Diagnozowanie i naprawa współczesnych samochodów z roku na rok stają się coraz większym wyzwaniem dla warsztatu niezależnego. Spowodowane jest to przede wszystkim dynamicznym wzrostem obecności układów i podzespołów elektronicznych, na których oparte jest działanie systemów nowoczesnego pojazdu. W wielu wypadkach, poszukiwanie źródła usterki wymaga zaangażowania sprzętu pozwalającego na analizę sygnałów przesyłanych pomiędzy sterownikami a czujnikami. Oscyloskop jest narzędziem które może dostarczyć mechanikowi niezbędnych danych diagnostycznych w przypadkach gdy tester wskazuje na występowanie nieprawidłowości, lecz nie przedstawia jednoznacznych informacji na temat przyczyny zarejestrowania kodu usterki.

Niewątpliwie każdy mechanik w swojej praktyce warsztatowej spotkał się z sytuacją gdy wymiana podzespołu bazująca na odczytaniu kodu usterki który potencjalnie mógł świadczyć o uszkodzeniu danego komponentu okazała się mało efektywna.

Dla przykładu, popularny kod usterki P0101 zapisuje się w pamięci sterownika silnika w sytuacji gdy sygnał z przepływomierza powietrza jest nieprawidłowy lub jego wartość znajduje się poza zdefiniowanym zakresem. Przyczyny zarejestrowania kodu P0101 mogą być związane z:

• uszkodzonym przepływomierzem powietrza,
• zakłóceniami w instalacji elektrycznej przepływomierza,
• nieszczelnym układem dolotowym silnika,
• zanieczyszczonym filtrem powietrza,
• uszkodzonym sterownikiem silnika,
• nieprawidłowościami w przepływie ładunku itd.

Zlokalizowanie źródła usterki powodującego zapis kodu P0101 wymaga jak widać dokładniejszej diagnostyki i nie musi oznaczać awarii samego przepływomierza. W przedstawionym przypadku tester diagnostyczny jest narzędziem niezbędnym do wstępnej analizy kodów usterek, pomagającym skutecznie zawęzić obszar poszukiwań, jednak nie zawsze pozwalającym na precyzyjne wskazanie uszkodzonego podzespołu. Weryfikacja kodu P0101 wymaga od mechanika posłużenia się oscyloskopem gdyż przyrząd ten umożliwia obserwację szybkich zmian napięcia sygnału przepływomierza, niemożliwych do zarejestrowania dla zwykłego multimetru. Zapis zmian napięcia na ekranie oscyloskopu (przedstawiony w formie wykresu tzw. oscylogramu) pozwala diagnoście wychwycić wszelkie nieprawidłowości (ilustracja 1) i porównać przebieg do zapisu wzorcowego.

Doświadczony mechanik na podstawie kształtu oscylogramu jest w stanie ocenić czy sygnał z przepływomierza jest zakłócony, i czy zakłócenia te są związane z jakimś określonym czynnikiem (nieszczelność układu dolotowego, nieprawidłowości w instalacji elektrycznej silnika itd.). Podsumowując, oscyloskop powinien być przyrządem którego należy użyć by potwierdzić wiarygodność sygnału przesyłanego/odbieranego przez dany czujnik czy element wykonawczy (wtryskiwacz, pompa paliwa, nastawnik przepustnicy itp.). Za pomocą oscyloskopu możemy również analizować transmisje sieci typu CAN, LIN, Flex Ray czy też protokołów danych czujników typu SENT. Większość oscyloskopów zdolna jest do pomiaru natężenia prądu i rezystancji, a niektóre posiadają możliwość odczytu takich parametrów jak ciśnienie lub temperatura. Różnorodność funkcji i zastosowań oscyloskopu pozwala na bardzo szerokie wykorzystanie tego przyrządu, szczególnie w diagnozowaniu skomplikowanych układów i systemów współczesnego samochodu.

Wybór oscyloskopu przeznaczonego do diagnostyki samochodowej powinien być uzależniony przede wszystkim od jego funkcjonalności i parametrów pozwalających na skuteczną i precyzyjną analizę sygnałów elektrycznych w pojeździe. Urządzenie budżetowe, nieznanych marek lub typowo chińskie klony nie będą w stanie zapewnić wymaganej dokładności pomiaru. Najlepszym wyborem na start jest zakup oscyloskopu dwukanałowego, przyrządu który umożliwia porównanie sygnałów z dwóch niezależnych źródeł. Oscyloskop dwukanałowy pozwoli mechanikowi sprawdzić ustawienia faz rozrządu, bazując na analizie przebiegów z czujnika położenia wału korbowego i czujnika położenia wałka rozrządu. W przypadku oceny funkcjonowania elementów wykonawczych takich jak np. wtryskiwacze paliwa (ilustracja 2), oscyloskop dwukanałowy może przedstawić przebiegi napięcia i prądu sterujące danym wtryskiwaczem. Przy weryfikacji poprawności funkcjonowania magistrali CAN, dwa niezależne kanały oscyloskopu sprawdzą się by przedstawić analizy sygnałów CAN high i CAN low. Oscyloskopy czterokanałowe pozwalają na zaawansowane pomiary, i są przeznaczone dla bardziej doświadczonych diagnostów.

Częstotliwość próbkowania – wyrażana w mega próbkach na sekundę MS/s określa, jak precyzyjnie zostanie odwzorowany przechwycony sygnał. Wysokie częstotliwości próbkowania pozwalają na dokładne odwzorowanie oscylogramu, niskie mogą doprowadzić do zaniku szczegółów przebiegu i uniemożliwić jego prawidłową ocenę.

Minimalne częstotliwości próbkowania wymagane w zależności od badanego obszaru/podzespołu wynoszą:

• magistrala CAN: 2-4 MS/s,
• FlexRay: 40 MS/s,
• wtryskiwacze paliwa: 1 MS/s,
• czujniki położenia wału korbowego/wałka rozrządu: 1 kS/s,
• czujniki temperatury: 10 S/s.

1 MS/s = 1 milion próbek na sekundę (częstotliwość próbkowania: 1 MHz)
1 ks/s = 1 tysiąc próbek na sekundę (częstotliwość próbkowania: 1 kHz)
10 S/s = 10 próbek na sekundę (częstotliwość próbkowania: 10 Hz)

Zakres napięcia wejściowego – dla oscyloskopu diagnostycznego powinien wynosić 5 mV do 200 V. Wyższe napięcia (np. 10 kV – 40 kV) można badać za pomocą sond z dzielnikiem napięciowym.

Wartości zakresu napięcia mogą być podawane w formacie mv/Div lub V/Div gdzie Div oznacza podstawową działkę na ekranie oscyloskopu.

Podstawa czasu – powinna obejmować zakres od 10 µs do  200 s – 2000 s, co umożliwia analizę sygnałów przy różnych prędkościach podstawy czasu. Wyższe wartości podstawy czasu pozwalają  obserwować przebiegi których zmiany dokonują się wolniej jak np. zmiana napięcia czujnika temperatury cieczy chłodzącej. Niższe wartości podstawy czasu służą do rejestrowania szybkich zmian napięcia występujących np. we wtryskiwaczach. Wartości zakresu podstawy czasu mogą być podawane w formacie ms/Div lub s/Div gdzie Div oznacza podstawową działkę wyświetlaną na ekranie oscyloskopu.

 Wyzwalanie: tryby i poziom wyzwalania – wyzwalanie (trigger) to funkcja oscyloskopu pozwalająca na odpowiednią stabilizacje przebiegu i rozpoczęcie wyświetlania go od właściwego obszaru. Wyzwalanie może być realizowane w trybach: automatycznym, normalnym i pojedynczym. Dzięki odpowiedniemu skonfigurowaniu poziomu wyzwalania (tzw. Trigger level), mechanik może określić wartość napięcia od jakiego przebieg będzie wyświetlany.

Niezwykle istotny wpływ na wydajność danego oscyloskopu będzie miało oprogramowanie które nim steruje. Funkcjonalność tego typu oprogramowania powinna zapewnić intuicyjną obsługę oscyloskopu, duże możliwości konfiguracji pomiarów oraz wsparcie dotyczące bazy zdefiniowanych pomiarów (zakres napięcia i podstawy czasu są automatycznie ustawiane pod dany czujnik).

Jednym z urządzeń które spełnia wymagania przedstawione powyżej jest moduł pomiarowy MT-77 firmy Hella Gutmann wyposażony w dwukanałowy oscyloskop. Moduł MT-77 współpracuje z testerami Mega Macs 77 lub Mega Macs X w połączeniu z modułem MT-HV. Oscyloskop posiada wysoką częstotliwość próbkowania wynosząca 64 MS/s, i pozwala na pomiar napięcia, natężenia, rezystancji  i ciśnienia (ilustracja 3).

Dwa kanały oscyloskopu mogą pracować pojedynczo lub równolegle, zapisy przebiegów można archiwizować i przyporządkować do określonego pojazdu. Oscyloskop jest obsługiwany z poziomu testera Mega Macs X lub Mega Macs 77 dzięki czemu mechanik może korzystać z funkcji pomiarów wspieranych które pozwalają m.in. na predefiniowane ustawienie zakresu pomiarowego czy realizację oceny sygnałów w kategorii prawidłowy/nieprawidłowy.

Oscyloskop MT-77 charakteryzują następujące parametry pracy:

• maksymalne napięcie wejściowe 200 V,
• podstawa czasu od 2µs/Div do 40 s/Div,
• napięcie wejściowe od 0,01 V/Div do 20 V/Div,
• pomiar rezystancji od 1 Ohm/Div do 100 kOhm/Div,
• pomiar natężenia prądu poprzez cęgi prądowe o zakresach od 10 A do 700 A,
• pomiar ciśnienia i podciśnienia (zakres pomiaru do 60 bar),
• poziom wyzwalania automatyczny lub normalny (pozwalający na skonfigurowanie poziomu wyzwalania).

W kolejnych częściach artykułów zostanie przybliżona wiedza z zakresu obsługi oscyloskopu MT-77  dotycząca pomiarów różnego rodzaju czujników i elementów wykonawczych.

Chcesz być na bieżąco z informacjami? Obserwuj nas w wiadomościach Google: