Sygnał PWM (ang. Pulse Width Modulation) to prostokątny przebieg napięcia, zmieniający się pomiędzy dwoma poziomami: wysokim (zwykle 12 lub 5 V) i niskim (zwykle 0 V). Charakterystyczną cechą PWM jest modulacja, czyli zmiana szerokości impulsów, przy zachowaniu stałej częstotliwości sygnału.

Dwa podstawowe parametry opisujące sygnał PWM to:

• Częstotliwość – określa liczbę impulsów (okresów) w ciągu sekundy, najczęściej od 90 do 1000 Hz.
• Współczynnik wypełnienia – wyrażony procentowo czas, w którym sygnał pozostaje w stanie wysokim podczas jednego cyklu.

Istnieją dwa szczególne przypadki wypełnienia sygnału PWM:

• 0% – sygnał całkowicie wyłączony.
• 100% – sygnał o pełnej wartości napięcia.

Podstawowym zastosowaniem sygnału PWM jest regulacja mocy dostarczanej do rozmaitych elementów wykonawczych. PWM to prostsza i bardziej energooszczędna alternatywa dla sterowania sygnałem o płynnie regulowanym napięciu. Praca tranzystorów w stanach włączonym i wyłączonym minimalizuje straty cieplne i pozwala na projektowanie mniejszych i tańszych układów elektronicznych.

Sygnał PWM jest wykorzystywany do sterowania takimi komponentami jak:

• elektrozawory,
• silniki elektryczne
• serwomechanizmy,
• grzałki,
• źródła światła (lampy LED, żarówki).

Niektóre komponenty takie jak sterowniki turbosprężarek czy przepustnice wyposażone we własne układy sterowania wykorzystują sygnał PWM tylko do zadawania lub odczytu położenia serwomechanizm – w tym przypadku sygnał PWM z ECU nie jest podawany bezpośrednio na silnik.

PWM sprawdza się także w przesyłaniu informacji z czujników. Przykładem takiego czujnika jest czujnik ciśnienia czynnika klimatyzacji oznaczany jako G65 w pojazdach grupy VW. Zaletą PWM w porównaniu do sygnału napięciowego jest większa odporność na zakłócenia oraz łatwość wykrywania usterek obwodu.

Do prawidłowego pomiaru sygnałów PWM niezbędne są odpowiednie narzędzia diagnostyczne. W warsztatach samochodowych najczęściej stosuje się:

• Oscyloskop – pozwala na pełną analizę sygnału PWM, w tym pomiar częstotliwości, amplitudy i wypełnienia. Wyświetla przebieg napięcia, umożliwiając wykrycie zakłóceń lub problemów z sygnałem.
• Tester sygnału PWM – przeznaczony do szybkich pomiarów podstawowych parametrów bez skomplikowanej konfiguracji. Funkcja generowania sygnałów PWM umożliwia testowanie elementów bez sterownika pojazdu.
• Multimetry z funkcją pomiaru PWM – oferują uproszczony odczyt współczynnika wypełnienia oraz częstotliwości, choć bez szczegółowej analizy przebiegu.

W celu analizy poprawności sterowania przy wszelkich pomiarach musimy pamiętać o dwóch podstawowych sposobach wytwarzania sygnału PWM:

• Przełączanie napięcia zasilania podawanego na element trwale podłączony do masy.
• Przełączanie masy na elemencie pozostającym trwale podłączonym do napięcia zasilania.

Porównując sygnał PWM możemy wykorzystać wzorce dostępne w dokumentacji serwisowej pojazdu. Źródłem takich przebiegów może być producent lub niezależni dostawcy dokumentacji serwisowej. Przy porównaniach należy pamiętać o tym, że konkretne wartości wypełnienia mogą być inne w zależności od stanu komponentów czy napięcia zasilania.

Sprawdzając działanie układów wykorzystujące sygnał PWM spotkamy się najczęściej z kilkoma rodzajami usterek.

• Problemy z okablowaniem i złączami – sygnał będzie trwale lub okresowo zanikać mimo sprawności sterownika i elementu wykonawczego.
• Problem z połączeniami masy – może powodować zarówno zanikanie sygnału jak również zmniejszenie jego amplitudy co może uniemożliwić działanie mimo pozornej obecności sygnału.
• Uszkodzenie elementów wykonawczych – element wykonawczy (silnik, zawór, etc) możemy sprawdzić multimetrem bądź użyć testera PWM. Przy wymianie komponentu należy sprawdzić poprawność sygnału sterującego
• Uszkodzenie układu sterującego– uszkodzenie końcówki mocy sterownika może skutkować zniekształconym sygnałem, brakiem sygnału lub podawaniem na element pełnego napięcia (czasem może to uszkodzić również sterowany element).

Sygnał PWM to nieodzowny element nowoczesnych systemów motoryzacyjnych, zapewniający dokładne sterowanie przy minimalnych stratach. Jego prawidłowa diagnostyka wymaga oprócz znajomości zasady działania, także odpowiednich narzędzi i wiedzy na temat ich użycia.

Lepsze poznanie sygnału PWM oraz znajomość typowych usterek pozwoli lepiej diagnozować pojazdy, a to jest podstawą udanych napraw i zadowolenia klientów.

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