора, падению мощности и экологических показателей. Поэтому контроль функционирования системы зажигания занимает одно из первых мест в перечне диагностических процедур.
Анализ осциллограмм системы зажигания и проявление характерных дефектов на осциллограммах рассмотрены в разделе, посвященном этим системам. Здесь же будут освещены вопросы подключения мотортестера и методики получения осциллограмм.
Для снятия осциллограмм высокого напряжения служат входящие в комплект мотортестера специальные датчики. Они могут быть двух типов, различающихся принципом действия и соответственно, конструкцией: емкостные и индуктивные.
Индуктивный датчик чаще всего служит для синхронизации мотортестера по высоковольтному импульсу первого цилиндра, хотя может применяться и как датчик для снятия осциллограммы в системах зажигания типа СОР.
Таким образом, любые изменения тока в проводе преобразуются в напряжение на обмотке, которое и является выходным сигналом датчика. Формирование напряжения на выходе датчика обусловлено явлением электромагнитной индукции при изменении магнитного поля.
Емкостный датчик конструктивно представляет собой изолированные металлические пластины, которые образуют с токоведущей жилой высоковольтного провода конденсатор. Снятие сигнала происходит за счет емкостной связи между пластинами датчика и жилой провода. Именно такие датчики в большинстве приборов используются в качестве измерителей при работе с системами зажигания с высоковольтными проводами – классической и системой типа DIS. Для снятия осциллограмм системы СОР применяют емкостные датчики другой конструкции.
Главное их отличие в том, что сигнал снимается за счет емкости между экранированными изолированными обкладками датчика и вторичной обмоткой катушки. Существует большое количество конструкций таких датчиков, зависящих от конструкции катушки системы зажигания и способа ее установки на двигатель. Так или иначе, но работа всех датчиков этого типа основана на изменении электрического поля, в отличие от датчиков индуктивных, использующих поле магнитное.
Оба типа датчиков – и емкостные, и индуктивные – используются в качестве сигнальных при снятии осциллограмм в системе СОР. Нужно понимать, что получаемые с их помощью осциллограммы могут иметь очень различный вид. Это обусловлено разным принципом действия датчиков. Возможна даже ситуация, когда датчик одного типа оказывается вообще неспособным создать хоть сколько-нибудь реальную осциллограмму, в то время как датчик другого типа отобразит осциллограмму вполне правдоподобную. Повторим, речь идет о системе СОР.
Подключение мотортестера для снятия осциллограмм высокого напряжения
Последовательность подключения измерительных датчиков к системам различных типов значительно отличается, поэтому рассмотрим три разновидности систем, которые можно встретить на современных бензиновых двигателях.
Это системы:
- классическая с механическим распределителем;
- система типа DIS;
- система типа СОР.
Подключение к классической системе с механическим распределителем высокого напряжения показано на рисунке:
Синхронизирующий датчик первого цилиндра устанавливается на высоковольтный провод первого цилиндра, измерительный датчик – на центральный провод между катушкой зажигания и распределителем. Такое подключение обеспечивает отображение импульсов высокого напряжения одновременно всех четырех цилиндров, а синхронизация осуществляется по импульсу первого цилиндра.
Возникает вопрос: можно ли подключить измерительный датчик непосредственно к проводу интересующего нас цилиндра и снять осциллограмму с него?
Да, можно, но нужно понимать, что из-за дополнительного искрового зазора между бегунком и крышкой распределителя после угасания искры измерительный датчик оказывается фактически отключенным от катушки зажигания. Указанное явление приводит к исчезновению на осциллограмме затухающих колебаний, характеризующих исправность катушки.
Подключение мотортестера к системе типа IIA выполняется аналогично классической, с установкой датчика первого цилиндра на соответствующий провод. Отличие в том, что для снятия осциллограммы необходимо поднести измерительный датчик к хорошо различимому на крышке высоковольтному выводу катушки зажигания. Как показывает практика, этого вполне достаточно для получения стабильной осциллограммы напряжения на катушке с характерными затухающими колебаниями после угасания искры.
Рассмотрим подключение датчиков мотортестера к системе типа DIS. Она отличается применением катушек зажигания с двумя высоковольтными выводами. В большинстве случаев катушки объединены один блок, а высокое напряжение подводится к свечам непосредственно от катушек по проводам.
В такой системе зажигания искрообразование происходит одновременно в двух цилиндрах, при этом полярность импульсов на свечах пары цилиндров оказывается противоположной. Учитывая все вышесказанное, нетрудно прийти к заключению: измерительные датчики мотортестера при работе с системой DIS устанавливаются на каждый высоковольтный провод, при этом необходимо соблюдать полярность. Как и в случае классической системы, на провод первого цилиндра устанавливается синхронизирующий датчик.
Измерительные датчики разной полярности, как правило, помечены разным цветом. Сама процедура определения полярности зависит от конструкции мотортестера и описана в руководстве к конкретному прибору.
Для проведения диагностики системы DIS по первичному напряжению необходимо снять осциллограммы напряжения на первичных обмотках катушек, подключив к их выводам щупы мотортестера в режиме измерения напряжения до 500В. Синхронизацию при этом можно использовать как от датчика первого цилиндра, так и любую другую, например, по ДПКВ. Следует заметить, что в корпус катушки может быть встроен силовой каскад управления первичной обмоткой. В таком случае диагностика по первичному напряжению становится невозможной.
Снятие осциллограммы в случае систем типа СОР имеет свои особенности. Данная система характеризуется тем, что каждая свеча обслуживается собственной (индивидуальной) катушкой зажигания. В зависимости от конструкции индивидуальные катушки можно разделить на два типа – компактные и стержневые.
Помимо этого встречаются конструкции, где индивидуальные катушки объединены в модуль по две, три или четыре:
Так как каждая свеча двигателя обслуживается собственными катушкой и коммутатором, можно говорить о том, что каждый цилиндр имеет собственную систему зажигания. Поэтому диагностика СОР-систем зажигания сводится к последовательной проверке каждой ее части.
Для проведения диагностики по первичному напряжению нужно снять его осциллограмму, подключив один из каналов в режиме изменения напряжения до 500В к управляющему выводу первичной обмотки.
Если индивидуальная катушка содержит встроенный коммутатор, то управляющий вывод находится внутри корпуса катушки и оказывается недоступным для подсоединения к нему щупов мотортестера. Это делает невозможным проведение диагностики по первичному напряжению и ее проводят по вторичному напряжению с применением накладных СОР-датчиков емкостного или индуктивного типов различных конструкций.
Применение емкостного датчика предпочтительно, так как полученная с его помощью осциллограмма более точно повторяет форму напряжения во вторичной цепи диагностируемой системы зажигания. Временные параметры осциллограммы (продолжительность накопления энергии, момент высоковольтного пробоя, время горения искры), полученной при помощи емкостного датчика, точно соответствуют действительности.
Но амплитудные значения напряжений пробоя и горения оценивать нельзя: они сильно зависят от расстояния между чувствительной поверхностью датчика и вторичной обмоткой катушки – чем меньше это расстояние, тем больше амплитуда сигнала. К сожалению, применение такого датчика становится невозможным в случае, если создаваемое вторичной обмоткой электрическое поле экранировано конструктивно.
В такой ситуации применяется датчик индуктивного типа. Чаще всего он требуется при работе с индивидуальными катушками стержневого типа либо модулями из нескольких индивидуальных катушек. При установке датчика следует выбрать такое его положение относительно сердечника исследуемой катушки зажигания, при котором будет наблюдаться максимальная амплитуда осциллограммы.
Как и в случае применения емкостного датчика, возможен корректный анализ лишь временных параметров осциллограммы. Амплитудные же значения оценивать опять-таки нельзя: они сильно зависят от взаимного положения датчика и катушки, а также от особенностей их конструкции.
Следует отметить, что получение осциллограммы с применением накладных СОР-датчиков обоих типов в отдельных случаях представляет собой занятие достаточно творческое. Большое разнообразие конструкций индивидуальных катушек разных производителей заставляет искать методы снятия осциллограмм с использованием сначала датчиков сначала одного типа, затем другого, поиском удачного взаимного положения катушки и датчика.
Так или иначе, получить более или менее пригодную для анализа осциллограмму удается в большинстве случаев. Отдельные ее участки, вроде накопления энергии, могут оказаться сильно искаженными вследствие конструктивных особенностей катушки. В этом случае имеет смысл сравнительный анализ осциллограмм катушек разных цилиндров. Как правило, исправные катушки имеют осциллограммы одинаковой или очень сходной формы. Если же форма напряжения одной из катушек заметно отличается от других, можно говорить о наличии дефекта и проводить более детальную проверку.
Краткий итог
Для работы с системами зажигания применяются два типа датчиков: емкостные и индуктивные. Классическая система с механическим распределителем: синхронизирующий датчик устанавливается на провод первого цилиндра, измерительный – на центральный провод. Система типа DIS: синхронизирующий датчик устанавливается на провод первого цилиндра, измерительные датчики – на провода всех цилиндров с соблюдением полярности. Система типа СОР: используется накладной емкостный или индуктивный датчик, анализ осциллограмм возможен методом сравнения, амплитудные значения оценивать нельзя.
Режимы отображения осциллограмм системы зажигания
Переключение режимов отображения осуществляется тем или иным способом и зависит от конкретного прибора. Разные режимы отображения облегчают анализ различных характеристики осциллограмм; рассмотрим их по порядку.
1. Парад
Сигналы от каждого из цилиндров отображаются на одной горизонтальной линии в количестве и последовательности, соответствующей порядку работы цилиндров данного двигателя. Например, 1-3-4-2. Этот режим удобен для сравнения значений напряжения пробоя и горения в разных цилиндрах, а также для покадрового визуального контроля осциллограммы процесса искрообразования.
2. Расширенный парад
Режим аналогичен предыдущему, с той лишь разницей, что программой искусственно расширен участок горения искры. При этом не отображается участок, соответствующий накоплению энергии в катушке. Данный режим удобен для более тщательного визуального контроля формы осциллограммы процессов искрообразования одновременно во всех цилиндрах.
3. Растр
Этот режим позволяет очень эффективно сравнивать длительность накопления, горения искры и затухающих колебаний в катушке, а также производить сравнительный анализ формы осциллограмм этих процессов в разных цилиндрах. Осциллограммы на экране отображаются друг над другом на горизонтальных линиях. Их количество и последовательность опять же соответствуют количеству и порядку работы цилиндров двигателя.
4. Наложение
Осциллограммы процессов искрообразования всех цилиндров отображаются на одной горизонтальной линии, наложенными друг на друга. Этот режим позволяет визуально оценить степень корреляции формы осциллограмм в различных цилиндрах и сделать соответствующие выводы.
Подобные устройства, наверное, где-то можно купить. Но с паяльником я дружен, мысли в голове ещё есть. Так что решил не покупать, а придумать и изготовить самостоятельно. Тем более, всё делал "под себя". А это важно.
1. Устройство для проверки производительности форсунок и регуляторов холостого хода
Тут "два в одном". Внешний вид простой:
Левая половина (DUTY IAC) отвечает за проверку регуляторов ХХ типа Toyota со встроенным электронным регулятором управления (по ШИМ). С помощью регулятора (ручки) можно изменять степень открытия шторки, тем самым проверяя работоспособность регулятора.
Правая половина – проверка форсунок на работоспособность, кроме того, можно сделать т.н "топливный баланс": выбираем время открытия форсунки и частоту открытия в ms.
Разъемы для подключения проверяемых источников:
2. Четырёхканальный индикатор полярности
Четырёхканальная "контролька" позволяет наблюдать "плюс-минус", может использоваться для проверки как плюсового, так и минусового потенциала в различных цепях. Очень удобно при проверке регулятора ХХ.
Стабильно помогает при "быстрой диагностике". Устройство давно окупило то время, которое было затрачено на его изготовление.
3. Генератор прямоугольных импульсов с мощным транзистором на выходе
Данным устройством можно проверять спидометры, тахометры и другие оконечные устройства, которые имеют "прямоугольный выход, так называемый "меандр" на выходе. Работает как эмулятор этих датчиков.
Мощный транзистор позволяет проверять катушки зажигания как со встроенным транзистором, так и без него.
Маркировку используемого транзистора видно на фото:
4. Источник питания 0-5 вольт
Предназначен для регулирования напряжения от нуля до пяти вольт. Можно подать требуемое напряжение на, например, датчик расхода воздуха или TPS и посмотреть, как оконечное устройство будет реагировать на изменение напряжение и тем самым понять, исправен ли датчик или неисправен.
Читайте также: