Инструкционая картка для проведення заняття № 16-18

Инструкционая картка для проведення заняття № 16-18

Учбової практики по дисципліні

"Електрорадіовиміри"

 

1.Тема заняття: Твір вимірів за допомогою цифрового осциллогрофа.

2. Робоче місце: лабораторія радіомонтажу (аудиторія №501).

Мета заняття: навчиться робити виміри за допомогою портативного осцилографа, за формою сигналу визначати основні характерстики сигналу.

Матеріально - технічне оснащення робочого місця: осцилограф, материнська плата.

Правила по охороні праці на робочому місці: інструкція № 1, інструкція № 2, інструкція №3, інструкція№4, інструкція №5 по охороні праці на робочому місці.

6. Зміст і послідовність виконання завдання:

6.1 Методичні вказівки до виконання роботи:

 

Теоретичні відомості.

Застосування осцилографа для спостереження робочих параметрів системи управління

Загальна інформація

Цифрові мультиметры чудово підходять для перевірки електричних ланцюгів, що знаходяться в статичному стані, а також для фіксації повільних змін відстежуваних параметрів. При проведенні ж динамічних перевірок, наприклад, виконуваних на працюючому двигуні, а також при виявленні причин спорадичних збоїв абсолютно незамінним інструментом стає осцилограф.

Деякі осцилографи дозволяють зберігати осцилограми у вбудованому модулі пам'яті з наступним виведенням результатів на друк або перекачуванням їх на носій персонального комп'ютера вже в стаціонарних умовах.

Осцилограф дозволяє спостерігати періодичні сигнали і вимірювати напругу, частоту, ширину (тривалість) прямокутних імпульсів, а також рівні напруги, що повільно міняється.

Виявлення збоїв нестабільного характеру;

· Перевірка результатів вироблених виправлень;

· Моніторинг активності лямбда-зонда системи управління двигуна, обладнаного каталітичним перетворювачем;

· Аналіз лямбда-зондом сигналів, що виробляються, відхилення параметрів яких від норми являється безумовних свідоцтвом порушення справності функціонування системи управління в цілому. З іншого боку, правильність форми видаваних датчиком імпульсів може служити надійною гарантією відсутності порушень в системі управління.

Параметри періодичних сигналів

Загальні відомості

Кожен, сигнал, що знімається за допомогою осцилографа, може бути описаний за допомогою наступних основних параметрів:

· Амплітуда: Різниця максимального і мінімального напруги (В) сигналу в межах періоду;

· Період: Тривалість циклу сигналу (мс);

· Частота: Кількість циклів в секунду (Гц);

· Ширина: Тривалість прямокутного імпульсу (мс, мкс);

· Шпаруватість: Відношення періоду повторення до ширини (У зарубіжній термінології при-меняется зворотний шпаруватості параметр званий робочим циклом, виражений в %);

· Форма сигналу: Послідовність прямокутних імпульсів, одиничні викиди, синусоїда, пилкоподібні імпульси, і тому подібне

Частота.

Частота - це кількість циклів періодичного сигналу, що повторюється за певний період часу. Якщо за такий період часу прийняти одну секунду, то кількість циклів періодичного сигналу повторилася за цей період часу називають Герц (Гц). У автомобільній електроніці кількість оборотів двигуна прийнято розраховувати за період часу рівний одній хвилині (Про/мін).

По осцилограмі напруги періодичного сигналу можна легко виміряти частоту дотримання імпульсів. Для цього необхідно виміряти тривалість повного циклу сигналу - період. Далі набутого значення тимчасового проміжку можна перерахувати в частоту, скориставшись відповідною формулою.

Розрахуємо частоту дотримання імпульсів сигналу датчика положення колінчастого валу.

Осцилограма вихідної напруги датчика положення колінчастого валу.

Датчик, осцилограма напруги вихідного сигналу якого приведена вище, генерує один імпульс напруги за один оборот колінчастого валу. Часовий проміжок між двома найближчими такими імпульсами називається періодом. В даному випадку, два наступних один за іншим імпульсу віддалені один від одного на 7,4 ділень на екрані осцилографа по горизонталі. Для відображення цього сигналу на екрані вибрана розгортка (часовий проміжок між кожним діленням на екрані осцилографа по горизонталі) 10 мілі Секунд/ділення, тобто 0,01 Секунд. Помноживши кількість ділень відповідне періоду на значення розгортки можна набути чисельного значення періоду повторення сигналу в Секундах:

0,00,01*7,4=0,074 Секунд.

Знаючи значення тривалості періоду повторення сигналу, можна розрахувати, скільки таких періодів проїде за одну секунду, тобто частоту сигналу в Герцах. Для перерахунку періоду в частоту, необхідно розділити вибраний часовий проміжок (в даному випадку 1 Секунда) на період повторення сигналу (для цього сигналу 0,074 Секунд):

1/0,074=13,5 Гц.

Якщо в даному випадку розрахувати, скільки таких періодів проїде за одну хвилину, то набутого значення відповідатиме частоті обертання колінчастого валу в оборотах за хвилину. Для перерахунку періоду в частоту, необхідно розділити вибраний часовий проміжок (в даному випадку 60 Секунд) на період повторення сигналу (для цього сигналу 0,074 Секунд):

60/0,074=810 Про/хв.

Подібний розрахунок можна здійснити, маючи в розпорядженні будь-який осцилограф, але деякі осцилографи здатні розраховувати і відображувати частоту сигналу в Герцах або в Оборотах за хвилину в автоматичному або напівавтоматичному режимі.

Приклад розрахунку і відображення осцилографом частоти обертання двигуна в Оборотах за хвилину в автоматичному режимі на підставі сигналів системи запалення.

RPM: - поточна частота обертання колінчастого валу двигуна в Оборотах за хвилину.

Тривалість імпульсу.

Тривалість імпульсу - це часовий проміжок, протягом якого сигнал знаходиться в активному стані. Активний стан - це рівень напруги, який включає старанний механізм (приводить механізм в дію). Залежно від схеми включення старанного механізму, активний стан може мати різні рівні напруги, наприклад 0 Вольт, +5 Вольт, +12 Вольт. Наприклад, напруга активного стану сигналу управління електромагнітною форсункою в більшості систем управління двигуном теоретично дорівнює 0 Вольт, а практично може коливатися в діапазоні 0.+2,5 Вольт і більш.

Осцилограма напруги сигналу управління форсункою.

Impuls width: - тривалість імпульсу.

Для приведеного вище сигналу, тривалість імпульсу відкриття форсунки складає 4,4 ділення на екрані осцилографа по горизонталі, що при розгортці 1 мілі Секунда/ділення відповідає 4,4 мілі Секунди.

Шпаруватість.

Шпаруватість - це відсоток часу від періоду повторення, коли сигнал знаходиться в активному стані. Шпаруватість - один з параметрів сигналів ШИМ (Широко-імпульсна Модуляція).

Осцилограма напруги сигналу управління клапаном холостого ходу.

Duty cycle: - шпаруватість сигналу. Сигнал 67% часу знаходиться в активному стані (в даному випадку значення напруги активного стану сигналу складає ~1 Вольт);

Frequency: - частота дотримання імпульсів. В даному випадку складає ~100 Герц.

Сигнали ШИМ застосовуються для управління деякими старанними механізмами. Наприклад, в деяких системах управління двигуном сигналом ШИМ приводиться в дію електромагнітний клапан холостого ходу. Крім того, сигнал ШИМ генерують деякі датчики, перетворюючи величину вимірюваного фізичного параметра в шпаруватість.

Зазвичай характеристики несправного пристрою сильно відрізняються від еталонних, що дозволяє досвідченому операторові легко і швидко виявити компонент, що відмовив, шляхом аналізу відповідної осцилограми.

Єдиною робочою характеристикою таких сигналів є напруга.

Сигнали змінного струму

Основними характеристиками цих сигналів є амплітуда, частота і форма сигналу.

Інтерпретація осцилограм

Форма видаваного осцилографом сигналу залежить від безлічі різних чинників і може значною мірою видозмінюватися. З причини сказаного, перш ніж приступати до заміни підозрюваного компонента у разі неспівпадання форми знятого діагностичного сигналу з еталонною осцилограмою, слід ретельно проаналізувати отриманий результат.

Аналоговий сигнал.

Значення напруги більшості аналогових сигналів змінюється в часі. Якщо зміни циклічно повторюються, то такий сигнал називають періодичним, наприклад сигнал управління форсункою. Якщо осцилограма напруги періодичного сигналу перетинає нульову лінію, то такий сигнал називають змінним. Якщо осцилограма напруги періодичного сигналу не перетинає нульової лінії, то такий сигнал називають постійним. Як приклад складного аналогового сигналу постійного струму можна привести сигнал лямбда-зонда.

Осцилограма вихідної напруги лямбда-зонда BOSCH

((на основі оксиду цирконію).

A: - значення напруги у момент часу вказаний маркером. В даному випадку відповідає максимальній напрузі вихідного сигналу лямбда-зонда і рівне ~840 мілі Вольт;

A - B: - значення різниці напруги між двома вказаними маркерами моментами часу. В даному випадку відповідає розмаху вихідної напруги сигналу зонду і складає ~740 мілі Вольт.

Синусоїдальний сигнал.

Найпростішим прикладом змінної аналогової напруги є синусоїда. Такий сигнал характеризується тільки двома параметрами - амплітуда і частота. Нульова лінія синусоїдальної змінної напруги розташовується рівно посередині сигналу.

Необхідно відмітити, що більшість сигналів змінної напруги значно відрізняються від чистого синусоїдального. У автомобільній електроніці близькими до синусоїдального є сигнали, згенеровані магнітними датчиками положення зубчастих коліс.

Осцилограма вихідної напруги датчика положення/частоти обертання колінчастого валу встановленого навпроти зубчастого колеса з двома не вистачає зубами.

A: - значення напруги у момент часу вказаний маркером;

A - B: - значення різниці напруги між двома вказаними маркерами моментами часу.

Подібні сигнали генерують деякі датчики швидкості обертання колінчастого валу, розподільного валу, швидкості обертання коліс.

Цифровий сигнал.

Цифрові сигнали від аналогових відрізняються наявністю тільки двох рівнів напруги - "високий"/"низький", "включено"/"вимкнено", "1"/"0". Такі рівні напруги цифрового сигналу називаються "Логічними рівнями". В більшості випадків, логічні рівні цифрового сигналу мають точні значення напруги, наприклад +5 Вольт і 0 Вольт.

Осцилограма вихідної напруги активного цифрового датчика частоти обертання колінчастого валу. A: - значення напруги у момент часу вказаний маркером. В даному випадку відповідає напрузі високого рівня цифрового сигналу і складає +5 Вольт.

Цифрові сигнали генеруються ключами (вимикачами). Роль ключів виконують транзистори, що перемикаються між станами "відкритий"/"закритий". Іноді цифрові сигнали генеруються механічними ключами - механічними вимикачами, перемикачами, електромеханічними реле. Прикладами цифрових сигналів автомобільній електроніці можуть служити датчик Холу, датчики крайніх положень дросельної заслінки, активні датчики положення/частоти обертання колінчастого/розподільного валу.

Але переважно, цифрові сигнали використовуються в обчислювальній техніці, у тому числі і в цифрових блоках управління електронними системами автомобілів.

Хід роботи:

Заміряти сигнал на одному з польових транзисторів на (стоці, витоку, затворі), котушці індуктивності, конденсаторі в ланцюзі живлення південного моста і ланцюга живлення процесора. Занести результати вимірів в таблицю.1

 

Елемент виміру	Форма сигналу	Амплітуда	Частота	Шпаруватість
ШИМ
Ланцюг живлення роцессора:
Польовий транзистор
Конденсатор
Котушка індуктивності
Ланцюг живлення південного моста:
Польовий транзистор
Конденсатор
Котушка індуктивності

Таблиця 1. Результати вимірів.

Инструкционая картка для проведення заняття № 16-18