Применение осциллографа в автомобильной диагностике Часть 4
Применение осциллографа в автомобильной диагностике.
Часть 4: Выбор осциллографа
В этой части мы рассмотрим, как работает осциллограф и на какие параметры стоит обращать внимание при его выборе. Основная задача - не научить пользоваться этим прибором и проводить анализ полученных осциллограмм, ибо это лучше делать при очном обучении под руководством опытного наставника. А дать информацию тем, кто не знает, что такое осциллограф или только планирует его приобретение, какую пользу он может принести при поисках дефектов в современных автомобилях. А также помочь им выбрать наиболее подходящий для них прибор. Кроме того,цикл этих статей рекомендован к изучению перед началом обучения в Школе Автомобильной диагностики ИнжекторКар.
Продолжение. Начало смотри:
- Часть 1. Осциллограф.
- Часть 2. Мотортестер.
- Часть 3. Использование осциллографа для диагностики дизельных двигателей.
На какие параметры следует обратить внимание при выборе осциллографа?
Главным параметром при выборе приборов этого типа, безусловно, является параметр "частота дискретизации". Что это, и какое ее значение можно считать достаточной для реальной работы? Для ответа на этот вопрос нужно определиться, какие сигналы и главное - какой частоты должен отображать выбранный вами прибор.
В отличие от электронно-лучевых (аналоговых) осциллографов, непрерывно перемещающих луч по экрану, современные цифровые осциллографы работают немного по-другому. В какой-то момент времени они фиксируют напряжение на своем входе, превращают его в цифровой код и выводит на экран. Через некоторое время берется следующий отсчет и так далее. Каждый такой отсчет носит название "выборка". То есть отображение идет не непрерывно, а дискретно. Таким образом, картинка на экране не отображается непрерывно, а имеет характерную " ступеньку".
Время между выборками носит название " период дискретизации", а частота следования выборок - "частота дискретизации". Представим себе на минутку, что мы исследуем быстро меняющийся сигнал. А наш с вами осциллограф берет выборки очень редко. Поскольку между выборками обработки сигнала не происходит, информация в этот момент теряется и на экран не выводиться. Мы не видим, что происходит в этот момент и можем пропустить какие-то очень важные детали в исследуемом сигнале.
Что мешает применить осциллограф с большой частотой дискретизации? Как ни странно, но ответ до банальности прост: цена прибора. Для повышения частоты следования выборок необходимо поставить более скоростные АЦП, процессор с большей тактовой частотой и так далее. Что неизбежно сказывается на конечной цене. Кроме того, высокая частота дискретизации позволяет использовать более сложное ПО. А его разработка и техподдержка тоже вносит немалый вклад в стоимость таких приборов.
Какая частота дискретизации считается достаточной для практической работы?
Все зависит от того, с какими сигналами приходиться работать. В теории электрических измерений принято правило: для получения приемлемого коэффициента нелинейных искажений (менее 10%) частота дискретизации должна быть как минимум в 5 раз больше максимальной частоты исследуемого сигнала. Самым высокочастотным сигналом по основной гармонике до недавнего времени считался сигнал датчика коленчатого вала. Точная "прорисовка" этого сигнала на экране для анализа особого смысла не имела, поэтому отображать более высокие гармоники не требовалось. А вот в сигнале зажигания, наоборот, при низкой частоте основной гармоники для более точного отображения всех мельчайших деталей особую важность имели именно высшие гармоники. Подытожив все эти требования, было принято решение: достаточной частотой дискретизации для отображения этих сигналов является частота не менее 0,5 MHz.
С появлением шины CAN ситуация резко изменилась. По скорости передачи данных эти шины делятся на 3 класса:
А - до 20 kb/sec
B - до 125kb/sec
C - до 10 Mb/sec
Если с классом А имеющиеся на то время осциллографы еще справлялись, то отображать сигналы более высших классов они уже не могли. Из практического опыта было установлено: для отображения сигналов этих шин требуемая частота дискретизации прибора должна быть не менее 2MHz.
Примечания:
1. Практика показала, что при применении осциллографов с частотами более 5 MHz способных работать с шинами класса С (например, мультимедийная шина BMW X5 и аналогичных) при проведении замеров низкочастотных сигналов наблюдалось возрастание уровня высокочастотных помех. Для их использования желательно наличие в их программном обеспечении фильтра высоких частот и/или возможности программного изменения частоты дискретизации.
2. В описаниях некоторых приборов (особенно noname брендов) иногда наблюдается небольшая путаница в технических терминах:
- частота дискретизации (частота выборок)
- полоса пропускания
Это разные параметры - внимательно читайте технические характеристики приобретаемого прибора.
Лайфхак: если в выбранном вами приборе не указана частота дискретизации, оценить его способность работать с шиной CAN можно по максимальной частоте горизонтальной развертки:
- 0,1-0,2 мсек\дел. Такой прибор с шиной CAN будет работать очень плохо.
- менее 5-10 мксек\дел. Такой прибор будет хорошо работать с шиной CAN.
Сигнал шины CAN, снятый осциллографом с частотой дискретизации 0,5 MHz и максимальной скоростью горизонтальной развертки 0,1 мсек\дел
Сигнал шины CAN, снятый осциллографом с частотой дискретизации 2,0 MHz и максимальной скоростью горизонтальной развертки 10 мксек\дел.
Примечание: при использовании 2-х и более каналов, заявленную частоту дискретизации следует поделить на их число. Например, при частоте дискретизации прибора 1 MHz и использовании 2-х каналов на каждый из них приходиться уже по 0,5 MHz, при использовании 4-х каналов - соответственно 0,25 MHz. Рекомендация - при практической работе использовать только необходимое количество каналов.
Подведем итоги
Исходя из стоящих перед автосервисом задач, можно рассмотреть два варианта комплектования диагностического поста:
1. Простой осциллограф без набора датчиков и программного обеспечения.
2. Мотортестер в полной комплектации.
Для повседневной работы - проверка исправности всех автомобильных датчиков и импульсов управления на исполнительные устройства (форсунки, катушки зажигания и др.) - вполне достаточно простого осциллографа с частотой дискретизации 0,5 MHz. Высшие гармоники исследуемого сигнала он отобразить не в состоянии, поэтому качество выводимого сигнала не очень высокое. Но провести предварительную оценку работоспособности того или иного узла он способен. Условно этот класс приборов можно назвать "детский трехколесный велосипед". Такое определение не является техническим термином, но достаточно точно описывает их возможности, и самое главное - цену. Они рекомендованы начинающим диагностам, либо автосервисам на начальном этапе становления.
Для специалистов более высокого уровня, безусловно, требуются приборы классом повыше - с частотой дискретизации хотя бы 1-2 MHz. Качество выводимого сигнала выше, уже может отображать сигнал шины CAN.
Но прогресс не стоит на месте, и сейчас мы наблюдаем появление осциллографов с частотой дискретизации 100 MHz и более, причем по очень разумной цене. Хотя в большинстве случаев такая частота является избыточной, но отображение высших гармоник позволяет значительно улучшить качество выводимого изображения и прорисовку мельчайших деталей в исследуемом сигнале. Но при тестировании осциллографов этого сегмента было обнаружено, что у части приборов (особенно noname брендов) слабым звеном становиться уже не вычислительная часть, а сам экран. Поэтому при выборе есть смысл обратить внимание на приборы, укомплектованные хорошей матрицей или имеющие выход на хороший планшет или ноутбук.
Осциллограф от noname бренда с частотой дискретизации 100MHz имеет очень слабый экран и не даёт в полной мере реализовать весь его потенциал. Рекомендован к использованию только как вспомогательный прибор для проведения простейших замеров в "полевых" условиях и в профессиональном использовании неприменим.
Четырёх канальный осциллограф OS100 от ведущего бренда FOXWELL имеет частоту дискретизации 100MHz, набор датчиков и выход на экран компьютера. Это позволяет в полной мере реализовать все заложенные в него возможности и может быть рекомендован для профессионального использования.
продолжение следует.
Федор Рязанов (технический тренер ИнжекторКар)
Написать комментарий
Ваше Имя:Ваш комментарий: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.
Оценка: Плохо Хорошо
Введите код, указанный на картинке:
