Осциллограф для ремонта эбу

Опубликовано: 19.05.2024

Осциллограф. С ним и без него

… этот форум (Легион-Автодата - http://forum.autodata.ru/index.php ), и некоторые другие форумы по профилю, меня многому научили. Раньше, когда только ставил сигналки (а это скучное занятие и оно мне не особо нравилось) , купил книгу "Диагностика и ремонт японских автомобилей" Кучер В.П (админ форума Легион-Автодата). С этого всё и началось. Это, наверное, и были мои первые шаги в профессию «автомобильный диагност»…О работе автодиагноста можно много рассказывать, но не буду растекаться, скажу пару слов об одном из направлений в этой работе -

Несколько примеров использования осциллографа

Первый пример

Обычный мотор Nissan QG15 с шаговым мотором и проблемой с холостыми оборотами. Причём, обучение проходит и всё вроде ничего, но после нескольких запусков обороты начинают чудить.

Подобные случаи вызывают очень большие трудности при диагностике: несколько лет назад (осцил уже имелся, но с ним было мало опыта работы), убил два дня на диагностику с перепаиванием совершенно исправной микрухи, отмыванием до блеска совершенно исправной заслонки, перестановкой её и ЭБУ с другого автомобиля, обвешиванием разъёма лампочками.

В итоге уже начал верить в чудеса: « Всё исправно, но не работает !», (вернее работает, но не так, как надо). Каким-то чудом неисправность была найдена - полусгнивший провод. И я был не первый, кто пытал эту машину, до меня другие авто-мастерские также мыли, чистили, паяли, переставляли… и всё без толку.

Сейчас есть осциллограф. Такие неисправности лучше решать при его помощи. Из-за врождённой лени никуда далеко не углубляюсь … -) и сразу подключаю осцилл, и вот оно - на одном канале сигнал оторван от земли на 2В.

Полусгнивший провод нашёлся быстро:

Второй пример

Автомобиль Nissan Cube – «не едет». Тоже, не вдаваясь в подробности, сразу вкручиваю датчик давления и по сигналу понимаю - выпуск стоит очень рано:

Кто занимался этим вопросом, тот знает, что для того, чтобы проверить метки на цепи, надо долго крутить коленвал, а тут определение неисправности заняло несколько минут.

Третий пример:

Toyota Vits с ошибкой Р0500 (сигнал датчика скорости) и дёрганьем коробки. Спидометр работает всегда.

Делаем пробную поездку, скорость в дате сканера определяется, цепляю осцилл на вход датчика скорости в ЭБУ и видим такую картину.

Сигнал «оторван» от земли. Сигнал тут идёт стандартно для всех Тойот: от ABS в приборку, дальше в ЭБУ. Замеряем «массу» на приборке, вот он один вольт, думаю, после прогрева становилось ещё больше и ЭБУ переставал видеть такой сигнал. Далеко искать не пришлось, «масса» приборки прикручена к креплению магнитолы, которое отломилось и «масса» бралась с корпуса магнитолы.

А вот как должно быть и стало после ремонта:

Во многих случаях осциллограф увеличивает скорость диагностики и достоверность диагноза (сам я не любитель долгостроев, стараюсь делать максимально быстро).

Когда выбирал для себя осциллограф, то перечитал много форумов – нигде нет однозначного мнения. Ну, и я не буду советовать, каждый выбирает то, что ему надо для своих задач. Сейчас я работаю Мотодоком-3, при моих задачах он меня полностью устраивает. В принципе, работать можно любым, я думаю, главное понимать что нужно увидеть.

Мои запросы сейчас - четыре (а можно и больше) каналов, обязательно датчик давления, индуктивные датчики (который на провод надевается и для COP катушек), токовый датчик очень желательно (я сделал самодельный, резистор в разрыв провода, неудобство в том, что провод надо резать), токовая осциллограмма в некоторых случаях более информативна. и вроде всё. Хотя вполне можно обходиться приборами и попроще.

Парк обслуживаемых машин у нас, в основном «японцы», как право, так и леворукие, не очень старые. Проблем с ними практически не бывает, надёжность японских машин поражает, как бы не пытались наши сограждане их изломать. И все те примеры, которые я привёл в этой статье, это « неисправности, человеками созданные » (я, вообщем не против, ломайте). Европейские машины тоже обслуживаем, но их пока меньше, потихоньку народ пересаживается с правого руля.

Козлов Алексей Викторович

Ник на форуме «Легион-Автодата» alex22
т. 8 913 247 85 41
г. Барнаул
Автосервис "Пронто"
Ул. Цеховая 58Б
т. 8 913 247 85 41

В этой статье мы расскажем про осциллограф, зачем он нужен, его особенности и типы, а также как правильно с ним работать.

Итак, с помощью осциллографа можно диагностировать работу датчиков, форсунок и всей системы зажигания, не снимая всего этого с автомобиля. Мастера, искушённые в диагностике различных электрических систем автомобиля знают, какие возможности предоставляет тот или другой диагностический прибор.

Осциллограф в этом списке занимает одно из самых почётных мест. Он даёт возможность проследить весь процесс в динамике, поставить правильный диагноз и принять все необходимые меры для своевременного ремонта.

Типы приборов

В практике, в зависимости от поставленных задач, используются несколько типов осциллографических машин:

Стробоскопы.
Запоминающие осциллографы.
Специальные.
Скоростные.
Универсальные.

Стробоскопы позволяют выделить на временной шкале осциллографа только те электрические импульсы от исследуемых узлов, которые интересуют в текущем отрезке времени.

В скоростных осциллографах используется принцип «бегущей волны». Широкополосный сигнал, «бегущий» синусоидой по монитору с большой скоростью, позволяет быстро оценить ситуацию в целом.

Задача специальных осциллографов – исследование высоковольтных импульсов. Применяются в основном для установки правильного момента зажигания и для анализа работы различных телевизионных систем.

У запоминающих или цифровых осциллографов, помимо основных диагностических свойств, отличительное достоинство– память. В комплект последних моделей включены устройства с вычислительными функциями. Это значительно расширяет возможности данных аппаратов.

Для автомобиля больше других подходит универсальный осциллограф. Его можно запитать от прикуривателя. Номинальное напряжении – 12В и 24В. Он экономичен и имеет малые габариты.

Технический потенциал

Универсальный осциллограф отображает гармонические, а также импульсные сигналы, передаваемые датчиками со всех электрических узлов. Он регистрирует и исследует:

группы импульсов,
фрагменты импульсной «волны»,
моментальные изменения.

На одной электронной развёртке можно получить изображение сразу двух импульсов.

Для диагностики автомобиля это открывает возможность сравнивать различные показатели, в том числе номинальные и существующие в данный момент.

Особенности

Перед началом работы с осциллографом следует обратить внимание на две его характеристики:

полярность входа и выхода;
входное сопротивление.

Большинство современных осциллографов снабжены дифференциальной развязкой питания. То есть для пользователя не имеет значения на «плюс» он попал или на «минус», подключая прибор к бортовой сети. Но в любом случае не лишним будет перестраховаться, и проверить полярность контактов.

Если конкретное сопротивление не указано, прибор следует включать в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Диагностика

Проверка автомобиля осциллографом, как и любым другим диагностическим прибором, начинается с подключения к электронному блоку управления (ЭБУ).

Однако, возможности конкретного ЭБУ могут быть уже поставленных задач. Вследствие этого часть работ (если не все) переносится на неподконтрольную сферу электрических узлов автомобиля. Так, например, можно выявить отклонения в газораспределительном механизме, подключив осциллограф к датчику расхода воздуха (он вне поля зрения ЭБУ).

Осциллограф для ремонта автомобиля воспроизводит на мониторе графическое отображение импульсов в виде колеблющейся синусоиды с любой из систем управления, установленной на двигателе.

Отчётливость изображения зависит от диапазона частот, на которые настроен прибор. Частоты подбираются в зависимости от того, связана диагностика с системой зажигания или нет. Если связана, то осциллограф следует настраивать на диапазон 0 – 40 кГц. Если нет – на диапазон 0 – 10 кГц.

То есть детальный анализ электронных систем требует более широкого диапазона частот. 40 кГц – это максимум, соответствующий собственным колебаниям наиболее ответственных узлов ДВС.

Как научиться

Освоить осциллограф – несложное дело. Оно займёт у вас какое-то время. Но не большее, чем освоение компьютера или просто смартфона. Достаточно прочитать инструкцию и просто поэкспериментировать на своём автомобиле.

Понадобятся и средства, чтобы приобрести этот прибор. Учитывая расходы на диагностику в специализированных автоцентрах, цена осциллографа вас едва ли смутит. Затраты окупаются быстро. К тому же и выбор на рынке в настоящее время богат.

Купить осциллограф для диагностики автомобиля легко в любом интернет-магазине.

Таким образом, у вас появится прекрасная возможность провести диагностику вашего авто своими руками.

Что выбрать

Какой осциллограф выбрать – решать вам самим. В конечном итоге всё зависит от задач, которые вы ставите перед собой.

В автосервисах обычно используют профессиональные автомобильные осциллографы. Они имеют в комплекте целый набор специальных датчиков, сориентированных на любые параметры электрической системы автомобиля:

наличие тока в сети,
высокое и низкое напряжение,
возникновение разряжения в цепи и т.д.

В самостоятельной практике вполне достаточно обычного осциллографа типа С1. С его помощью можно проверить в автомобиле все электрические цепи.

Единственные недостатки прибора – его габариты (348 х 200 х 502) и необходимость питающего напряжения 220В.

Портативные осциллографы типа Hantek лишены подобных недостатков. Они эффективны и наиболее удобны для диагностики автомобиля в пути. Но здесь высока и цена.

USB осциллограф DISCO 2

Комплект DISCO 2 состоит из:

щупы разборные с кучей элементов
линейка ёмкостная
линейка индуктивная

С помощью прибора за пару секунд, без снятия клапанной крышки и прочего можно точно определить верность установки фаз ГРМ. С его помощью можно также диагностировать работу датчиков, форсунок и всей системы зажигания, не снимая всего этого с автомобиля.

Заключение

Многие автолюбители, сталкиваясь с проблемами в электрике своего автомобиля, сразу спешат за советом к специалистам. Иногда без этого действительно не обойтись. Но как, например, поступить в дороге, когда единственный советчик – вы сами?

Диагностика по осциллографу – ваше единственное спасение. Этот прибор – надёжный помощник. Нужно помнить об этом и заранее быть наготове.

Электрические измерения

Выбор осциллографа для ремонта электроники

Рынок электронных осциллографов предлагает широкий выбор различных серий от разных производителей, потому вопрос, какой из них нужно выбирать для ремонта электроники остается очень актуальным.

Итак, на что следует обратить внимание, при выборе данного устройства:

ценовой диапазон;
частота измеряемых сигналов;
количество аналоговых каналов;
работа с последовательными и параллельными цифровыми шинами;

Критерии выбора

Какой осциллограф выбрать для ремонта электроники? Существует несколько видов осциллографов. Среди них можно выделить:

По типу питания устройства

ограниченная полоса пропускания;
невысокая точность.

USB-осциллографы отличаются портативностью. Они используются в работах, которые не требуют высокой точности.

Количество каналов

Как правило, современные устройства имеют 2 или 4 основные каналы. В эконом-моделях содержится 2 канала, хорошие модели имеют 4, а профессиональные осциллографы 4 и более. Выбор устройства по количеству каналов зависит от объема выполняемой работы.

Полоса пропускания

При выборе устройства, обратите внимание на то, что полоса пропускания осциллографа должна быть выше максимальной частоты сигналов, которые нужно измерить.

Для измерения цифровых сигналов, лучше всего подойдет цифровой с логическим анализатором.

Чем больше полоса пропускания, тем дороже прибор. Осциллографы с широкой полосой пропускания стоят от 2 до 10 тысяч долларов.

Частота дискретизации

Цифровой или аналоговый, что лучше

Оба вида имеют свои достоинства и недостатки.

Плюсы аналоговых осциллографов:

Удобство интерфейса;
Отображение сигналов в реальном времени;
Простота в управлении;
Невысокая цена.

Точность данного прибора очень низкая;
Ограниченность полосы пропускания;
Неудобства в эксплуатации;
Средства изменения сигналов ограниченны.

Теперь перейдем к цифровым осциллографам.

Сложность в управлении;
высокая стоимость.

Обзор лучших приборов для радиолюбителей

«Сиглент SDS 1022»

Высокоточный прибор, отображающий все сигналы. Верхняя граница частоты сигнала доходит до 100 Гц. Работает в 3 режимах. Стоимость около 16 тысяч рублей. Погрешность в работе практически отсутствует. Обрабатывает частоту сигнала от 10 до 100 Гц.

Торговая марка «Ригол»

«Тектроникс TDS 3064»

«Тектроникс MSO 4104»

Высокая чувствительность по вертикали, можно запускать по видео и фронту. Может выполнять все математические функции. Данные по измерению прибор позволяет получать автоматически. Модель довольно компактная и легкопереносимая.

Цена осциллографа -около 18 тысяч рублей.

Осциллографы от производителя «Акип»

USB осциллограф обзор лучших моделей

В этой категории лучшими станут Hantek, Instrustar, SainSmart. Это лучшие бюджетные варианты. Подходят для ремонта телевизоров и ноутбуков.

Основываясь на данные характеристики, выбрать нужный осциллограф будет легко.

Найти неисправность стало гораздо проще. Не надо разбирать и подкидывать каждую запчасть, что удешевляет поиск неисправности и экономит время. Автомобильный осциллограф применяется для диагностики двигателя, датчиков электронной системы управления, генератора, стартера, аккумулятора. Нужен при комплексной автомобильной диагностике, дополняет проверку сканером. Позволяет делать дефектовку мотора без вскрытия.

Осциллограф – это прибор, который снимает параметры времени и амплитуды электрического сигнала. При неисправностях автомобиля, также нужны эти характеристики. То есть как изменяется сигналы датчика, катушки, форсунки по времени.

Какой выбрать осциллограф для диагностики авто

Рассмотрим наиболее удобные и информативные приборы.

USB Autoscope Постоловского

Преимущества

Профессиональные скрипты от Андрея Шульгина.
Удобный интерфейс.
Широкий диапазон измерения от 6 до 300 вольт.
Обработка скриптов в автоматическом режиме.
Информативный скрипт эффективности по цилиндрам CSS, показывающий работу форсунок, системы зажигания.
Тест аккумулятора, генератора, стартера. Показывает неисправности в автоматическом режиме. Легкий процесс съема характеристик: достаточно иметь доступ к плюсовой или минусовой клеммам АКБ.
Тест давления в цилиндре. Показывает метки системы газораспределения, правильно ли стоят фазы. Выявляет провернутый задающий диск.

Полная документация по работе с прибором. Подробно описаны скрипты, схемы подключения. Есть видео инструкция на сайте производителя. Отзывчивая поддержка.

Мотодок 3

Преимущества и недостатки

Скрипт Андрея Шульгина эффективности цилиндров. Есть некоторые недостатки по синхронизации с некоторыми автомобилями, имеющими слабый сигнал с датчика коленчатого вала. Но это сглаживается удобством и быстрой работой.
Подключения на любое расстояние по кабелю RJ 45.
Качество картинки при диагностике, что не маловажно при работе.
Подробная документация на сайте производителя.

Для примера приведены только два осциллографа для диагностики авто. Существуют и другие приборы: отличаются ценой, производителем, но принцип измерения одинаков. Самое главное иметь опыт в чтении осциллограмм к каждой марке автомобиля.

Диагностика осциллографом автомобиля: как проводить

Пользоваться осциллографом не составляет особых трудностей у диагностов. Методика подробно описана в инструкциях к прибору. Главное знать места подключения к датчику положения коленчатого вала для проведения скрипта Шульгина по эффективности цилиндров. Для различных марок автомобилей ДПКВ может находится возле задающего диска или маховика.

Проверка датчиков осциллографом

Датчик положения коленчатого вала. Нужен для синхронизации искры и форсунок по такту сжатия. Сигнал имеет синусоидальную форму с разрывом. Форма сигнала с одинаковой амплитудой. Если есть отклонения, значит задающий диск имеет не равномерность вращения или люфт.

Исправный ДПКВ

Подключаем измерительный щуп к сигнальному проводу осциллографа.
Ставим диапазон измерения до 300-500 вольт.
Нажимаем кнопку пуск и снимаем сигнал.

Датчик положения распределительного вала. Имеет прямоугольную форму сигнала амплитудой 12,3 – 12,7 вольта. Полезно снимать одновременно сигналы ДПКВ и ДПРВ для определения фазы впрыска и смещения распределительных валов относительно друг друга. Но как правило этот параметр проверки ДВС есть на сканере.

Нижний фронт сигнала ДПРВ совпадает с разрывом зубьев на задающем диске, что говорит о правильной фазе впрыска.

Датчик массового расхода воздуха применяется на бензиновых двигателях для измерения объема прошедшего воздуха. Основной параметр для диагностики — это его АЦП равное 0,996 вольт при включенном зажигании. При углубленной диагностике ДМРВ, нужно померить время релаксации – период, за который, датчик выходит в нулевое положение.

Исправный ДМРВ. Нулевое напряжения равно 0,996 вольт и скорость выхода на рабочий диапазон 0,5 мс.

Ниже представлена осциллограмма неисправного ДМРВ. Время перехода 20 мс, а напряжение при нулевом объеме воздуха 1,130 вольт. Авто с таким датчиком будет расходовать много топлива и терять мощность.

Неисправный дмрв

Немаловажно проверить пик выхода датчика на максимальный уровень напряжения. Для этого нужно снять сигнал с ДМРВ на заведенном ДВС, при резко нажатой педали газа. Чем больше показания к 5 вольтам, тем датчик имеет большую отдачу и авто будет эластичнее.

Сигнал напряжения ДМРВ под нагрузкой

Работа с автомобильным осциллографом не страшна для начинающих диагностов. Нужно тщательно изучить инструкцию по работе с прибором и применять на практике. Чем больше опыт подключения к конкретной марке, тем быстрее и точнее поиск неисправностей.

Датчик положения дроссельной заслонки. Проверить легче всего сканером. Но при плавающей неисправности, когда автомобиль едет рывками, нужно проверить сигнал осциллографом. Подключаем сигнальный провод щупа к выходу ДПДЗ и снимаем сигнал открывая дроссель. Не должно быть резких скачков.

Исправный датчик положения дроссельной заслонки
Неисправный датчик положения дроссельной заслонки

Проверка массы двигателя осциллографом

Плохую массу двигателя можно проверить измерительным щупом осциллографа. Минус щупа соединяется с минусовой клеммой АКБ, а сигнальный с двигателем или кузовом. Значительные помехи говорят о плохой массе.

Хорошая масса

Диагностика катушек зажигания с помощью осциллографа

Проверка системы зажигания возможна только по анализу сигнала вторичной или первичной цепи. Самодиагностика двигателя автомобиля способна только косвенно определить дефекты в высоковольтной части. Может выдать ошибку по пропускам зажигания. Коды неисправностей пропусков дают общую картину работы цилиндра. Они могут возникнуть как от неисправной катушки, свечи, высоковольтного провода, форсунки, низкой компрессии, подсоса воздуха. Для точного определения неисправной катушки зажигания нужна проверка осциллографом.

Ниже приведен пример типичного сигнала высоковольтного пробоя, по которому можно судить о работоспособности всей высоковольтной системы автомобиля. Любой дефектный элемент: катушка, провод, свеча проявится на этой осциллограмме.

Типичные неисправности системы зажигания

Межвитковое замыкание в первичной цепи катушки

Пробой высоковольтного провода

Свеча в саже

Слишком большое время накопления катушки. Дефект в электронном блоке управления двигателем.

Проверка индивидуальных катушек зажигания

Для диагностики индивидуальных катушек зажигания очень удобно использовать осциллограф АВТОАС-ЭКСПРЕСС М. Удобство заключается в его компактности и легкости подключения. Достаточно загрузить программу и приложить индуктивный или емкостной датчик прибора к самой катушке. Получаем осциллограмму как показано выше.

Диагностика топливной форсунки осциллографом

Форсунка бензинового двигателя состоит из запорного клапана, электромагнитный катушки. Соответственно движение этого клапана возможно проверить осциллографом.

Исправная форсунка
Неисправная форсунка

Диагностика форсунок с помощью осциллографа требуется в случае тщательного поиска неисправности. В большинстве случаев достаточно сделать тест Андрея Шульгина на эффективность работы цилиндров.

Проверка датчика кислорода с применением осциллографа

Лямбда зонд служит для точного дозирования топливо – воздушной смеси и снижения уровня токсичности отработавших газов. Работает по принципу гальванического элемента. Вырабатывает напряжение в зависимости от присутствия свободного кислорода во внутренней и внешней ячейке датчика. Напряжение варьируется от 0,1 – 0,9 вольт, что соответствует бедной и богатой смеси.

Проверить работу датчика можно

Сканером
Осциллографом

Первый вариант быстрый и достаточный для оценки общей работы. Второй же вариант диагностики датчика кислорода более точный и позволяет оценить скорость сработки лямбда зонда в режиме обратной связи.

Неисправный датчик кислорода. Скорость реакции медленная
Датчик кислорода полностью неисправен

Скрипт CSS Андрея Шульгина

Вот мы и добрались до самой сути диагностики автомобильных двигателей. Для диагностов любой марки это самый информативный скрипт. Он показывает работу форсунок, искры и компрессии за одну проверку. Для проведения этого теста достаточно снять сигнал с датчика положения коленвала и синхронизацию с искры первого цилиндра. Сложность может заключаться в подключении к ДПКВ некоторых марок, но это сглаживается информацией, которую дает скрипт.

Порядок записи сигнала применительно к осциллографу USB Autoscope:

Подключиться параллельно сигнальным щупом осциллографа к выходу ДПКВ
Если установлена система зажигания DIS поставить щуп синхронизации на первый цилиндр, индивидуальная катушка — воспользоваться индуктивным датчиком.
Запустить двигатель и дать работать на холостом ходу.
Активировать скрипт CSS
Через 5-10 секунд плавно поднять обороты до 3000 и опустить.
Спустя 5-10 секунд резко поднять обороты и выключить искру оставив педаль газа полностью нажатой.
Остановить скрипт.

Анализ теста Андрея Шульгина

Нажать кнопку «Выполнить скрипт»
Задать входную информацию для анализа: количество и порядок работы цилиндров, угол опережения зажигания с погрешностью ±10°.
Анализируем полученную картинку.

Холостой ход — снижена эффективность 3 цилиндра.8.
Низкая компрессия в 3 цилиндре.

Таким образом, за 5 минут можно найти причину «троящего» двигателя, не откручивая свечи и не замеряя компрессию.

Порядок проведения теста эффективности на осциллографе Мотодок 3

Порядок снятия скрипта аналогичный USB Autoscope:

Анализ осциллограммы давления в цилиндре

Для снятия характеристики газодинамических процессов в цилиндре в комплекте с Мотортестером прилагается датчик давления на 16 атм. Двигатель должен быть прогрет до температуры 80-90 °C

Порядок проведения теста:

Датчик давления вкрутить вместо свечи. Высоковольтный провод проверяемого цилиндра соединить с разрядником и подключить к нему датчик синхронизации первого цилиндра.
Выключить форсунку в проверяемом цилиндре.
Запустить прибор.
Завезти двигатель и дать работать на холостых оборотах.
Получить осциллограмму давления синхронизированную по ВМТ 0°C, как показано ниже.

Важно проанализировать две точки на осциллограмме:

Момент открытия выпускного клапана. На моторах без фазовращателей значение 140-145°, с фазовращателями порядка 160°.
Момент перекрытия, когда выпускной и впускной клапана открыты одновременно. Должен быть 360-360°.

При отклонениях от этих значений, можно говорить о смещении фаз газораспределения.

Все вышеприведенные методы работы с мотор тестером можно делать в различной последовательности. Все зависит от конкретного случая. Где-то достаточно провести тест Шульгина или снять характеристику давления в цилиндре. Главное найти неисправность меньшими потерями для владельца автомобиля.

Вот потребовался мне автомобильный осциллограф, посмотрел цены, удивился… Цены как на крыло самолета. Кстати, не понятно почему, ведь параметры осциллографа для тестирования авто крайне низки, как по частотам так и по напряжению. По сему решил сам себе сделать.

1. Вид осциллографа – USB приставка к ноутбуку, ибо на большом экране смотреть удобно, можно сохранять для последующего анализа ну и т.д. и т.п.
2. Тип сигнала – Переменный, Постоянный, Положительная полярность. Работа с отрицательными напряжениями не нужна.
3. Кол-во каналов – 4, больше смысла не вижу, но с возможностью расширения до 8.
4. Максимальное входное напряжение — вольт 50, выше смысла нет.
5. Чувствительность — 1 милливольт, больше тоже не надо :-)
6. Частота — до 20Кгц, для миллисекундных сигналов за глаза хватит, а других там нет :-)
7. Удобная программная оболочка.

Начну с самого важного – Оболочки для автомобильного осциллографа. Да да, именно с оболочки. Ибо железо не сложно любое сделать, а вот удобная оболочка это реальный дефицит. Оболочки которые просто тупо показывают сигнал в реальном времени для автомобильного осциллографа крайне не удобны, ибо часто нужно анализировать сигнал продолжительное время и иметь возможность «отмотать» назад. По сему нужна оболочка типа Самописец-Осциллограф. И что б каналов было не менее 4х…

Вот она какая, на мой взгляд, самая лучшая. Это не реклама, это факт :-) ИМХО конечно.

Ну вот, с софтом определился, теперь надо определится с интерфейсом, не буду грузить вас своими муками выбора, я остановился на СОМ порте. С ним работать просто, пропускной способности для поставленных задач с избытком, в выбранном софте есть драйвер вывода информации с СОМ пора.

Теперь железо, а точнее что использовать в роли АЦП. Железо должно быть доступное, стабильное, не дорогое и легко программироваться. Долго не думал, остановился на микроконтроллере АТмега 328р. Программируются эти микроконтроллеры банально на С++, точнее на упрощенном С++.
Очень удобно то что этот микроконтроллер можно купить уже распаянным на плате с минимально нужной обвязкой., Ардуино сее называется :-) То есть не надо самому плату разводить и паять, удобно. Всем параметрам, из моего ТЗ, АТмега 328р отвечает полностью, по сему использовать буду ее.

Для миниатюризации я вот такую взял. Она имеет 8 аналоговых входов, отвечающих всем требованиям ТЗ, имеет на борту эмулятор СОМ порта на СН340, питание берет напрямую с USB порта. В общем то что нужно. Ардуинку можно любую использовать на 328р

Вот схема этой платы. На ней стоит сам микроконтроллер АТмега 328р, банальный эмулятор СОМ порта на СН340, кварц и стабилизатор питания на ЛМке для запитки от внешнего источника, если надо, вот и все, ну пара лампочек и фильтров не в счет :-) То есть все то что нам нужно и ничего лишнего! Не зря говорят — Совершенство в простоте.

Теперь надо написать программку для микроконтроллера. Нам нужно что б постоянно опрашивался аналоговый вход и данные о величине напряжения постоянно, онлайн так сказать, шли в СОМ порт. Если каналов несколько, то опрашиваются по кругу все нужные входы и данные идут на СОМ порт с разделителем табуляция. Вот так все просто.

Вот скриншот того что должен выдавать микроконтроллер в СОМ порт для нашей программы PowerGraph.

Осциллограф у меня будет работать в 4х режимах — 1канал, 2канала, 3канала и 4 канала.
Переключение между каналами будет осуществляться по кругу нажатием на кнопку.
При включении канала будет загораться светодиод индикации работы канала.
Вот написал программку. Сам я не программист, по сему написал как смог, сильно не критикуйте, расстроюсь :-) Программа полностью рабочая и проверена не однократно в деле. Как заливать программу в плату рассказывать не буду, в инете на каждом углу это с картинками рассказано :-)

Вот сама программа.

int regim=1;
int flag=0;
void setup()
<
digitalWrite(07, HIGH);
Serial.begin(128000);//скорость СОМ порта должна совпатать со скорость в драйвере
pinMode(2, OUTPUT);
pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(4, OUTPUT);
pinMode(5, OUTPUT);
>
void loop()
<
if(digitalRead(07)==HIGH&&flag==0)//если кнопка нажата
// и перемення flag равна 0, то …
<
regim++;
flag=1;
if(regim>4)//ограничим количество режимов
<
regim=1;//так как мы используем только одну кнопку,
// то переключать режимы будем циклично
>
>
if(digitalRead(07)==LOW&&flag==1)//если кнопка НЕ нажата
//и переменная flag равна — 1, то …
<
flag=0;//обнуляем переменную "knopka"
>
if(regim==1)//первый режим
<
digitalWrite(2, HIGH);//включение светодиода
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
// читаем аналоговый вход pin 0:
int port0 = analogRead(A0);
//Преобразовываем аналоговые показания (которые идут от 0 до 1023) в напряжение (0 — 5 В)
float voltageport0 = port0 * (4.745 / 1023.000);//4.745 опорное напряжение, замеряется при калибровке на плате
// выводим значение напряжения в порт
Serial.println(voltageport0,3);// печатаем значение в порт и жмем энтер
//задержка для стабильности
delay(1);
>
if(regim==2)//второй режим
<
digitalWrite(2, HIGH);//включение светодиодов
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
int port0 = analogRead(A0);
int port1 = analogRead(A1);
float voltageport0 = port0 * (4.745 / 1023.000);
float voltageport1 = port1 * (4.745 / 1023.000);
Serial.print(voltageport0,3);// печатаем значение в порт
Serial.print(" ");// печатаем таб
Serial.println(voltageport1,3);// печатаем значение в порт и жмем энтер
delay(1);
>
if(regim==3)//Третий режим
<
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(5, LOW);
int port0 = analogRead(A0);
int port1 = analogRead(A1);
int port2 = analogRead(A2);
float voltageport0 = port0 * (4.745 / 1023.000);
float voltageport1 = port1 * (4.745 / 1023.000);
float voltageport2 = port2 * (4.745 / 1023.000);
Serial.print(voltageport0,3);
Serial.print(" ");
Serial.print(voltageport1,3);
Serial.print(" ");
Serial.println(voltageport2,3);
delay(1);
>
if(regim==4)//Четвертый режим
<
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(5, HIGH);
int port0 = analogRead(A0);
int port1 = analogRead(A1);
int port2 = analogRead(A2);
int port3 = analogRead(A3);
float voltageport0 = port0 * (4.745 / 1023.000);
float voltageport1 = port1 * (4.745 / 1023.000);
float voltageport2 = port2 * (4.745 / 1023.000);
float voltageport3 = port3 * (4.745 / 1023.000);
Serial.print(voltageport0,3);
Serial.print(" ");
Serial.print(voltageport1,3);
Serial.print(" ");
Serial.print(voltageport2,3);
Serial.print(" ");
Serial.println(voltageport3,3);
delay(1);
>
>

Программа закончена и отлажена.
Приступим к электронной части.

Схему приводил выше. Из нее видно что плата имеет 8 аналоговых входов, 14 цифровых входов/выходов. Вот и будем работать с ними.

Аналоговые № 0,1, 2, 3 будем использовать как входы осциллографа. Сделаем для них защиту и дополнительный вход через делитель 1х10, так как подавать на микроконтроллер максимум можно всего 5.2 вольта. С делителем можно будет работать с напряжениями до 50 вольт, что полностью перекрывает наши потребности.
Цифровые № 2,3,4,5 будем использовать для светодиодов, они будут индицировать включенные аналоговые входы.
Цифровой №7 будет подключен к кнопке которая будет переключать режимы моего осциллографа.
Еще будет кнопка Бут режима. Плата по умолчанию в бут режиме, но для работы это не удобно, ибо управление идет через RESET. При обращении к СОМ порту идет инициализация СОМ порта и чип эмулятор посылает резет на микроконтроллер. То есть при запуске программы плата ребутится и сбрасывает настройки которые выставили кнопкой, это не удобно. Для того что бы этого безобразия не было, я сее отключаю с помощью кнопки. Она подключает вход микроконтроллера «RESET» к электролитическому конденсатору 10Мкф, конденсатор сглаживает посылку на перезагрузку. Эта же цепь используется при заливке прошивки, по сему на момент программирования надо конденсатор отключать. Назвал эту кнопку Бут кнопкой :-)

Ну вот, как подключать понятно, осталось воплотить в железе.

Начнем с защиты и делителя.
Защиту будет обеспечивать стабилитрон на 5.1в. А делитель будет обычный на резисторах.
Так как сигналы у нас будут низкочастотные, это сильно упрощает жизнь. В расчетах делителя не надо учитывать внутреннее сопротивление приемника, не надо согласовывать вход с делителем, не надо учитывать волновое сопротивление кабеля и разъемов.
Надо просто посмотреть в даташите на микроконтроллер на какое сопротивление выхода оптимизирован его АЦП, и сделать делитель с таким выходным сопротивлением. Так мы добьемся максимальной точности в 0.005 вольта. В даташите написано что он оптимизирован под 10Ком выходного сопротивления нагрузки. Внутреннее сопротивление АЦП 100Мом…

Вот такую схему я посчитал. R1 и R2 собственно сам делитель, R2 еще задает сопротивление выхода делителя, я его взял 10Ком, так как ЦАП оптимизирован именно на такое сопротивление. R3 и VD1 это защита от перенапряжения. На вход АЦП нельзя подавать больше 5.2в. VD1 стабилитрон на 5.1в, можно использовать любой. R3 токоограничивающий резистор, ограничивает ток стабилитрона когда он открывается. Вот такой простой делитель с защитой.

Вот так все просто :-)

Ну раз схему разработали то настала пора воплотить это все в «железе».

Берем какой либо корпус, разъемчики, кнопку, переключатель, резисторы диоды, стабилитроны и начинаем из этого всего создавать автомобильный осциллограф.

Вот такой набор деталей у меня.

Для начала подготовим корпус. Просверлим все отверстия.

Далее, навесным монтажом, смонтируем делители прямо на блоке разъемов.
Вот так, просто – надежно — удобно.

Теперь примерим плату, проведем формовку выводов делителя и на них напаяем плату.
Вот так вот. Выходит очень удобно и компактно.

Смонтируем в корпус светодиоды, кнопку, переключатель и конденсатор. Вот так. Длинна проводов достаточная но не избыточная.

Почти все готово, осталось впаять плату в корпус.

Привинтить блок разъемов в корпус. Взять синюю изоленту, без нее ни как! Сделать ограничитель для УСБ провода.

Теперь можно закрыть корпус, залить прошивку и проверить работу. У меня все ОК.

Вот и все, мой автомобильный осциллограф готов.
Им можно смотреть-диагностировать расходомер(МАФ), генератор, катушки, датчики положения колена и распредвалов. Смотреть правильность установки ГРМ, Смотреть форсунки, по пульсации топлива в рампе можно косвенно смотреть работу насоса и регулятора давления топлива… В общем полезный зверек в хозяйстве. Особенно он полезен когда какое либо устройство отказало не полностью, а ушло от параметров и мозг не видит этого.

Пора приступать к испытанием на авто.
Все отлично и очень удобно. Как и планировал :-)

Тему датчиков в этом посте не затрагиваю, ибо очень она объемная. Но все датчики легко самому изготовить и емкостные и индуктивные и контактные… Может отдельно напишу об них…

Вот так просто можно сделать себе качественный автомобильный осциллограф.
На этом все, ни гвоздя вам ни жезла :-)

Читайте также: