Автомобильные осциллографы и мотор-тестеры
Автомобильный осциллограф (англ, automotive scope) — прибор, позволяющий визуально наблюдать процессы, происходящие в электрических цепях (включая высоковольтную систему).
Основные отличия автомобильного осциллографа от осциллографа общелабораторного применения заключаются:
? в наличии предусмотренных программным обеспечением специальных настроек, позволяющих максимально удобно работать с автомобильными электронными системами;
П наличии специальных датчиков, прежде всего для работы с высоковольтной частью системы зажигания.
Мотор-тестер (англ, motor-tester) — прибор, предназначенный для диагностики систем автомобиля, включающий в себя, как основу, функции автомобильного осциллографа и функции выполнения специальных тестов. Мотор-тестеры также иногда называют анализаторами двигателя (engine analyser).
Основное отличие мотор-тестера от автомобильного осциллографа состоит в наличии предусмотренных программным обеспечением и конструкцией специальных тестов, позволяющих автоматизированно осуществлять специфические диагностические операции (тесты «баланс мощности», «относительная компрессия» и Т.Д.).
Основное отличие мотор-тестера от сканера в том, что сканер подключается только к диагностической колодке и оператор получает информацию только от электронного блока управления, в то время как при работе с мотор-тестером диагност подключается непосредственно к проверяемой электрической цепи (контактным или бесконтактным способом).
Кроме того, важным отличием являются особенности применения этих приборов. Сканер жестко применим только для тех автомобилей, для которых он предназначен (протоколы обмена которых он поддерживает). Мотор-тестер в общем случае применим к любым автомобилям (хотя существуют ограничения, связанные, например, с особенностями устройства систем зажигания на некоторых автомобилях).
Мотор-тестер и сканер являются лишь частично и условно взаимозаменяемыми приборами. Для полноценного диагностирования одного сканера недостаточно, необходим также мотор-тестер, чтобы:
П осуществлять диагностические операции, не поддерживающиеся на данном ТС имеющимся сканером (например, даже на современных автомобилях возможности диагностики системы зажигания и косвенной диагностики механической части двигателя с помощью сканера веема ограничены);
? проверять данные, получаемые с помощью сканера.
Также отметим, что, несмотря на название «мотор-тестер», мотор-тестеры и осциллографы применяются при диагностике не только системы управления двигателем, но и любых других электронных систем управления — системы управления автоматической коробкой передач, антиблокировочной системы, климатической системы, системы управления подвеской и пр.
Можно выделить пять возможных типов исполнения мотор- тестеров (рис. 7.13).
Рис. 7.13. Виды мотор-тестеров:
а — портативный переносной прибор, не совместимый с персональным компьютером (НК); б стационарный прибор, не совместимый с ПК; в — стойка на базе ПК со встроенными платами мотор-тестера (консольный мотор- тестер); г — внешний адаптер для ПК с программным обеспечением на базе ПК; д — внешний адаптер на базе планшетного ПК (две разновидности — на базе совместимого и не совместимого с ПК)
Как выбрать осциллограф для диагностического поста
В данной статье продолжим тему комплектации диагностического поста современного автосервиса. Рассмотрим, что собой представляет осциллограф, какие задачи он способен решать, определим требования к его выбору и проведем сравнительный анализ приборов, представленных на рынке.
Что такое осциллограф
Современные автомобили оборудованы достаточно мощной системой бортовой самодиагностики. Данные, которые блоки управления выводят на сканер, позволяет получить много информации о состоянии автомобиля. Но возможности компьютерной диагностики не безграничны. Ряд узлов и агрегатов не имеют цепей обратной связи и не могут быть проконтролированы соответствующими блоками управления. Также система бортовой самодиагностики не может отличить отказ какого либо узла от дефектов проводки между ним и блоком и многое другое. Особенно это касается современных бензиновых систем непосредственного впрыска, а также дизельных систем впрыска Common Rail легкового и коммерческого транспорта, где проверка гидравлической части топливной аппаратуры весьма затруднительна. Недостоверно поставленный диагноз влечет за собой потерю репутации и крупные финансовые потери. Чтобы получить недостающую часть информации и более точно его поставить, в комплект оборудования любого бензинового и дизельного автосервисов должен входить осциллограф.
Осциллограф — это прибор, способный отображать в графическом виде изменяющееся напряжение, поступающее на его вход. В отличие от мультиметра, обладает более высоким быстродействием и способен (в зависимости от характеристик) отображать процессы, длящиеся до долей микросекунд.
Для чего нужен осциллограф
1.Проверка сигналов всех датчиков.
2.Проверка сигналов управления на исполнительные механизмы (проверка выходных ключей блоков управления).
3. Проверка генератора по пульсациям.
4. Проверка работы секций ТНВД систем Common Rail.
5. Рассогласование валов (проверка ГРМ).
И ряд других замеров, которые позволяют практически с 100% уверенностью поставить правильный диагноз «подозрительному» узлу или агрегату.
Как пользоваться осциллографом.
Рассмотрим экран осциллографа (поле сигнала, необходимые кнопки) и разберем, как это работает. По горизонтали луч движется с постоянной скоростью, задаваемой пользователем. Изменяя эту скорость, мы можем «растягивать» или «сжимать» исследуемый сигнал по горизонтальной оси. Сжатие позволяет нам увидеть всю картину «в целом», за какой- то промежуток времени. Растягивая картинку, мы можем более детально рассмотреть мельчайшие детали. Данная функция носит название «Развертка по горизонтали». Кнопка ее настройки говорит нам, за какое время луч проходит одну клетку координатной сетки. Например, настроив ее на 1сек/дел, мы заставляем его проходить 1 клетку за 1 сек, и получаем достаточно «медленную» развертку. На такой развертке очень удобно смотреть медленно меняющиеся сигналы (например, сигнал педали газа и др.). Настроив развертку на 1 миллисекунду на деление (1мсек/дел) мы заставляем луч двигаться по экрану в 1000 раз быстрее. Такая развертка носит название » быстрая» и позволяет более детально рассмотреть быстро меняющиеся сигналы (например, сигнал датчика коленвала и др.).
По вертикали луч отклоняется в зависимости от величины напряжения, которое приходит на вход осциллографа. Чувствительность по вертикали говорит нам, на сколько клеток луч отклониться по вертикальной оси при подаче напряжения 1 вольт. Например, настроив вертикальную развертку на 1 вольт на деление (1в/дел), при подаче напряжения 12 вольт луч отклониться на 12 клеток. Но если мы исследуем более низкие напряжения (например, сигнал датчика детонации или лямбда — зонда), чувствительность следует поставить повыше — например, 0,1 в/дел для получения более крупного изображения.
Таким образом, основными рабочими кнопками являются кнопки горизонтальной и вертикальной разверток. Они позволяют настроить наиболее удобный для пользователя вид сигнала. От удобства их расположения зависит, сколько времени диагност потратит на настройку и насколько быстро он сможет приступить непосредственно к анализу самого сигнала. Для облегчения настроек ряд автомобильных осциллографов имеет кнопку «Предварительные (пользовательские) настройки«. В этом меню уже заложены оптимальные развертки для основных датчиков, а так же возможность создания своих личных настроек.
Приведем пример анализа полученного изображения:
В течение 2-х мс напряжение сигнала было равно 0 в. В течение последующих 4-х мс линейно возрастало до 6 в. Еще 2 мс линейно падало до 1 в.
После того, как луч закончит движение по экрану, он возвращается снова в начальную точку и процесс отображения сигналов повторяется. Здесь существует два способа этого движения:
1.Фреймовый или покадровый (от англ. слова FRAME — кадр). Экран полностью очищается, и отображение сигнала начинается в новом кадре. Чем-то напоминает фильм, снятый на кинопленку. После окончания замеров информация сохраняется в памяти и возможен повторный просмотр любого из кадров.
2. Самописец. Сигнал по экрану движется непрерывно, как бумажная лента в самописце. После окончания замеров так же сохраняется в памяти и возможен повторный просмотр любого временного промежутка.
По удобству пользования оба эти способа являются равноценными. Но у них есть общий недостаток. При просмотре периодических сигналов (например, датчиков коленвала, распредвала и им аналогичных) луч по экрану движется независимо от частоты следования измеряемых импульсов. Картинка сигнала каждый раз возникает в разных частях экрана («плавает»). Чтобы «привязать» движение луча к сигналу, применяется режим «Синхронизация«. Запуск луча начинается только тогда, когда уровень измеряемого сигнала достигнет заданной пользователем величины (внутренняя синхронизация), или придет запускающий импульс на специальный синхронизирующий вход (внешняя синхронизация). В практике автомобильной диагностики внутренняя синхронизация получила большее распространение.
Если планируется сохранение записанной информации в файл для дальнейшего анализа, выкладывания в Интернете, создания эталонных библиотек и пр., существует кнопка «Запись«. На ряде осциллографов эта кнопка может быть объединена с кнопкой «Старт«.
На что следует обратить внимание при выборе осциллографа?
Вернемся к изображению экрана осциллографа с минимально необходимым набором элементов управления. Как мы видим, экранное поле, несущую информацию, занимает только часть всего экрана. Часть экрана занимают перечисленные выше кнопки. Перед разработчиками интерфейса стоит очень сложная задача: если сделать их большими и удобными для пользователя, они отнимают место у экранного поля. Просмотр и анализ самого сигнала затрудняется. Если сделать экранное поле большим, кнопки получаются маленькими и ими неудобно пользоваться. Поскольку разработчики программного обеспечения, как правило, не являются работниками автосервиса и привыкли работать в комфортных условиях (чистые руки, удобный компьютерный стол), выбранное ими соотношение не всегда оказывается удобным для реально работающего диагноста. Второй проблемой является желание программиста «облегчить жизнь» работнику. Но, не зная особенностей реальной работы автосервиса, программист порой перегружает интерфейс кучей дополнительных кнопок. Эти кнопки используются крайне редко, но они еще больше уменьшают площадь экранного поля и вместо облегчения работы с прибором затрудняют ее. Перегруженность интерфейса редко используемыми элементами очень сильно затрудняет работу не только новичков, но и достаточно уверенных пользователей.
Совет №1: При выборе осциллографа основное внимание обращаем на удобство и «дружественность» интерфейса.
Следующим аспектом, на который следует обратить внимание, является «Частота дискретизации». В отличие от электронно-лучевых осциллографов, современные цифровые приборы не выводят сигнал на экран непрерывно. В какой-то момент времени замеряется напряжение на входе прибора и с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП) преобразуется в цифровой вид. Через какое-то время делается следующий отсчет, оцифровывается и так далее.
На верхней части рисунка показаны исходные сигналы, на нижней части — сигналы, выводимые на экран. Если отсчеты идут часто, картинка на экране почти соответствует оригиналу (левый график). Если отсчеты идут редко, картинка искажается до неузнаваемости (правый график). Параметр, характеризующий частоту следования отсчетов, носит название «Частота дискретизации».
Итак, какую частоту считать достаточной? В теории измерений считается, что частота выборок должна как минимум в 5 раз превышать максимальную частоту исследуемого сигнала. Но на практике в дело вступают законы экономики. Повышение частоты требует применения более скоростных микросхем АЦП и процессора, что резко повышает стоимость прибора в целом. Цена профессионального радиотехнического осциллографа может доходить до нескольких десятков тысяч долларов. Учитывая тот факт, что максимальные частоты автомобильных сигналов ниже, чем в телевизионной аппаратуре, осциллографы для автомобилей выделились в отдельный класс. Минимальной допустимой можно считать частоту 500 кГц, достаточной — 2 МГц.
Частота дискретизации указывается в техпаспорте на прибор в виде «Частота», либо «Количество выборок». И вот тут скрывается очень «хитрый» маркетинговый ход. Если осциллограф имеет несколько входов (лучей), не всегда уточняется, к чему относиться этот параметр — к одному или ко всем в сумме. Так же не всегда понятно, к чему относиться заявленное количество выборок. Особенно это относиться к приборам, произведенным в КНР. Разобраться в этих тонкостях порой бывает сложно даже опытному пользователю.
Совет 2: Выбираем прибор по минимальной величине горизонтальной развертки.
Для автомобильного осциллографа приемлемым можно считать, если она составляет 0,2…2,0 миллисекунды на деление. Самым высокочастотным автомобильным сигналом является сигнал шины CAN, и этой развертки достаточно для его отображения. Для остальных сигналов данная развертка (и высокая частота дискретизации) является избыточной. Приводит к увеличению объема записываемых файлов и лишнему уровню помех. Прибор с более низкой частотой имеет меньшую цену, основные сигналы выводит удовлетворительно, шину CAN может и не «увидеть».
Что такое мотортестер?
Возможности осциллографа не ограничиваются вышеперечисленными функциями. Если к нему добавить ряд дополнительных датчиков и разработать соответствующее программное обеспечение, он получает название » мотортестер». На сегодняшний день является мощным диагностическим комплексом. Позволяет проводить полную проверку систем зажигания, безразборную дефектовку двигателя и многое другое. Стандартом на мотортестеры предусмотрен необходимый набор датчиков и ПО. К сожалению, цена мотортестера, полностью соответствующего стандарту, может достигать очень больших величин. Например, (сейчас снятый с производства) прибор SNP-4000 фирмы SUN имел стоимость «всего» €38000 (была снижена до€27.000), прибор PDA-1000 — $10.000 (была снижена до $5.000).. Цена современного мотортестера Bosch FSA-720, присутствующего на рынке, около $5.000.
На смену им пришли приборы, имеющий ограниченный набор датчиков и упрощенное программное обеспечение. По стандарту они не могут называться мотортестерами и носят название «Осциллограф с функциями мотортестера». Редко используемые функции у них отсутствуют, что позволило снизить цену до приемлемого для большинства автосервисов уровня.
Рассмотрим назначение датчиков и программных модулей, входящих в их комплект.
1. Накладные датчики для проверки систем зажигания с программным модулем «Проверка зажигания». Позволяют по напряжению вторичной цепи, прикладываемого к свече зажигания полностью проверить все элементы: свечи, катушки, бронепровода и коммутатор. Имеют наборы для систем: с распределителем, с парными катушками (DIS), с индивидуальными катушками (СОР).
2. Датчик давления в цилиндре с программным модулем «Проверка фаз». Позволяет безразборным методом проверить правильность выставки фаз ГРМ и оценить состояние цилиндропоршневой группы.
3. Датчик пульсаций во впускном и выпускном коллекторах. Своего программного модуля, как правило, не имеет. Позволяет ориентировочно оценить эффективность работы каждого цилиндра, а также состояние цилиндропоршневой группы.
4. Для дизельных сервисов приборы комплектуются накладными пьезоэлектрическими датчиками. Своего программного модуля не имеют. Позволяют достаточно точно находить дефекты в элементах топливной аппаратуры.
5. Различные другие программные модули.
Отсутствие «жесткой привязки» к стандарту позволяет каждому автосервису подбирать требуемую комплектацию исходя из задач, стоящих перед ним. А также позволяет более гибко решать вопросы стоимости данного вида приборов.
Совет 3. При выборе прибора особое внимание обращаем на его программное обеспечение, наличие обновлений, вопросы технической поддержки и гарантий производителя.
Обзор и результаты тестирования данных устройств будут рассмотрены в отдельной статье.
Автор статьи — Рязанов Федор
Преподаватель Школы ИнжекторКар
Написать комментарий
Ваш комментарий: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.
Чем мотортестер отличается от осциллографа
Главная 
Статьи Теория диагностики Для чего нужен осциллограф мотор-тестер
Для чего нужен осциллограф мотор-тестер
Определяющую роль в современном автомобильном двигателе играют электронные системы управления и регулирования. Постепенно, шаг за шагом они вытеснили механические системы, так как лишь электроника делает возможным соблюдение все более строгих предписаний законодательства по выбросам вредных веществ с отработавшими газами.
На рисунке схематически изображен двигатель с простейшей системой впрыска топлива, которая состоит из следующих исполнительных механизмов:
1. топливная форсунка;
2. свеча и катушка зажигания;
а также из датчиков, которые определяют режим работы двигателя:
1. датчик массового расхода воздуха;
2. датчик положения дроссельной заслонки;
3. датчик абсолютного давления во впускном коллекторе;
4. датчик положения коленчатого вала;
5. датчик температуры;
6. лямбда-зонд.
Каждый датчик формирует определенный сигнал, который соответствует контролируемой им физической величине. Например, датчик расхода воздуха преобразует текущий расход воздуха через двигатель в определенный уровень напряжения, датчик положения дроссельной заслонки контролирует текущий угол открытия заслонки и выдает соответствующее напряжение. Лямбда-зонд выдает сигнал, который несет информацию о содержании кислорода в отработавших газах. Датчик положения коленвала генерирует сигнал, по которому можно определить текущее положение коленчатого вала и скорость его вращения.
Все эти сигналы поступают в электронный блок управления двигателем, на основании чего рассчитывается масса топлива, соответствующая необходимому наполнению цилиндров воздухом, и по этим данным определяется требуемая продолжительность и момент впрыска топлива. Также на основании описанных параметров система определяет угол поворота коленчатого вала, при котором должно происходить воспламенение рабочей смеси.
Если уровень сигнала от какого-либо датчика выходит за допустимый диапазон, система сохраняет соответствующий код неисправности и формирует сигнал водителю – включает лампу “Check Engine” на приборном щитке.
Как правило, диагностика автомобиля с такой системой управления начинается с подключения специализированного авто сканера. Сканер подключается к шине обмена данными электронного блока управления через диагностический разъем автомобиля и позволяет считать ошибки, которые были зарегистрированы электронным блоком управления в процессе работы двигателя. А также позволяет посмотреть информацию, поступающую от датчиков в том виде, в котором их видит блок управления.
Во многих случаях по показаниям сканера однозначно определить причину неисправности практически невозможно, поэтому самой оптимальной методикой поиска будет непосредственный анализ сигналов, поступающих в электронный блок управления и управляющих сигналов от блока управления, и сравнение их с эталонами. Для этих целей используют мотор-тестер.
Мотор-тестер – это специальный многоканальный цифровой осциллограф, предназначенный для диагностики различных систем автомобиля, в том числе и двигателя. Как уже было сказано, диагностика заключается в исследовании амплитудных и временных параметров сигналов, поступающих в блок управления, а также измерение параметров, которые не контролируются датчиками системы впрыска при помощи датчиков из комплекта мотор-тестера.
Например, при помощи дополнительного датчика давления можно получить график изменения давление в цилиндре, по которому можно судить об исправности цилиндропоршневой группы, а также газораспределительного механизма; давление во впускном коллекторе, по которому можно сразу сравнить наполнение всех цилиндров топливовоздушной смесью; давление в выпускном коллекторе. А также напряжения и токи в различных электрических цепях автомобиля.
Все эти сигналы можно непосредственно анализировать при помощи автомобильного осциллографа мотор-тестера независимо от того, возможно ли их просмотреть при помощи сканера вообще.
Итак, обобщив все ранее сказанное, можно сделать вывод, что сканер подключается к электронному блоку управления через диагностическую шину и позволяет просмотреть данные, с которыми оперирует электронный блок при управлении работой двигателя.
Также можно посмотреть параметры рассчитанные блоком управления, например, время впрыска топлива или угол опережения зажигания, на основании которых блок управления генерирует сигналы управления исполнительными механизмами, соответственно, форсункой и катушкой зажигания.
При выходе какого-либо параметра за пределы диапазона, блок управления фиксирует ошибку, однако достоверно определить неисправность предполагаемого узла можно лишь непосредственно перепроверив мотор-тестером уровни сигнала на входе электронного блока либо на выходе датчиков. Или еще и проанализировав сигналы исполнительных механизмов. При необходимости, также можно подключить дополнительные датчики из комплекта мотор-тестера и получить осциллограммы необходимых параметров.
Как правило, мотор-тестер выполнен в виде приставки к персональному компьютеру, что позволяет использовать вычислительные ресурсы компьютера для анализа сигналов, а также выводить результаты анализа на монитор компьютера в удобной форме в виде графиков и диаграмм, и сохранять эталонные сигналы.
Следует отметить, что даже в случае измерения некоторых параметров сканером, непосредственное измерение этих же параметров мотор-тестером, позволяет получить дополнительную информацию. Причиной малой информативности сигнала полученного со сканера является, невысокая скорость обновления данных, как правило сканер позволяет делать замер параметра несколько раз в секунду, чего недостаточно для анализа быстроизменяющихся параметров. Мотор-тестер позволяет производить от ста тысяч измерений в секунду.
Приведем в качестве примера анализ напряжения бортовой сети при запуске двигателя и работе его на ХХ. Измерять напряжение буду одновременно при помощи мультимарочного сканера AutoCom и мотор-тестера MT Pro. В окне сканера в качестве отображаемых параметров выбираю Напряжение батареи и Скорость вращения двигателя.
Окно настройки подсказывает, что чем больше параметров будет выбрано для одновременного отображения, тем меньше будет скорость обновления каждого. Поэтому если необходимо отслеживать параметры, которые изменяются быстрее, чем обновляются показания на сканере, то для измерения этих параметров необходимо воспользоваться мотор-тестером.
Двигатель заглушен. Запускаем запись осциллограммы, Уровень напряжения – составляет почти 12,8 В, что соответствует нормально заряженному аккумулятору.
Теперь включаем запись в окне сканера. Выбираем режим отображения в виде графиков.
Первое, что бросается в глаза – отличия в показаниях постоянного напряжения. Причиной этого может быть то, что измерение напряжения осуществляется в разных точках: щуп мотор-тестера подключен непосредственно к клеммам аккумулятора, а электронный блок показывает напряжение, которое приходит на его вход. Так как разница в показаниях небольшая и никаких симптомов неисправности в работе автомобиля не проявляется, то можно не обращать на это внимания. Как уже отмечалось ранее, двигатель заглушен, тем не менее сканер показывает скорость вращения 25 об/мин. Возможно, эта особенность работы сканера на данном автомобиле. Также не будем обращать на это внимания.
По графику оборотов видно небольшой участок стартерной прокрутки, запуск двигателя и стабилизацию холостого хода. На графике выше видно просаживание бортового напряжения до уровня примерно 10,5 В, затем плавное нарастание напряжения до нормального напряжения работы генератора 14,2…14,3 В.
Остановим запись и перейдем к окну мотор-тестера. Находим участок запуска двигателя.
Наблюдается явное сходство сигналов, но первое, что бросается в глаза – наличие ступенек на графике, полученном сканером. Размер этих ступенек как раз и определяется временем обновления параметра. Например, четко видно, что пик падения напряжения в момент включения стартера пропущен и на самом деле напряжение снижалось до 9 В. В определенных случаях по этому сигналу можно определить неисправность аккумуляторной батареи или стартера, а если анализировать сигнал при работающей системе зарядки аккумулятора, по пульсациям напряжения можно определить неисправность в генераторе.
Основным преимуществом сканера является простой доступ практически ко всем параметрам двигателя посредством подсоединения всего одного провода сканера к диагностическому разъему, в случае же с мотор-тестером, необходимо вручную подключать щуп в определенную точку проводки для просмотра требуемого параметра. С другой стороны, мотор-тестер позволяет проводить непосредственное измерение и обеспечивает верные показания не зависимо от исправности бортовой сети или электронного блока управления. А также позволяет проводить анализ параметров, которые сканером просто невозможно проконтролировать.
Мотор-тестер и сканер – два незаменимых прибора в диагностике современного двигателя, которые не заменяют друг друга, а дополняют возможности каждого.
Поэтому Для эффективной работы, необходимо рационально сочетать возможности этих двух приборов. И понимать в каких случаях, какой прибор необходимо использовать.
Чем мотортестер отличается от осциллографа
Курсы которые открыта запись на ближайшее время:
В 2023 году курсы проходят каждый месяц, подробное расписание опубликовано по ссылке
[расписание]
Курсы по автокондиционерам
Еженедельно
Набор в группы уже производится. Для записи на курсы перейдите в раздел «Запись на курсы диагностов», «Запись на курсы Автоэлектриков» и «Запись на курсы Обслуживание автокондиционеров» или позвоните по телефонам указанным к разделе «Контакты». Подробности о курсах можно почитать на странице О курсах диагностов и .О курсах Автоэлектриков
Курсы по подготовке диагностов, курсы автоэлектриков, курсы диагностов, диагностическое оборудование.
Кроме технических воросов — вопросы ценообразования на услуги автосервиса, преодоление разногласия при работе с клиентами, вопросы взаимодействия с персоналом, обзор информационных баз данных …
| В этой статье сформулированы основные отличия осциллографа общего назначения от осциллографа, в составе мотортестера с упором на «железную» часть прибора. на 10.09.08 Составитель: Sub  категория Статьи комментарии: 1 |
«В специальной литературе и сети можно встретить много информации о интерфейсах («софте»), специфических функциях и дополнительных датчиках мотортестеров.
В этой статье я постараюсь сформулировать основные отличия осциллографа общего назначения от осциллографа, работающего в составе мотортестера с упором на «железную» часть прибора, т.е. устройство измерительного блока. Речь пойдет только о цифровых приборах, работающих совместно с персональным компьютером (ПК) через интерфейсы USB, LPT, Ethernet.
Не претендую на истину в последней инстанции, просто хочу изложить свое видение этой проблемы, сформировавшееся за годы разработки диагностических приборов для автосервиса мной и коллективом фирмы CarTest 
)).»
By Попов А.А.( Разработчик мотор-тестера Cartest 2500)
Синхронизация развертки осциллографа
Все процессы в автомобильном двигателе происходят циклически. Для четырехтактного двигателя рабочий такт происходит за 2 полных оборота коленвала. Очевидно, что на экране осциллографа желательно видеть течение исследуемых процессов с привязкой к рабочему такту двигателя и работой каждого цилиндра. Для этого развертка осциллографа синхронизируется с помощью датчика первого цилиндра.
Для классической системы зажигания с трамблером достаточно иметь индуктивный датчик синхронизации, который надевается на высоковольтный провод первого цилиндра и работает по принципу трансформатора, одной из обмоток которого является токопроводящая жила ВВ-провода.
Для системы DIS с двухвыводными катушками индуктивный датчик синхронизации должен быть дополнен регулятором чувствительности, чтобы «отловить» рабочую искру (холостая всегда имеет гораздо меньшее напряжение пробоя). Принцип работы датчика тот же.
Для систем DI с индивидуальной катушкой на цилиндр и без высоковольтных проводов потребуется адаптер синхронизации, который подключается к первичной цепи катушки первого цилиндра. Этот адаптер формирует синхросигнал по скачку напряжения выше 100В в момент искрообразования и чаще всего выполнен по схеме аналогового компаратора.
Таким образом, первое отличие мотортестера от осциллографа — наличие специальных датчиков синхронизации для разных систем зажигания.
Особое внимание стОит уделить вопросу, куда подключается датчик синхронизации.
В мотортестере для датчика синхронизации выделен отдельный цифровой канал, который управляет не только изображением на экране, но и работой самого прибора. Подробности — в следующем параграфе.
В некоторых, так называемых, «автомобильных осциллографах», сигнал индуктивного датчика синхронизации выводится в один из аналоговых каналов и устанавливается режим «софтовой» синхронизации по фронту импульса в одном из каналов. Такой способ подкупает своей простотой и универсальностью, но имеет ряд существенных недостатков.
Одной из главных характеристик цифрового мотортестера (осциллографа) является частота, с которой происходит измерение сигнала — частота дискретизации АЦП (аналого-цифрового преобразователя). Эта характеристика сравнима с мощностью двигателя автомобиля. Осциллограф с частотой дискретизации 100 КГц по сравнению с осциллографом на 300-500 КГц смотрится так же, как два автомобиля у которых под капотом соответственно 100 и 300-500 лошадок .
Подавляющее большинство цифровых осциллографов имеет один аналого-цифровой преобразователь (АЦП), к которому через мультиплексор поочередно подключаются аналоговые входы. Это значит, что если частота дискретизации АЦП = 100 КГц и осциллограф одновременно работает по двум каналам, то частота оцифровки каждого канала = 50 КГц.
Следовательно , при выделении одного измерительного канала под синхронизацию, качество оцифровки исследуемого сигнала ухудшается в два раза! Для корректного измерения таких скоротечных процессов, как пробой искры (пиковое значение амплитуды по напряжению), частота дискретизации имеет первостепенное значение. При частотах дискретизации АЦП ниже 300 КГц осциллограммы вторичной и первичной цепей системы зажигания могут быть значительно искажены и малоинформативны.
Частота дискретизации АЦП мотортестера не может быть ниже 300 КГц при наличии отдельного канала синхронизации и 600 КГц, если один из аналоговых входов задействован под канал синхронизации.
Передача данных от прибора к компьютеру
При анализе происходящих в двигателе процессов, очень важно точно измерять временнЫе величины. По времени измеряются частота вращения коленвала, длительность горения искры, время накопления в катушке зажигания, время впрыска топлива, угол опережения зажигания и т.д.
Для обеспечения достаточной точности измерений, процесс оцифровки сигнала должен происходить с постоянной скоростью. Зная эту скорость, и принимая ее постоянной, можно вычислить время по количеству выборок АЦП на участке осциллограммы. Существует 3 основных способа передачи данных от АЦП к компьютеру:
1. Непрерывная передача данных без буферизации. В этом случае результат преобразования АЦП сразу передается в компьютер по одному из внешних интерфейсов (USB, LPT, Ethernet). Преимущество такого метода — простое устройство прибора, соответственно, и более низкая цена. Недостатки — ограничение частоты преобразования АЦП пропускной способностью интерфейса и значительное влияние на скорость передачи операционной системы Windows + быстродействие компьютера. Хорошим примером для демонстрации этой проблемы может служить обычная WEB-камера с интерфейсом USB, которая начинает «виснуть» в момент запуска других приложений, прослушивании музыки в MP3 и т.д.
Интерфейс Ethernet c пропускной способностью до 10 MBit наиболее подходит для такого способа. Наиболее «неудачный» интерфейс для мотортестера — к сожалению, USB. Почему — долго объяснять. Поверьте на слово или наберите в Яндексе что-то типа «FT245 непрерывная передача данных» или «USB изохронный режим».
2. Непрерывная передача данных с буфером малой глубины. В общем все так же, как и в ( 1 ), только уменьшено влияние «операционки» на скорость передачи. Данные передаются порциями при заведомо достаточной скорости интерфейса. Этот способ применяется в большинстве цифровых осциллографов общего применения, где одним из условий является непрерывность измерений для записи длительных нециклических процессов, в том числе и без синхронизации.
3. Запись данных в буфер большой глубины на протяжении всей синхронизации с последующей передачей всего пакета в компьютер. Момент запуска АЦП, начало и окончание записи в буфер, передача данных в компьютер, определяются по сигналу с датчика синхронизации. Таким образом, датчик синхронизации управляет всем измерительным комплексом, а не изображением на экране.
Это наиболее «правильный» способ измерения, если известно максимальное время между синхронизациями. Для мотортестера его можно рассчитать по минимальным оборотам двигателя на холостом ходу (400-500 об/мин). Преимущества — частота преобразования АЦП не ограничена пропускной способностью интерфейса, стабильная скорость оцифровки, которая достигается применением кварцевого генератора тактовых импульсов в составе прибора. Недостатки — пропуск каждого второго рабочего такта двигателя при большой скорости преобразования АЦП и малой пропускной способности интерфейса, значительное усложнение аппартной части прибора. Для мотортестера считается допустимым отображать не каждый рабочий такт двигателя, а через один. При 1000 об/мин. это будет 4 кадра в секунду.
В мотортестере необходимо иметь два режима передачи данных — запись в буфер на протяжении всей синхронизации для измерения высоковольтных цепей («первичка» и «вторичка») и непрерывную передачу данных с буфером малой глубины в режиме осциллографа и самописца с разными частотами преобразования АЦП.
Выбор режимов происходит при программной настройке синхронизации. Внешняя синхронизация — по датчику первого цилиндра с записью в буфер «от синхронизации до синхронизации» и внутренняя — по фронту (спаду) импульса в выбранном канале с регулировкой уровня синхронизации по амплитуде сигнала.
Гальваническая развязка мотортестер — компьютер
Система зажигания бензинового двигателя генерирует напряжения до десятков киловольт и является мощнейшим источником помех как для цифровой части модуля осциллографа, так и для компьютера работающего в составе мотортестера. Опасность поражения высоковольтным импульсом обслуживающего персонала я не рассматриваю, так как в современной России тема охраны труда давно потеряла актуальность />.
Особо остро проблема помехозащищенности стоит при использовании с составе измерительного комплекса стационарного компьютера с питанием от электросети 220В (часто без евророзетки с контактом заземления). Корпус и «земляная шина» стационарного компьютера всегда связана с фазой сети 220В через емкостный делитель в блоке питания. Если корпус компьютера не заземлен, то это легко проверить измерив напряжение между корпусом компьютера и батареей отопления, водопроводной трубой, железными воротами автосервиса или любым другим заземляющим контуром. Если корпус компьютера заземлен, а минусовая клемма аккумулятора и «земляная» шина двигатель-кузов в диагностируемом автомобиле сильно окислены, то высоковольтные импульсы системы зажигания могут стекать в «землю» по довольно странной схеме — через измерительные схемы осциллографа и электронные схемы компьютера. Оценить сколько и куда «сольется киловольт» довольно трудно, так как на это влияет множество факторов (например, уровень сырости колес авто и пола в автосервисе и качество контакта «минусового крокодила» мотортестера с кузовом автомобиля). От воздействия высоковольтных помех можно получить разные неприятности, от искажения результатов измерений до «зависания» компьютера или выхода из строя мотортестера и компьютера.
Применение Ноутбука с автономным питанием только частично снимает описанные выше проблемы, так как тудно предвидеть степень сырости сапогов диагноста, который держится за ноутбук />)).
Очень желательно, чтобы специализированный автомобильный осциллограф и тем более мотортестер имел гальваническую развязку между измерительным блоком и компьютером.
В технических характеристиках цифровых осциллографов всегда указывается «разрядность» примененного аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Не слишком осведомленный потребитель может не знать, что такое АЦП 8, 10, 12 или 14 разрядов и чем 14-ти-разрядное АЦП лучше 8-ми-разрядного.
Постараюсь объяснить, что называется, «на пальцах» . В цифровой электронике большинство цифр связано с некоторой степенью двойки, например 256 цветов VGA монитора это 2 в 8-й степени или 1024 точки ширины SVGA монитора это 2 в 10-й степени. Так же и разрядность АЦП — если она равна к примеру 10, то напряжение в 10 вольт может быть измерено с точностью 10 / 1024 = 0,00976 вольта, если предел измерений составляет от 0 до 10 вольт. Если же мы хотим измерять переменное напряжение от -20 до +20 вольт, то точность измерения составит уже 40 / 1024 = 0,0390 вольта. Если использовать АЦП с бОльшим количеством разрядов, то можно расширить пределы измерения канала, не уменьшив при этом точность измерений. Если же сделать побольше каналов с разными диапазонами измерения, то можно добиться достаточной точности и на 8-ми-разрядном АЦП.
Таким образом, указание «разрядности» АЦП в отрыве от пределов измерения конкретного канала прибора сопоставимо со «средней температурой пациентов по больнице». Более правильное отражение точности прибора указывается, например, в процентах от пределов измерения — первичная цепь +/- 500 В точность 1%. Надо признать, что в эту «точность» немалый вклад дает множество других факторов, таких как температурный дрейф источника опорного напряжения АЦП (референса), входных цепей прибора, трезвость наладчика и т.д., но эти тонкости выходят за рамки данной ознакомительной статьи.