Проверка лямбда зонда осциллографом


Проверка датчика кислорода с помощью осциллографа.

Проверка датчика кислорода с помощью осциллографа.

Датчик кислорода устанавливается в потоке отработавших газов двигателя и служит для определения наличия кислорода в отработавших газах. Когда двигатель работает на обогащённой топливо-воздушной смеси, уровень содержания кислорода в отработавших газах понижен, при этом датчик генерирует сигнал высокого уровня напряжением 0,65…1,0V. При поступлении сигнала высокого уровня от датчика кислорода, блок управления двигателем начинает уменьшать длительность впрыска топлива, тем самым обедняя топливо-воздушную смесь. Когда двигатель работает на обеднённой топливо-воздушной смеси, уровень содержания кислорода в отработавших газах повышен, при этом датчик генерирует сигнал низкого уровня напряжением 40…200mV. При поступлении сигнала низкого уровня от датчика кислорода, блок управления двигателем начинает увеличивать длительность впрыска топлива, тем самым обогащая топливо-воздушную смесь. Таким образом, по сигналу от датчика кислорода блок управления двигателем корректирует длительность впрыска топлива так, что состав топливо-воздушной смеси оказывается максимально близким к стехиометрическому (идеальное соотношение воздух/топливо).

Исправный датчик кислорода начинает работать только после прогрева чувствительного элемента до температуры не ниже 350°С. Существуют одно-, двух-, трёх- и четырёх-проводные двухуровневые циркониевые датчики кислорода BOSCH. Одно- и двух-проводные датчики кислорода устанавливаются в выпускном коллекторе двигателя максимально близко к выпускным клапанам газораспределительного механизма и прогреваются до рабочей температуры за счёт высокой температуры отработавших газов. Трёх- и четырёх-проводные датчики кислорода прогреваются до рабочей температуры за счёт встроенного электрического нагревательного элемента и могут быть установлены на значительном расстоянии от выпускных клапанов газораспределительного механизма двигателя.

При условии сгорания стехиометрической топливо-воздушной смеси, напряжение выходного сигнала лямбда-зонда равно 445…450mV. Но расстояние от выпускных клапанов газораспределительного механизма двигателя до места расположения датчика и значительное время реакции чувствительного элемента датчика приводят к некоторой инерционности системы, что не позволяет непрерывно поддерживать стехиометрический состав топливо-воздушной смеси. Практически, при работе двигателя на установившемся режиме, состав смеси постоянно отклоняется от стехиометрического в диапазоне ±2…3% с частотой 1…2раза в секунду. Этот процесс чётко прослеживается по осциллограмме напряжения выходного сигнала датчика кислорода.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика кислорода BOSCH. Двигатель работает на холостом ходу. Частота переключения сигнала составляет ~1,2Hz.

Проверка выходного сигнала датчика.

Измерение напряжения выходного сигнала датчика кислорода блок управления двигателем производит относительно сигнальной “массы” датчика. Сигнальная “масса” двух- и четырёх-проводных датчиков кислорода BOSCH выведена через отдельный провод (провод серого цвета идущий от датчика) на разъём датчика. Сигнальная “масса” одно- и трёх- датчиков кислорода BOSCH соединена с металлическим корпусом датчика и при установке датчика автоматически соединяться с “массой” автомобиля через резьбовое крепление датчика. Выведенная через отдельный провод на разъём датчика сигнальная “масса” датчика кислорода в большинстве случаев так же соединена с “массой” автомобиля. Встречаются блоки управления двигателем, где провод сигнальной “массы” датчика кислорода подключен не к “массе” автомобиля, а к источнику опорного напряжения. В таких системах, измерение напряжения выходного сигнала датчика кислорода блок управления двигателем производит относительно источника опорного напряжения, к которому подключен провод сигнальной “массы” датчика кислорода.

Для просмотра осциллограммы напряжения выходного сигнала датчика кислорода, разъём осциллографического щупа должен быть подключен к любому из аналоговых входов №1-4 USB Autoscope II, чёрный зажим типа “крокодил” осциллографического щупа должен быть подсоединён к “массе” двигателя диагностируемого автомобиля, пробник щупа должен быть подсоединён параллельно сигнальному выводу датчика (провод чёрного цвета идущий от датчика).

Схема подключения к датчику кислорода BOSCH (на основе оксида циркония).
1 – точка подключения чёрного зажима типа “крокодил” осциллографического щупа;
2 – точка подключения пробника осциллографического щупа.

В окне программы “USB Осциллограф”, необходимо выбрать подходящий режим отображения, в данном случае “Управление => Загрузить настройки пользователя => Lambda”.

Когда лямбда-зонд прогревается до рабочей температуры, его выходное электрическое сопротивление значительно снижается, и он приобретает способность отклонять опорное напряжение, поступающее от блока управления двигателем через резистор с постоянным электрическим сопротивлением. В большинстве блоков управления двигателем, значение опорного напряжения равно 450mV. Такой блок управления двигателем считает датчик кислорода готовым к работе только после того, как вследствие прогрева датчик приобретает способность отклонять опорное напряжение в диапазоне более чем ±150…250mV.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала исправного датчика кислорода BOSCH. Пуск прогретого до рабочей температуры двигателя. Время прогрева лямбда-зонда до рабочей температуры равно ~30S.

Опорное напряжение на сигнальном проводе датчика кислорода некоторых блоков управления двигателем может иметь другое значение. Например, для блоков управления производства Ford оно равно 0V, а для блоков управления двигателем производства Daimler Chrysler – 5V.

Типовые неисправности.

Низкая частота переключения выходного сигнала датчика кислорода указывает на увеличенный диапазон отклонения состава топливо-воздушной смеси от стехиометрического.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала неисправного датчика кислорода BOSCH. Двигатель работает на холостом ходу. Частота переключения сигнала занижена и составляет ~0,6Hz.

Снижение частоты переключения выходного сигнала датчика кислорода может быть вызвана возросшим временем перехода выходного напряжения зонда от одного уровня к другому из-за старения или химического отравления датчика. Неисправность может привести к раскачке частоты вращения двигателя на режиме холостого хода и к потере “приёмистости” двигателя.

Ресурс датчика содержания кислорода в отработавших газах составляет 20 000…80 000 km. Из-за старения, выходное электрическое сопротивление датчика кислорода снижается при значительно более высокой температуре чувствительного элемента до значения, при котором датчик приобретает способность отклонять опорное напряжение. Из-за возросшего выходного электрического сопротивления, размах выходного напряжения сигнала датчика кислорода уменьшается. Стареющий датчик кислорода легко можно выявить по осциллограмме напряжения его выходного сигнала на таких режимах работы двигателя, когда поток и температура отработавших газов снижаются. Это режим холостого хода и малых нагрузок. Практически, стареющий датчик кислорода всё ещё работает на движущемся автомобиле, но как только нагрузка на двигатель снижается (холостой ход), размах сигнала быстро начинает уменьшаться вплоть до пропадания колебаний.

Осциллограмма напряжения выходного сигнала неисправного датчика кислорода BOSCH. Двигатель работает на холостом ходу. Переключения выходного сигнала отсутствуют.

Напряжение выходного сигнала стареющего датчика кислорода при работе двигателя на холостом ходу становится почти стабильным, его значение становится близким опорному напряжению 300…600mV.

 

Поделиться ссылкой:

Похожие статьи

Проверяем самостоятельно лямбда-зонд. Методика диагностики.

Кислородный датчик – устройство, предназначенное для фиксирования количества оставшегося кислорода в отработавших газах двигателя автомобиля. Он расположен в выпускной системе вблизи катализатора. На основе данных, полученных кислородным датчиком, электронный блок управления двигателем (ЭБУ) корректирует расчет оптимальной пропорции топливовоздушной смеси. Коэффициент избытка воздуха в ее составе обозначается в автомобилестроении греческой буквой лямбда (λ), благодаря чему датчик получил второе название – лямбда-зонд.

Все современные автомобили оборудованы датчиками кислорода (лямбда зонды). Они являются очень важной составляющей системы впрыска топлива на инжекторных двигателях. При выходе из строя лямбда зонда, увеличивается расход топлива причем в разы!!! у меня мотор 1,6 кушал 20 литров на 100 км пробега. Для проверки лямбды не достаточно иметь простой мультиметр, так как сигнал с датчика на переходных режимах меняется практически мгновенно, и тестер просто не успевает его измерить. Поэтому было принято решение, сделать простой недорогой тестер, специально для проверки датчиков кислорода. В качестве индикации служит линейка из 10 светодиодов которая позволяет оперативно контролировать выходной сигнал с датчика и определить его исправность.

Внимание! датчики кислорода бывают одно, двух, трех и четырех проводные! Однопроводные очень старые модели с ними все понятно масса и сигнальный провод. В двух проводных датчиках черный провод сигнал, а серый масса. Трех проводные имеют 2 белых провода подогрев, черный сигнал, масса берется с коллектора. Четырех проводной датчик также как 3х проводной 2 белых подогрев, черный сигнал, серый масса. 

Тестер для проверки лямбда-зонда своими руками

Схема тестера для проверки лямбда зонда довольно проста, ее сердце микросхема-генератор LM3914, которая может работать в 2х режимах, бегущая полоса или бегущая точка. на входе стоит делитель который настроен на входное напряжение 0-1 V, каждый светодиод 0,1 V. Чего как раз достаточно практически для всех типов зондов, обычно диапазон лямбда зондов 0-0,9 V.

Настройка заключается в подстройке делителя напряжения на входе тестера, подстроечным резистором. Для этого нужен регулируемый блок питания и мультиметр. Необходимо выставить напряжение 0,5 V на блоке питания и добиться загорания 5 и 6 светодиодов. т.е. средина светодиодной линейки, далее поднимаем напряжение до 0,9 V и смотрим чтоб горел предпоследний светодиод. На этом настройка окончена.
Все собрано на печатной плате размером 31 х 27 мм. светодиоды подключены проводами. Питается устройство от 3х батареек типа ААА.

Печатная плата

Что касается корпуса, здесь на усмотрение. Кто что придумает, так он и будет выглядеть.

Конечно же есть и другие варианты схем такого тестера, собраны они также на микросхеме-генераторе LM3914:

Если внимательно присмотреться к схеме каждого варианта, можно найти небольшие различия включения микросхемы, здесь выбирать только Вам!

Кислородный датчик можно проверить также простым мультиметром, зная основные параметры работы датчика.

Переводим режим мультиметра в измерение постоянного напряжения в пределах «20 В». Включаем зажигание автомобиля, но не заводим двигатель. На приборе должно быть значение «0,45 В». Это нормальное показание, опорное напряжение в норме.

Если оно отсутствует или сильно занижено, значит, блок управления двигателем не выдает необходимого опорного напряжения на лямбда-датчик. Он правильно работать не будет. Нужно искать проблему в ЭБУ мотора.

В случае двухпроводной лямбды может отсутствовать «земля» на сером проводе. Возможен обрыв на нем или блок управления не «присылает» минус – проблемы в электронике блока. Чтобы в этом убедиться, можно минусовый щуп мультиметра подключить к «минусу» аккумулятора. Если на приборе покажутся заветные «0,45 В», значит нет «массы» в ЭБУ.

Проверяем работоспособность активного элемента лямбда-зонда

Щупы прибора оставляем в таком же положении. Заводим мотор автомобиля, даем ему немного прогреться. Показания мультиметра должны изменяться приблизительно в течение 1 секунды от 0,1 до 0,9 В. Если они неизменные, то датчик неисправен.

Показания прибора при работающем двигателе не меняются, значит лямбда не работает!

Чтобы сильнее убедиться в работоспособности лямбды, можно снять с ресивера вакуумный шланг, то есть увеличить количество воздуха во впускном коллекторе после ДМРВ (датчика массового расхода воздуха), тем самым обеднить смесь. Показания мультиметра должны измениться, то есть, границы амплитуды изменения напряжения поменяются.

Обманка кислородного датчика (лямбда-зонда)

Есть категория автолюбителей, предпочитающих обход различных электронных узлов автомобиля. Обманка всё решит! Здесь выскажу своё личное мнение. 

Зачем отключать или выводить из работоспособности целые узлы автомобиля, превращая его в Жигули? Покупаем сразу простейший автомобиль и не морочим никому голову!

Тем не менее, приведём варианты обманок кислородного датчика

Как видим по схемам обманок, они типовые. Но, покупая хороший автомобиль, нужно предполагать расходы на его содержание и обслуживание. Такие варианты отключения датчиков ни к чему хорошему не приводят!

 

 

Как проверить лямбда-зонд на работоспособность

Инжекторные двигатели экономичны и дружелюбны к экологии в отличии от карбюраторных моторов. Высоких показателей инженеры добились благодаря датчикам в системе питания. Один из датчиков, который непосредственно влияет на смесеобразование – это лямбда-зонд или кислородный датчик.

Содержание статьи:

Если он выходит из строя, можно наблюдать потерю мощности, большой расход топлива, нестабильную работу мотора.

Зачем в автомобиле нужен лямбда-зонда, место расположения

Лямбда-зонд необходим для измерения коэффициента содержания кислорода в горючей смеси. Он устанавливается всегда в районе приемной трубы до катализатора и измеряет объем несгоревшего кислорода в продуктах сгорания. Эта информация позволит ЭБУ готовить оптимальную смесь.

Наиболее эффективно сгорает смесь, в которой содержится 14,7 частей воздуха и одна часть топлива. Это оптимальные показатели, если кислород присутствует в больших количествах, то смесь бедная, если воздуха меньше, то богатая.

Читайте также: Почему горит ЧЕК в машине, что делать, можно ли ехать и как его потушить

Сгорание богатой смеси менее эффективно – можно наблюдать снижение мощности, повышенный расход топлива.

Так как моторы в автомобилях функционируют на совершенно разных режимах, то оптимальное соотношения воздуха и топлива может не соблюдаться. Для контроля качества смеси в системах питания применяют кислородные датчики.

На основе сигналов от лямбды ЭБУ может оценить качество смеси. Если обнаружены показатели, которые не соответствуют нормам, смесь корректируется.

Принцип работы кислородного датчика

Принцип действия кислородного датчика достаточно простой. Лямбда-зонд должен сравнивать показания с какими-то идеальными результатами, чтобы понимать, как меняется процент кислорода в смеси, поэтому замеры проводятся в двух местах – измеряется атмосферный воздух и продукты сгорания.

Такой подход позволяет датчику чувствовать разницу, если соотношения топливной смеси меняется.

ЭБУ должен получать от лямбда-зонда электрический импульс. Для этого датчик должен уметь преобразовывать замеры в электрические сигналы. Для измерения применяются специальные электроды, которые могут вступать с кислородом в реакцию.

В работе лямбды используется принцип гальванических элементов – смена условий химических реакций приводит к изменению напряжения между двумя электродами. Когда смесь богатая, а содержание кислорода за нижним порогом, тогда напряжение растет. Если смесь обедненная, напряжение будет падать.

Далее импульс, который возникает на этапе химических реакций, отправляется на ЭБУ, где параметры сравниваются с записанными в памяти топливными картами. В результате корректируется работа системы питания.

Статья по теме: Как сделать пеногенератор для автомойки из подручных вещей своими руками

Датчик кислорода работает на химических реакциях, но при этом конструкция его относительно простая. Главный элемент – специальный наконечник из керамических материалов. В качестве сырья используется диоксид циркония, а реже – диоксид титана.

Наконечник покрыт напылением из платины – именно этот слой и вступает в реакцию с кислородом. Одной стороной этот наконечник контактирует с выхлопными газами, другой стороной – с воздухом в атмосфере.

Электроды лямбда-зонда имеют одну особенность. Так, чтобы реакция проходила эффективнее и показатели были точными, замеры содержания кислорода в выхлопе производятся при условии определенных температур.

Для того, чтобы наконечник вышел на рабочие характеристики и нужную электропроводимость, температура среды должна составлять 300-400 градусов.

Для обеспечения нужного режима температур изначально лямбда-зонд устанавливался в непосредственной близости к выпускному коллектору. Это обеспечивало нужную температуру после прогрева ДВС. В работу датчик вступал не сразу. До того, как лямбда достаточно нагреется и начнет выдавать точные параметры, ЭБУ использовало сигналы других датчиков. Оптимальная смесь в процессе прогрева не приготавливалась.

Некоторые модели кислородных датчиков оснащены электрическими нагревателями. Благодаря им лямбда может быстрее выходить на рабочие температурные режимы. Подогрев использует энергию бортовой сети автомобиля.

Признаки и причины неисправности датчика

При неисправном лямбда-зонде выхлопные газы становятся более токсичными. Определить это можно при помощи специального диагностического оборудования. При этом никаких внешних признаков не будет, также, как и не будет никакого особенного запаха.

Вырастает расход топлива. Водители, как правило следят за тем, насколько наполнен топливный бак, стараются определить скорость, при которой расход минимален. Повышенный расход будет сразу же заметен. В зависимости от серьезности поломки датчика кислорода, расход вырастет в пределах от 1 л до 4 л.

Перегрев каталитического нейтрализатора. Если лямбда неисправна, то в ЭБУ подается неверный сигнал. Это может приводить к неправильной работе катализатора. Он перегревается вплоть до красного цвета и выходит из строя.

Автомобиль будет дергаться, и водитель сможет услышать хлопки. Лямбда перестает формировать правильные сигналы, в результате – нестабильный ХХ. Обороты могут колебаться в очень широких диапазонах.

Это интересно: Как восстановить кожу на руле автомобиля методом покраски

Снижаются динамические характеристики. Автомобиль теряет мощность. Эти признаки можно наблюдать в сильно запущенных случаях. Датчик не работает на холодном моторе, а автомобиль всячески сигнализирует о неисправности.

Среди причин поломок можно выделить:

  • Повреждения, вызванные сильными ударами, ДТП, наездами на бордюр;
  • Некорректную работу ДВС и проблемы в работе системы зажигания, когда элемент перегревается и выходит из строя;
  • Засор системы и некачественное топливо. Чем больше в бензине тяжелых металлов, тем быстрее лямбда выйдет из строя;
  • Поршневая группа – часто из-за изношенной ЦПГ в выпускной коллектор попадает масло, а продукты его сгорания забивают зонд;
  • Замыкания в электропроводке;
  • Бедная или слишком богатая смесь;
  • Попадание лишнего воздуха в выхлопную систему;
  • Пропуски зажигания;
  • Топливные присадки.

Проверка лямбда-зонд с помощью диагностического устройства

В большинстве случае ДВС сам подсказывает есть ли неисправности в работе датчиков. Самым быстрым и эффективным способом диагностики в таком случае будет подключение ODBII сканера.

Из доступных на рынке вариантов рекомендуем обратить внимание на модель корейского производства Scan Tool Pro Black Edition.

Данное устройство относится к бюджетному сегменту, но в отличие от китайских аналогов на 8-битном чипе, имеет 32-битную базу, что позволяет осуществлять диагностику не только двигателя, но и других систем автомобиля (коробку передач, трансмиссию, ABS, ESP, систему кондиционирования и т.д.).

Сканер достаточно прост в использовании, имеет широкий функционал и совместим с большинством автомобилей начиная с 1993 года выпуска.

Если все плохо, то в ЭБУ будет выдавать следующие ошибки – это P0131, P0134, P0171. Более подробно о них в видео ниже.

Также будет загораться лампочка «проверьте двигатель», но здесь точно установить причину можно только при помощи диагностики. Чек загорается и в случае других проблем.

Как проверить лямбда-зонд мультиметром

Когда наблюдаются рывки при движении, повышенный расход горючего, и горящий “чек”, то стоит провести диагностику. Эти признаки могут говорить и о других неисправностях, но если есть мультиметр, то можно проверить кислородный датчик своими руками. Специалисты рекомендуют проверять лямбду через измерение напряжений.

К сведению: Стук в Двигателе все причины появления странных звуков при работе мотора

Но прежде любых измерений нужно прогреть ДВС. Если лямбда холодная, она не будет работать. Также рекомендуется по возможности снять датчик и осмотреть его и проводку на предмет грязи и повреждений. Если датчик деформирован, электрод поцарапан или покрыт сажей, нагаром, то лучше его заменить.

Измерения напряжения в цепи подогрева

Включают зажигание, щупами протыкают провода, которые идут к нагревателю. Можно также втыкать щупы мультиметра в разъем. Напряжение будет примерно равно напряжению в бортовой сети. Если двигатель не запущен, то напряжения может и не быть.

Обычно плюс приходит к нагревателю напрямую. Минус подает блок управления. Если отсутствует плюс, следует проверить цепи от аккумулятора до датчика. Если отсутствует минус, тогда нужно проверить цепь от ЭБУ до датчика.

Проверка нагревателя

Можно проверить работоспособность кислородного датчика при помощи омметра. Очень часто поломка связана со спиралью подогрева или проводкой к ней.

Для проверки омметр присоединяют между контактами нагревателя. Если нагреватель исправен, то омметр покажет сопротивление от 2 до 10 ОМ. В цепи подогрева сопротивление будет от 1 кОм до 10 мОм. Если сопротивления нет, то стоит поискать обрыв в проводке.

Опорное напряжение

Имея под рукой мультиметр, можно проверить опорное напряжения. Для этого включают зажигание, затем измеряют напряжение между проводом сигнала и массой.

В правильно работающей лямбде напряжение будет в пределах 0,45 В. Если имеются отличия хотя-бы на 0,2 В, то проблемы с сигнальной цепи или плохая масса.

Проверка сигнала с датчика осциллографом

Двигатель необходимо прогреть. Осциллограф подключают между сигналом и массой. Затем поднимают обороты до 3000 и наблюдают за изменениями показаний. Сигнал должен меняться в пределах от 0,1 В до 0,9 В. Если осциллограф точный и видно, что изменения в более узком диапазоне, то лямбда неисправна.

По теме: Как нумеруются цилиндры, виды их расположения в двигателе

Также стоит засечь время, в течении которого показания опускаются от большего уровня к меньшему. За 10 секунд показания должны меняться 10 раз. Если смены происходят реже, тогда может появиться ошибка под датчику.

4 способа проверки лямбда зонда в домашних условиях

Как проверить лямбда зонт самостоятельно? С этим вопросом сталкиваются большое количество владельцев автомобилей как отечественного производства, так и иномарок. В сегодняшней статье я расскажу вам о четырех полноценных способах проверки датчиков кислорода. Кстати проверка этих датчиков может потребоваться если сканер показывает ошибку, связанную с лямбда зондом, например низкий уровень сигнала датчика кислорода или увеличился расход топлива.

Лямбда зонт или датчик остаточного кислорода (например, в выпускном коллекторе двигателя или дымоходе отопительного котла). Позволяет оценивать количество оставшегося не сгоревшего топлива либо кислорода в выхлопных газах. Данные показания позволяют приготовлять оптимальную воздушно-топливную смесь, а также снижать количество вредных для человека побочных продуктов процесса сгорания.

Датчики лямбда зонда – какие бывают?

Современные датчики кислорода имеют 4-х проводную систему, но бывают исключения! Нередко встречаются одно, двух и трех проводные датчики лямбда зонд.

Современные датчики кислорода

У четырехпроводного датчика два провода идут на цепь подогрева и один провод – сигнальный. Также один провод идёт на массу проверки лямбда зонда, которую можно произвести самостоятельно.

Проверка напряжения в цепи подогрева датчика

Принято считать, что оптимальное напряжение в цепи подогрева датчика кислорода равняется 12,45В.

Для проверки напряжения в цепи подогрева датчика кислорода нам понадобится вольтметр.

  1. Включаем зажигание автомобиля
  2. Острыми щупами протыкаем провода или втыкаем щупы от вольтметра в разъемы провода идущий на датчик кислорода.
  3. Замеряем напряжение.

Напряжение на этих проводах должно равняться напряжению аккумуляторной батареи, примерно 12, 45В. Плюс приходит обычно приходит на нагреватели датчика кислорода напрямую через предохранители, а минус подается с блока управления двигателем. Поэтому если на нагреватель датчика кислорода не приходит плюс, то смотрите цепь, аккумулятор, предохранитель и датчик кислорода. Кстати в некоторых моделях автомобиля возможно наличие реле в этой цепи. Но если нет минуса, то смотрите всю цепь до блока управления. Возможно потерялся контакт в каком либо разъеме, либо блок управления по каким то причинам не видит минус.

Проверка исправности нагревателя лямбда зонда при помощи тестера

Для того, чтобы проверить сам нагреватель лямбда зонда путем замера сопротивления нам понадобиться Омметр, то есть тестер или мультиметр в режиме измерения сопротивления. Отсоедините разъем датчика кислорода и измеряете сопротивление между проводами нагревателя. Сопротивление может быть разное, но обычно оно находится в пределах 2-10 Ом. Если сопротивление не показывается вообще, то скорее всего в нагревателе датчика кислорода (лямбда зонда) произошёл обрыв и он требует замены.

Проверка опорного напряжения датчика кислорода (лямбда зонд)

Принято считать, что оптимальное опорное напряжение датчика кислорода равняется 0,45В.

И так первую проверку лямбда зонда, которую мы можем провести самостоятельно, это проверка опорного напряжения. Для этого нам понадобится тестер в режиме Вольтметра. Включаем зажигание и замеряем напряжение между сигнальным проводом и массой. В большинстве моделей автомобилей это напряжение должно равняться 0,45В. Допускаются небольшие отступления от нормы как в ту так и в другую сторону, но здесь уже все зависит от качества и состояния проводки в автомобиле.

Проверка сигнала лямбда зонда

Для проверки нагревателя лямбда зонда желательно иметь осциллограф либо осциллоскоп, но так же подойдет мото-тестер или хотя бы стрелочный, но не цифровой вольтметр. В принципе для данного способа проверки подойдет и цифровой вольтметр, но он более инертный, поэтому намного хуже реагирует на изменение показаний.

И так теперь проверяем сам сигнал лямбда зонда! Это самый сложный и ответственный способ. Первое, что необходимо сделать это обзавестись специальными приборами, которые я перечислил выше.

И так, запускаем двигатель прогреваем его до рабочей температуры. Дело в том, что датчик кислорода начинает работать только после прогрева, не после прогрева ДВС, а после прогрева датчика кислорода. На эту процедуру блоком отводиться определенное время, поэтому проверять сразу датчик кислорода нет никакого смысла.

Обычно, датчик кислорода начинает работать при температуре двигателя 60 – 70 градусов. Подсоединяете провода щупа между сигнальными проводами и проводами массы, поднимаете обороты двигателя примерно до 3000 об/мин, и наблюдаете за изменениями показаний лямбда зонда.

Сигнал с датчика кислорода должен меняться от 0,1 до 0,9 Вольт. Если изменения происходят в меньшем диапазоне, то прибор просто не успевает реагировать, либо датчик кислорода неисправен и требует замены.

Так же при 3000 об/мин засеките время, при котором меняются показания от большего к меньшему. При оптимальном варианте работы ДК за 10 секунд должно произойти 8 – 9 изменений. Если показания датчика изменяются реже, то вероятна ошибка медленный отклик датчика кислорода и он подлежит замене.

Видео: 4 способа проверки датчика кислорода и лямбда зонда

Автомобильный осциллограф для диагностики автомобиля

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

На первом месте в рейтинге практиков стоит осциллограф Постоловского USB Autoscope IV. Имеет обширные диагностические функции.

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

Вторым в списке рейтинга осциллографов для диагностики автомобиля любой марки стоит Мотодок 3. Имеет схожие характеристики.

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

ДПКВ

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

Методика измерения

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

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.
ДМРВ

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.

ДПДЗ

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 заслонкиНеисправный 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 катушкиПробой высоковольтного проводаСвеча в сажеСлишком 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 форсункаНеисправная 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 медленнаяДатчик 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:

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

Анализ теста Андрея Шульгина

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

  1. Датчик давления вкрутить вместо свечи. Высоковольтный провод проверяемого цилиндра соединить с разрядником и подключить к нему датчик синхронизации первого цилиндра.
  2. Выключить форсунку в проверяемом цилиндре.
  3. Запустить прибор.
  4. Завезти двигатель и дать работать на холостых оборотах.
  5. Получить осциллограмму давления синхронизированную по ВМТ 0°C, как показано ниже.
Выпускной клапан открывается на 160° — метка смещена

Важно проанализировать две точки на осциллограмме:

  1. Момент открытия выпускного клапана. На моторах без фазовращателей значение 140-145°, с фазовращателями порядка 160°.
  2. 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

Как проверить лямбда зонд на работоспособность: диагностика мультиметром и тестером

«Начинка» современных автомобилей содержит множество датчиков, которые призваны контролировать исправность различных систем и агрегатов. Одним из главных помощников водителя является лямбда-зонд. Но иногда он тоже способен выходить из строя. Не все автолюбители знают, как проверить лямбда-зонд своими руками и серьёзно сэкономить на походах в автосервис.

Лямбда зонд: что такое и где находится

Лямбда зонд (ƛ зонд) – датчик, который замеряет объём кислорода в выхлопных газах и сравнивает со стандартом. Иными словами, это кислородный датчик. Если показатели его не устраивают, он подаёт сигнал в блок управления.

Место нахождения зависит от числа датчиков в машине. Так, в ТС, выпущенных до 2000 года, чаще всего стоит один. В более поздних моделях — от 2 датчиков. Первый всегда находится под капотом, второй (если он есть) – под днищем машины.

Как работает датчик

Выхлопные газы проходят сквозь датчик, а внутрь него поступает чистый воздух из атмосферы. Из-за разной окислительной способности чистого воздуха и отработавших газов появляется разность потенциалов. Эти показания и отправляются в ЭБУ.

Внутри датчика спрятаны токопроводящий элемент, электроды, сигнальный контакт и заземление. Вся эта система начинает работать только после прогрева до 300–400 oC. Только при такой температуре твёрдый электролит способен проводить электричество.

Схема работы

Виды кислородных датчиков

Современные ТС оснащаются тремя видами датчиков.

Циркониевый. Одна из самых популярных моделей, основной элемент в составе — диоксид циркония. Наконечник керамический, начинает работать только при нагреве до 350 oC. Быстро разогревается за счёт вмонтированной нагревательной детали с керамическим изолятором.

Такие датчики делятся на 1, 2, 3 и 4 проводные.

Титановый. Наконечник устройства изготовлен из диоксида титана. Внешне датчик мало отличается от циркониевого, но работать начинает только при температуре от 700 oC. Из-за сложной конструкции, высокой стоимости и излишней чувствительности к температурным перепадам такие датчики редко используются.

Широкополосный. В отличие от предыдущих моделей, у этого датчика имеются две ячейки:

  1. Измерительная. Благодаря электронной схеме модуляции, в составе газов внутри ячейки сохраняется показатель ƛ =1.
  2. Насосная. Если смесь богатая, дополняет состав ионами кислорода из атмосферы, если обеднённая — выводит лишние молекулы кислорода из диффузионного отверстия во внешнюю среду.

Признаки и причины неисправности ƛ-зонда

Лямбда-зонд в процессе эксплуатации авто может выйти из строя. Чаще всего датчик ломается из-за некачественного топлива, попадания топлива или масла внутрь, или неполадок в системе подачи горючего.

О неисправности лямбда-зонда могут говорить следующие признаки:

  • обороты растут до максимума, после чего резко выключается мотор;
  • обороты на холостом ходу становятся нестабильными;
  • мощность существенно падает при повышении оборотов;
  • электронный блок выдаёт ошибку из-за поздней подачи сигнала с ƛ-датчика;
  • машина едет рывками.

Чтобы вернуть датчику работоспособность, его необходимо вынуть и правильно очистить. Для этого снимают керамическую головку и убирают загрязнения тряпкой с химическим средством. Если и это не помогает, датчик придётся менять.

Как проверить лямбда-зонд на работоспособность

Существует несколько способов проверить лямбда-зонд на исправность. Самый простой и поверхностный — тщательный осмотр устройства, самый сложный — диагностика при помощи специального оборудования.

Внешний осмотр датчика

Итак, внешнее изучение кислородного датчика будет состоять из нескольких шагов:

  1. Проверить внешнюю часть, которая находится вне катализатора. Не должно быть оплавленных участков, обрывов или замкнутых контактов.
  2. Выкрутить датчик из катализатора и изучить нижнюю часть, обычно спрятанную в катализаторе. Пятна сажи на ней говорят о том, что топливо слишком концентрировано, двигатель и клапаны близки к износу или в выхлопной системе произошла утечка. Отложения серого цвета сигнализируют о высоком содержании свинца в топливе.

Проверка лямбда-зонда мультиметром (тестером)

Потребуется вольтметр, омметр или мультиметр, в котором объединяются оба эти устройства. Если используется последний, его нужно перевести в режим замера сопротивления. Чтобы испытать нагреватель датчика, необходимо:

  1. Вывести из колодки датчика контакты 3 и 4 разъёма (стандартно это белый и коричневый провода).
  2. Подсоединить контакты к выходам тестера и измерить сопротивление.

Показатели могут быть разными, обычно они варьируются в пределах 2–10 Ом. Цифра более 5 Ом говорит об отличной работоспособности датчика. Если сопротивление вообще не выводится на дисплей, это говорит о том, что в нагревателе лямбда-зонда порвался провод и требуется немедленная замена.

Прогрев зонда

Кроме того, мультиметром можно проверить восприимчивость наконечника кислородного датчика. Для этого нужно завести машину и прогреть мотор до 70–80oC. Последующий алгоритм будет таким:

  1. Довести мотор до 3000 оборотов в минуту и зафиксировать этот показатель на 2–3 минуты, пока датчик не прогреется.
  2. Минусовой щуп мультиметра подсоединить к массе машины, другой состыковать с выходом датчика.
  3. Изучить данные на тестере: они должны варьироваться от 0,2 до 1 В и меняться 10 раз в секунду.
  4. Надавить педаль газа в пол и резко отпустить её. Исправный датчик выдаст значение в 1 В, после чего резко упадёт до ноля. Если цифры на дисплее не меняются при действиях с педалью и показывают 0,4–0,5 В, датчик требует замены.

Если напряжения нет вовсе, стоит проверить проводку. Для этого нужно «прощупать» мультиметром все провода, соединяющие реле с выключателем зажигания.

Проверка осциллографом

Диагностика осциллографом будет более продуктивной, поскольку в этом случае можно зафиксировать промежуток времени, за которое меняется выходное напряжение. Нормальными считаются показатели ниже 120 мСек.

Итак, алгоритм проверки будет таким:

  1. Найти сигнальный провод датчика и подключить к нему осциллограф. Затем нужно завести мотор и разогреть его до 60–70oC. Это нужно, чтобы прогреть датчик воздуха и дождаться от него обратной связи. В процессе подготовки на осциллографе уже появится сигнал о генерации небольшого тока (до 1 В).
  2. Когда начнёт прогреваться лямбда-датчик, напряжение ещё немного вырастет. По мере прогрева до 300–400oC диаграмма приобретёт динамику.
  3. Если на прогретом двигателе дойти до 2500–3000 оборотов, исправный датчик должен показать такую картину:
  4. Если резко отпустить газ, смесь переходит в режим обогащения, а лямбда откликается таким образом:

В процессе проверки важно засечь, через какое время датчик переходит в рабочий режим, то есть когда на диаграмме появляется динамика. Также анализируется реакция на работу двигателя на 2000–3000 оборотов в минуту. Если после прогрева сигнал стабильно находится только в нижнем или только в верхнем положении, датчик придётся менять. Если сигнал напоминает плавную извилистую линию, как на картинке ниже, датчик сгорел или вышел из строя.

Проверка бортовой системой

Если в машине имеется ЭБУ, поиск неполадок можно существенно облегчить. Стоит обратить внимание на индикатор «Check Engine», который нередко предупреждает о проблемах с лямбда-зондом. Чтобы уточнить причину сигнала, достаточно подключить к бортовому компьютеру автосканер.

К кислородному датчику будут относиться ошибки:

  • P0130: датчик отправляет неверные данные;
  • P0131: сигнал слишком слабый;
  • P0132: сигнал слишком сильный;
  • P0133: КД медленно реагирует;
  • P0134: датчик вообще не даёт сигнала;
  • P0135: нагреватель первого датчика не функционирует;
  • P0136: произошло замыкание второго датчика;
  • P0137: КД2 медленно реагирует;
  • P0138: КД2 слишком быстро реагирует;
  • P0140: разрыв в цепи КД2;
  • P0141: нагреватель второго датчика неисправен;
  • P1102: слабое сопротивление нагревателя КД;
  • P1115: цепь повреждена, считать данные невозможно.

Видео: как проверить работоспособность лямбда-зонда

Проверять исправность лямбда-зонда нужно регулярно, особенно если пробег машины перевалил за 50 000 км. Очень часто признаки выхода датчика из строя схожи с более серьёзными поломками. Вместо того, чтобы выискивать проблему в двигателе или электронике, порой достаточно поверхностно осмотреть лямбда-датчик.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Активный пассивный X1 X10. . »Электроника Примечания

- обзор или учебное пособие по различным типам пробников осциллографов, которые доступны для использования с осциллографами.


Осциллограф Учебное пособие включает:
Осциллограф, основы Типы осциллографов Характеристики Как пользоваться осциллографом Запуск области видимости Пробники осциллографа Технические характеристики пробника осциллографа

Датчики осциллографа включают: Пробники осциллографа Компенсация датчика Технические характеристики пробника осциллографа


Осциллографы широко используются для проверки и ремонта электронного оборудования всех типов.Однако необходимо иметь способ подключения входа осциллографа к точке на тестируемом оборудовании, которая требует контроля.

Для подключения осциллографа к контролируемой точке необходимо использовать экранированный кабель для предотвращения сбора нежелательных сигналов, и в дополнение к этому на входах большинства осциллографов используются коаксиальные разъемы BNC. Хотя можно использовать коаксиальный кабель нестандартной длины с разъемом BNC на одном конце и открытыми проводами с зажимами типа «крокодил» / «крокодил» на другом, это не идеально, и специальные пробники для осциллографов обеспечивают гораздо более удовлетворительное решение.


Щупы для осциллографов

Пробники осциллографа

обычно содержат разъем BNC, коаксиальный кабель (обычно около метра в длину) и то, что можно назвать самим пробником. Он состоит из механического зажима, позволяющего прикрепить пробник к соответствующей контрольной точке, и зажима заземления, который должен быть прикреплен к соответствующей точке заземления на тестируемой цепи.

Будьте осторожны при использовании щупов осциллографа, так как они могут сломаться.Несмотря на то, что они прочно изготовлены, любая лаборатория электроники будет рассматривать пробники осциллографов почти как «жизнеспособные» предметы, которые можно утилизировать через некоторое время, если они сломаются. К сожалению, тот факт, что они прикреплены к кабелям оборудования, создает огромную нагрузку на механическое устройство зажимов. В конечном итоге именно эта часть ломается.

Наконечник пробника осциллографа

Пробники осциллографа X1 и X10

Существует два основных типа пассивных пробников для измерения напряжения. Обычно они обозначаются X1 и X10, хотя иногда встречаются 1X и 10X.Обозначение относится к коэффициенту, на который импеданс осциллографа умножается на щуп.

Пробники X1 подходят для многих низкочастотных приложений. Они имеют такое же входное сопротивление, что и осциллограф, которое обычно составляет 1 МОм. Однако для приложений, где требуется более высокая точность и когда частоты начинают расти, необходимы другие испытательные пробники.

Для достижения большей точности требуются более высокие уровни импеданса. Для этого в конец пробника, который подключается к проверяемой цепи, встроены аттенюаторы.Самый распространенный тип пробника со встроенным аттенюатором дает ослабление в десять раз, и он известен как пробник осциллографа X10. Затухание позволяет увеличить импеданс тестируемой цепи в десять раз, что позволяет проводить более точные измерения.

Поскольку пробник X10 ослабляет сигнал в десять раз, сигнал, поступающий в сам осциллограф, будет уменьшаться. Это необходимо учитывать. Некоторые осциллографы автоматически настраивают шкалы в соответствии с имеющимся пробником, хотя не все могут это сделать.Перед чтением стоит проверить.

Некоторые пробники осциллографов могут переключаться между X1 и X10.

Пробник осциллографа 10X использует последовательный резистор (9 МОм) для обеспечения ослабления 10: 1, когда он используется с входным импедансом 1 МОм самого осциллографа. Импеданс 1 МОм - это стандартный импеданс, используемый для входов осциллографа, поэтому он позволяет заменять пробники осциллографа между осциллографами разных производителей.

Схема пробника осциллографа

Показанная схема пробника осциллографа является типичной, которую можно увидеть - другие варианты с конденсатором переменной компенсации на кончике также распространены.

В дополнение к зондам X1 и X10 также доступны зонды X100. Эти пробники осциллографов обычно используются там, где требуются очень низкие уровни нагрузки схемы и где присутствуют высокие частоты. Сложность использования заключается в том, что сигнал ослабляется в 100 раз.

X10 компенсация пробника осциллографа

Пробник осциллографа X10 фактически является аттенюатором, что позволяет ему значительно снизить нагрузку на тестируемую цепь. Это достигается за счет уменьшения резистивной и емкостной нагрузки в цепи.Он также имеет гораздо более широкую полосу пропускания, чем традиционный пробник X1.

Пробник осциллографа x10 обеспечивает лучшую высокочастотную характеристику, чем обычный пробник X1, по ряду причин. Это достигается за счет уменьшения резистивной и емкостной нагрузки на пробнике X10, который часто можно регулировать или компенсировать для улучшения частотной характеристики.

Типовой пробник осциллографа

Для многих пробников осциллографа существует одна регулировка, обеспечивающая компенсацию пробника, хотя на некоторых пробниках их может быть две: один для компенсации НЧ, а другой - для компенсации ВЧ.

Датчики, у которых есть только одна регулировка: регулируется компенсация НЧ, иногда компенсация ВЧ может быть отрегулирована на заводе.

Для достижения правильной компенсации зонд подключается к генератору прямоугольных импульсов в осциллографе, а подстроечный резистор регулируется для требуемого отклика - прямоугольной волны.

Формы сигналов регулировки компенсации для пробника осциллографа X10.

Как видно, регулировка достаточно очевидна, ее можно легко и быстро выполнить.Это следует делать каждый раз, когда зонд перемещается с одного входа на другой или с одного осциллографа на другой. Не помешает время от времени его проверять, даже если он остается на том же входе. Как и в большинстве лабораторий, вещи берут взаймы, могут возвращать другой зонд и т. Д. .

Предупреждение: многие пробники осциллографов включают переключатель X1 / X10. Это удобно, но нужно понимать, что в положении X1 резистивная и емкостная нагрузка на схему значительно возрастает.Также следует помнить, что компенсационный конденсатор не действует при использовании в этом положении.

В качестве примера представленных уровней нагрузки, типичный пробник может иметь сопротивление нагрузки 10 МОм вместе с емкостью нагрузки 15 пФ для цепи в положении X10. Для положения X1 зонд может иметь емкость, возможно, 50 пФ плюс входная емкость осциллографа. Это может быть от 70 до 80 пФ.


Наконечник пробника осциллографа

Другие типы пробника

Помимо стандартных пробников напряжения 1X и 10X, доступен ряд других типов пробников.

  • Токовые пробники: Иногда необходимо измерить кривые тока на осциллографе. Этого можно добиться с помощью токового пробника. У него есть зонд, который зажимается вокруг провода и позволяет измерять ток. Иногда, используя математические функции на осциллографе вместе с измерением напряжения на другом канале, можно измерить мощность, а также посмотреть разности фаз.
  • Активные пробники: По мере увеличения частоты стандартные пассивные пробники становятся менее эффективными.Влияние емкости возрастает, и ширина полосы пропускания ограничивается. Чтобы преодолеть эти трудности, можно использовать активные зонды. У них есть усилитель прямо на кончике зонда, позволяющий проводить измерения с очень низкими уровнями емкости. Частоты в несколько ГГц достигаются при использовании активных зондов.
  • Дифференциальные щупы: В некоторых случаях может потребоваться измерение дифференциальных сигналов. Низкоуровневый звук, сигналы дисковода и многие другие используют дифференциальные сигналы, и их необходимо измерять как таковые.Один из способов достижения этого - исследовать обе линии дифференциального сигнала, используя по одному пробнику для каждой линии, как если бы было два несимметричных сигнала, а затем использовать осциллограф для сложения, а затем дифференциального добавления (то есть вычитания одного из другого) для получения разницы.

    Использование двух щупов осциллографа таким образом может вызвать ряд проблем. Основная из них заключается в том, что измерения такого рода несимметричных сигналов не дают требуемого подавления каких-либо синфазных сигналов (например, коэффициента подавления синфазных сигналов, CMMR), и вероятно присутствие дополнительных шумов.На каждом датчике может быть разная длина кабеля, что может привести к разнице во времени и небольшому перекосу между сигналами.

    Чтобы избежать этого, можно использовать дифференциальный зонд. При этом в точке измерения используется дифференциальный усилитель для обеспечения необходимого дифференциального сигнала, который затем передается по проводу пробника осциллографа на сам осциллограф. Такой подход обеспечивает гораздо более высокий уровень производительности.

  • Высоковольтные пробники: Большинство стандартных пробников напряжения осциллографов, таких как X1 или X10, предназначены только для работы при напряжении до нескольких сотен вольт.Для работы выше этого необходим соответствующий зонд высокого напряжения со специально изолированным зондом. Он также снизит напряжение на входе осциллографа, чтобы испытательный прибор не был поврежден высоким напряжением. Часто пробники напряжения могут быть X50 или X100.

Сводка

Пробники осциллографа

являются важным дополнением к любому осциллографу. В большинстве случаев можно использовать пассивные зонды 10X, но необходимо учитывать другие типы тестовых зондов в зависимости от предполагаемых приложений.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG
Вернуться в меню тестирования.. .

.

% PDF-1.4 % 2477 0 объект > endobj xref 2477 44 0000000016 00000 н. 0000003090 00000 н. 0000003272 00000 н. 0000003914 00000 н. 0000004547 00000 н. 0000004726 00000 н. 0000004907 00000 н. 0000005022 00000 н. 0000005281 00000 п. 0000005921 00000 н. 0000009450 00000 н. 0000009994 00000 н. 0000010260 00000 п. 0000010838 00000 п. 0000010955 00000 п. 0000011080 00000 п. 0000014123 00000 п. 0000017403 00000 п. 0000019978 00000 п. 0000023091 00000 п. 0000023653 00000 п. 0000023831 00000 п. 0000024010 00000 п. 0000024267 00000 п. 0000024880 00000 п. 0000028426 00000 п. 0000028605 00000 п. 0000032452 00000 п. 0000032760 00000 п. 0000036497 00000 п. 0000048998 00000 н. 0000061228 00000 п. 0000072426 00000 п. 0000072546 00000 п. 0000072661 00000 п. 0000072740 00000 п. 0000073018 00000 п. 0000073097 00000 п. 0000073376 00000 п. 0000073455 00000 п. 0000073733 00000 п. 0000210767 00000 н. 0000002870 00000 н. 0000001204 00000 н. трейлер ] / Назад 6207149 / XRefStm 2870 >> startxref 0 %% EOF 2520 0 объект > поток h ޼ VYPWLb0, vp`f ׁ JPH `舨> \

.

Как пользоваться осциллографом

Введение

Вы когда-нибудь обнаруживали, что при поиске неисправностей в цепи вам требуется больше информации, чем может предоставить простой мультиметр? Если вам нужно получить информацию, такую ​​как частота, шум, амплитуда или любые другие характеристики, которые могут измениться со временем, вам понадобится осциллограф!

О-образные диафрагмы

- важный инструмент в лаборатории любого инженера-электрика. Они позволяют видеть электрические сигналы , поскольку они меняются во времени, что может иметь решающее значение для диагностики, почему ваша схема таймера 555 не мигает правильно или почему ваш генератор шума не достигает максимальных уровней раздражения.

HAMlab - 160-6 10 Вт

Осталось всего 3! WRL-15001

HAMlab - это полнофункциональный SDR-трансивер с диапазоном 160-10 м и выходной мощностью 10 Вт, построенный на платформе STEMlab…

рассматривается в этом учебном пособии

Цель данного руководства - познакомить с концепциями, терминологией и системами управления осциллографов.Он разбит на следующие разделы:

  • Основы O-Scopes - Введение в осциллографы, что они измеряют и почему мы их используем.
  • Oscilloscope Lexicon - Глоссарий, охватывающий некоторые из наиболее распространенных характеристик осциллографов.
  • Анатомия осциллографа - Обзор наиболее важных систем осциллографа - экрана, элементов управления по горизонтали и вертикали, триггеров и пробников.
  • Использование осциллографа - Советы и рекомендации для тех, кто впервые использует осциллограф.

Мы будем использовать Gratten GA1102CAL - удобный цифровой осциллограф среднего уровня - в качестве основы для обсуждения осциллографа. Другие o-области могут выглядеть иначе, но все они должны иметь одинаковый набор механизмов управления и интерфейса.

Рекомендуемая литература

Прежде чем продолжить изучение этого руководства, вы должны быть знакомы с приведенными ниже концепциями. Ознакомьтесь с руководством, если хотите узнать больше!

Видео


Основы O-Scopes

Основное назначение осциллографа - графическое изображение электрического сигнала, изменяющегося во времени .Большинство осциллографов создают двумерный график с временем по оси x и напряжением по оси y .

Пример дисплея осциллографа. Сигнал (в данном случае желтая синусоида) отображается на горизонтальной оси времени и вертикальной оси напряжения.

Элементы управления, окружающие экран осциллографа, позволяют настраивать масштаб графика как по вертикали, так и по горизонтали, что позволяет увеличивать и уменьшать масштаб сигнала.Есть также элементы управления для установки триггера на прицеле, который помогает сфокусироваться и стабилизировать изображение.

Что могут измерить прицелы?

В дополнение к этим основным функциям многие осциллографы имеют инструменты измерения, которые помогают быстро определять частоту, амплитуду и другие характеристики формы сигнала. Как правило, осциллограф может измерять характеристики как по времени, так и по напряжению:

  • Временные характеристики :
    • Частота и период - Частота определяется как количество повторений сигнала в секунду.И период является обратной величиной (количество секунд, которое занимает каждый повторяющийся сигнал). Максимальная частота, которую может измерить осциллограф, варьируется, но часто она находится в диапазоне 100 МГц (1E6 Гц).
    • Рабочий цикл - Процент периода, в течение которого волна является либо положительной, либо отрицательной (есть как положительные, так и отрицательные рабочие циклы). Рабочий цикл - это соотношение, которое показывает, как долго сигнал «включен» по сравнению с тем, как долго он «выключен» в каждом периоде.
    • Время нарастания и спада - Сигналы не могут мгновенно переходить от 0 В до 5 В, они должны плавно возрастать.Продолжительность волны, идущей от нижней точки к верхней точке, называется временем нарастания, а время спада измеряет обратное. Эти характеристики важны при рассмотрении того, насколько быстро цепь может реагировать на сигналы.
  • Характеристики напряжения :
    • Амплитуда - Амплитуда - это мера величины сигнала. Существует множество измерений амплитуды, включая размах амплитуды, которая измеряет абсолютную разницу между точкой высокого и низкого напряжения сигнала.Пиковая амплитуда, с другой стороны, измеряет только то, насколько высокий или низкий сигнал превышает 0 В.
    • Максимальное и минимальное напряжение - осциллограф может точно сказать вам, насколько высоким и низким становится напряжение вашего сигнала.
    • Среднее и среднее напряжение - Осциллографы могут вычислить среднее или среднее значение вашего сигнала, а также могут сказать вам среднее значение минимального и максимального напряжения вашего сигнала.

Когда использовать O-Scope

o-scope полезен в различных ситуациях поиска и устранения неисправностей, в том числе:

  • Определение частоты и амплитуды сигнала, которые могут иметь решающее значение при отладке входа, выхода или внутренних систем схемы.По этому вы можете определить, неисправен ли какой-либо компонент в вашей цепи.
  • Определение уровня шума в вашей цепи.
  • Определение формы волны - синус, квадрат, треугольник, пилообразная, сложная и т. Д.
  • Количественное определение разности фаз между двумя разными сигналами.

Осциллограф Lexicon

Научиться пользоваться осциллографом - значит познакомиться с целым словарем терминов.На этой странице мы познакомим вас с некоторыми важными модными словечками o-scope, с которыми вы должны знать, прежде чем включать его.

Основные характеристики осциллографа

Некоторые прицелы лучше других. Эти характеристики помогают определить, насколько хорошо вы можете ожидать от прицела:

  • Полоса пропускания - Осциллографы чаще всего используются для измерения сигналов определенной частоты. Однако ни один прицел не идеален: у всех есть ограничения на то, насколько быстро они могут видеть изменение сигнала.Полоса пропускания осциллографа определяет диапазон частот , который он может надежно измерить.
  • Сравнение цифровых и аналоговых - Как и большинство всего электронного, осциллографы могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые осциллографы используют электронный луч для прямого отображения входного напряжения на дисплей. Цифровые осциллографы включают микроконтроллеры, которые дискретизируют входной сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и отображают это показание на дисплее. Как правило, аналоговые осциллографы старше, имеют меньшую полосу пропускания и меньше функций, но они могут иметь более быстрый отклик (и выглядеть намного круче).
  • Количество каналов - Многие осциллографы могут считывать более одного сигнала одновременно, отображая их все на экране одновременно. Каждый сигнал, считываемый осциллографом, подается в отдельный канал. Очень распространены осциллографы от двух до четырех каналов.
  • Частота дискретизации - Эта характеристика уникальна для цифровых осциллографов, она определяет, сколько раз в секунду считывается сигнал. Для осциллографов с более чем одним каналом это значение может уменьшиться, если используется несколько каналов.
  • Время нарастания - Указанное время нарастания осциллографа определяет самый быстрый нарастающий импульс, который он может измерить. Время нарастания осциллографа очень тесно связано с полосой пропускания. Его можно рассчитать как Время нарастания = 0,35 / Пропускная способность .
  • Максимальное входное напряжение - Каждая электроника имеет свои пределы, когда дело касается высокого напряжения. Все осциллографы должны быть рассчитаны на максимальное входное напряжение. Если ваш сигнал превышает это напряжение, есть большая вероятность, что прицел будет поврежден.
  • Разрешение - Разрешение осциллографа показывает, насколько точно он может измерять входное напряжение. Это значение может измениться при настройке вертикального масштаба.
  • Вертикальная чувствительность - Это значение представляет минимальное и максимальное значения вертикальной шкалы напряжения. Это значение указано в вольтах на деление.
  • База времени - База времени обычно указывает диапазон чувствительности на горизонтальной оси времени. Это значение указывается в секундах на div.
  • Входной импеданс - Когда частота сигнала становится очень высокой, даже небольшой импеданс (сопротивление, емкость или индуктивность), добавленный к цепи, может повлиять на сигнал. Каждый осциллограф добавляет к считываемой цепи определенный импеданс, называемый входным сопротивлением. Входные импедансы обычно представлены как большое сопротивление (> 1 МОм), соединенное параллельно (||), с малой емкостью (в диапазоне пФ). Влияние входного импеданса более очевидно при измерении очень высокочастотных сигналов, и используемый вами пробник может помочь компенсировать это.

Используя GA1102CAL в качестве примера, вот характеристики, которые можно ожидать от прицела среднего класса:

/ дел
Характеристика Значение
Полоса пропускания 100 МГц
Частота дискретизации 1 Гвыб / с (1E9 выборок в секунду)
Время нарастания 9019 9019 9019 9019 9019 9019 2
Максимальное входное напряжение 400 В
Разрешение 8 бит
Вертикальная чувствительность 2 мВ / дел - 5 В / дел
Временная развертка 2 с
Входное сопротивление 1 МОм ± 3% || 16 пФ ± 3 пФ

Понимая эти характеристики, вы сможете выбрать осциллограф, который лучше всего соответствует вашим потребностям.Но вам все равно нужно знать, как им пользоваться ... на следующей странице!


Анатомия O-Scope

Хотя никакие осциллографы не создаются абсолютно равными, все они должны иметь некоторые общие черты, которые заставляют их работать одинаково. На этой странице мы обсудим некоторые из наиболее распространенных систем осциллографа: дисплей, горизонтальную, вертикальную, триггер и входы.

Дисплей

Осциллограф бесполезен, если он не может отображать информацию, которую вы пытаетесь проверить, что делает дисплей одним из наиболее важных разделов осциллографа.

Каждый дисплей осциллографа должен быть пересечен горизонтальными и вертикальными линиями, называемыми делениями . Масштаб этих делений изменен с помощью горизонтальной и вертикальной систем. Вертикальная система измеряется в «вольтах на деление», а горизонтальная - в «секундах на деление». Как правило, прицелы имеют около 8-10 делений по вертикали (напряжение) и 10-14 делений по горизонтали (секунд).

Старые прицелы (особенно аналоговые) обычно имеют простой монохромный дисплей, хотя интенсивность волны может варьироваться.Более современные осциллографы оснащены многоцветными ЖК-экранами, которые очень помогают отображать более одной формы сигнала за раз.

Многие дисплеи осциллографа расположены рядом с набором из пяти кнопок - сбоку или под дисплеем. Эти кнопки могут использоваться для навигации по меню и управления настройками осциллографа.

Вертикальная система

Вертикальная секция осциллографа управляет шкалой напряжения на дисплее. В этом разделе традиционно есть две ручки, которые позволяют индивидуально регулировать вертикальное положение и вольт / дел.

Более критичная ручка вольт на деление позволяет вам установить вертикальный масштаб на экране. Вращение ручки по часовой стрелке уменьшает масштаб, а против часовой стрелки - увеличивает. Меньший масштаб - меньшее количество вольт на деление экрана - означает, что вы в большей степени увеличиваете масштаб сигнала.

Дисплей GA1102, например, имеет 8 вертикальных делений, а ручка вольт / деление может выбирать шкалу от 2 мВ / дел до 5 В / дел. Таким образом, при полном увеличении до 2 мВ / дел на дисплее может отображаться осциллограмма 16 мВ сверху вниз.Полностью уменьшенный, осциллограф может отображать сигнал в диапазоне более 40 В. (Зонд, как мы обсудим ниже, может еще больше увеличить этот диапазон.)

Положение Ручка управляет вертикальным смещением формы сигнала на экране. Поверните ручку по часовой стрелке, и волна будет двигаться вниз, против часовой стрелки - вверх по дисплею. Вы можете использовать ручку положения, чтобы сместить часть сигнала за пределы экрана.

Используя одновременно ручки положения и вольт / деления, вы можете увеличить только крошечную часть сигнала, которая вас больше всего волнует.Если у вас есть прямоугольная волна 5 В, но вы заботитесь только о том, насколько сильно она звенит по краям, вы можете увеличить нарастающий фронт, используя обе ручки.

Горизонтальная система

Горизонтальная часть осциллографа управляет шкалой времени на экране. Как и в вертикальной системе, горизонтальный элемент управления дает вам две ручки: положение и секунды / дел.

Ручка секунд на деление (с / дел) вращается для увеличения или уменьшения горизонтального масштаба.Если вы повернете ручку s / div по часовой стрелке, количество секунд, которое представляет каждое деление, уменьшится - вы «увеличите масштаб» шкалы времени. Поверните против часовой стрелки, чтобы увеличить шкалу времени и отобразить на экране большее количество времени.

Если снова использовать GA1102 в качестве примера, дисплей имеет 14 горизонтальных делений и может отображать от 2 нс до 50 с на деление. Таким образом, при полном увеличении по горизонтали осциллограф может отображать 28 нс формы волны, а при увеличении масштаба он может отображать сигнал, когда он изменяется в течение 700 секунд.

Положение Ручка позволяет перемещать форму сигнала вправо или влево от дисплея, регулируя горизонтальное смещение .

Используя горизонтальную систему, вы можете настроить , сколько периодов осциллограммы вы хотите видеть. Вы можете уменьшить масштаб и показать несколько пиков и впадин сигнала:

Или вы можете увеличить масштаб и использовать ручку положения, чтобы показать только крошечную часть волны:

Система запуска

Раздел триггера посвящен стабилизации и фокусировке осциллографа.Триггер сообщает осциллографу, какие части сигнала «запускать» и начинать измерение. Если ваша форма волны периодическая , триггером можно управлять, чтобы дисплей оставался статичным, и устойчивым. Плохо сработавшая волна будет производить такие широкие волны, как это:

Секция триггера осциллографа обычно состоит из ручки уровня и набора кнопок для выбора источника и типа триггера. Ручка уровня может быть повернута для установки триггера на определенную точку напряжения.

Ряд кнопок и экранных меню составляют остальную часть триггерной системы. Их основное назначение - выбор источника и режима запуска. Существует множество типов триггеров , которые определяют способ активации триггера:

  • Спусковой механизм edge - это самый простой вид спускового крючка. Он заставит осциллограф начать измерение, когда напряжение сигнала перейдет на определенный уровень. Триггер по фронту может быть настроен на захват нарастающего или спадающего фронта (или обоих).
  • Импульс , запуск сообщает осциллографу ввести заданный «импульс» напряжения. Вы можете указать длительность и направление импульса. Например, это может быть крошечный скачок 0 В -> 5 В -> 0 В, или это может быть секундное падение от 5 В до 0 В, обратно до 5 В.
  • Триггер по наклону может быть настроен на запуск осциллографа по положительному или отрицательному наклону в течение определенного периода времени.
  • Существуют более сложные триггеры, позволяющие сосредоточиться на стандартизированных формах сигналов, передающих видеоданные, например NTSC или PAL .Эти волны используют уникальный шаблон синхронизации в начале каждого кадра.

Обычно вы также можете выбрать режим запуска , который, по сути, сообщает осциллографу, насколько сильно вы относитесь к своему запуску. В режиме автоматического запуска осциллограф может попытаться нарисовать сигнал, даже если он не запускается. Нормальный режим будет рисовать вашу волну, только если видит указанный триггер. И single mode ищет указанный вами триггер, когда он его видит, он рисует вашу волну, а затем останавливается.

Зонды

Осциллограф хорош, только если вы действительно можете подключить его к сигналу, а для этого вам нужны пробники. Пробники - это устройства с одним входом, которые направляют сигнал от вашей схемы к осциллографу. У них есть острый наконечник , который исследует точку на вашей цепи. Наконечник также может быть оснащен крючками, пинцетом или зажимами, чтобы упростить фиксацию на цепи. Каждый пробник также включает в себя заземляющий зажим , который следует надежно прикрепить к общей точке заземления на тестируемой цепи.

В то время как пробники могут показаться простыми устройствами, которые просто фиксируются на вашей схеме и передают сигнал в осциллограф, на самом деле многое нужно сделать в конструкции и выборе пробника.

Оптимально, зонд должен быть невидимым - он не должен влиять на ваш тестируемый сигнал. К сожалению, все длинные провода обладают собственной индуктивностью, емкостью и сопротивлением, поэтому, несмотря ни на что, они будут влиять на показания осциллографа (особенно на высоких частотах).

Существует множество типов пробников, наиболее распространенным из которых является пассивный пробник , входящий в состав большинства прицелов.Большинство «штатных» пассивных пробников - это аттенуированных . Ослабляющие пробники имеют большое сопротивление, намеренно встроенное и шунтируемое небольшим конденсатором, что помогает свести к минимуму влияние длинного кабеля на нагрузку вашей цепи. Этот ослабленный пробник, соединенный последовательно с входным сопротивлением осциллографа , будет создавать делитель напряжения между сигналом и входом осциллографа.

Большинство пробников имеют резистор 9 МОм для ослабления, который в сочетании со стандартным входным сопротивлением 1 МОм на осциллографе создает делитель напряжения 1/10.Эти зонды обычно называются 10X ослабленными зондами . Многие пробники включают переключатель для выбора между 10X и 1X (без затухания).

Аттенуированные пробники отлично подходят для повышения точности на высоких частотах, но они также уменьшат амплитуду вашего сигнала. Если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, возможно, вам придется использовать пробник 1X. Вам также может потребоваться выбрать настройку на вашем прицеле, чтобы сообщить ему, что вы используете ослабленный зонд, хотя многие осциллографы могут это обнаружить автоматически.

Помимо пассивного ослабленного пробника, существует множество других пробников. Активные пробники - это пробники с питанием (для них требуется отдельный источник питания), которые могут усилить ваш сигнал или даже предварительно обработать его, прежде чем он попадет в ваш осциллограф. Хотя большинство пробников предназначены для измерения напряжения, существуют пробники, предназначенные для измерения переменного или постоянного тока. Токовые пробники уникальны, потому что они часто зажимают провод, фактически не контактируя с цепью.


Использование осциллографа

Бесконечное разнообразие сигналов означает, что вы никогда не сможете использовать один и тот же осциллограф дважды. Но есть несколько шагов, на выполнение которых вы можете рассчитывать практически каждый раз, когда тестируете схему. На этой странице мы покажем пример сигнала и шаги, необходимые для его измерения.

Выбор и настройка датчика

Во-первых, вам нужно выбрать зонд. Для большинства сигналов простой пассивный пробник , входящий в комплект поставки осциллографа, будет работать идеально.

Затем, прежде чем подключать его к осциллографу, установите ослабление на пробнике. 10X - наиболее распространенный коэффициент затухания - обычно является наиболее всесторонним выбором. Однако если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, вам может потребоваться 1X.

Подключите зонд и включите осциллограф

Подключите пробник к первому каналу осциллографа и включите его. Наберитесь терпения, некоторые прицелы загружаются так же долго, как и старый компьютер.

При загрузке осциллографа вы должны увидеть деления, масштаб и зашумленную ровную линию формы сигнала.

На экране также должны отображаться ранее установленные значения времени и вольт на деление. Игнорируя пока эти шкалы, внесите эти настройки, чтобы поместить ваш прицел в стандартную установку :

  • Включите канал 1 и выключите канал 2.
  • Установите канал 1 на Соединение по постоянному току .
  • Установите источник запуска на канал 1 - без внешнего источника или запуска по альтернативному каналу.
  • Установите для типа запуска нарастающий фронт, а для режима запуска на автоматический (в отличие от одиночного).
  • Убедитесь, что коэффициент ослабления пробника на вашем прицеле соответствует настройке на вашем щупе (например, 1X, 10X).

Для получения помощи по настройке этих параметров обратитесь к руководству пользователя осциллографа (например, к руководству GA1102CAL).

Проверка датчика

Давайте подключим этот канал к значимому сигналу. Большинство осциллографов будут иметь встроенный генератор частоты , который излучает надежную волну заданной частоты - на GA1102CAL в правом нижнем углу передней панели имеется прямоугольный сигнал с частотой 1 кГц.Выход генератора частоты имеет два отдельных проводника - один для сигнала и один для заземления. Подключите заземляющий зажим пробника к земле, а наконечник пробника к выходу сигнала.

Как только вы подключите обе части зонда, вы должны увидеть, как сигнал начинает танцевать вокруг вашего экрана. Попробуйте поиграть с помощью системных регуляторов горизонтального и вертикального , чтобы перемещать сигнал по экрану. Поворот регуляторов шкалы по часовой стрелке «увеличивает» осциллограмму, а против часовой стрелки - уменьшает.Вы также можете использовать ручку положения для дальнейшего определения вашего сигнала.

Если ваша волна все еще нестабильна, попробуйте повернуть ручку положения триггера на . Убедитесь, что триггер не выше самого высокого пика сигнала . По умолчанию тип триггера должен быть установлен по фронту, что обычно является хорошим выбором для таких прямоугольных волн.

Попробуйте повозиться с этими ручками, чтобы отобразить на экране один период вашей волны.

Или попробуйте уменьшить масштаб временной шкалы, чтобы отобразить десятки квадратов.

Компенсация ослабленного пробника

Если ваш датчик настроен на 10X, и у вас нет идеально прямоугольной формы волны, как показано выше, вам может потребоваться компенсировать ваш датчик . Большинство пробников имеют утопленную головку винта, которую можно поворачивать, чтобы отрегулировать шунтирующую емкость пробника.

Попробуйте использовать небольшую отвертку, чтобы повернуть триммер, и посмотрите, что происходит с осциллограммой.

Отрегулируйте подстроечный колпачок на рукоятке зонда так, чтобы получился прямоугольный сигнал с прямым краем и .Компенсация необходима только в том случае, если ваш зонд ослаблен (например, 10X), и в этом случае это критично (особенно если вы не знаете, кто использовал ваш прицел последним!).

Наконечники для пробников, запуска и масштабирования

После того, как вы скомпенсировали зонд, пришло время измерить реальный сигнал! Иди найди источник сигнала (генератор частоты ?, Террор-Мин?) И возвращайся.

Первый ключ к зондированию сигнала - найти прочную и надежную точку заземления . Прикрепите зажим заземления к известному заземлению, иногда вам, возможно, придется использовать небольшой провод для промежуточного звена между зажимом заземления и точкой заземления вашей схемы.Затем подключите наконечник пробника к тестируемому сигналу. Наконечники пробников существуют в различных форм-факторах - подпружиненный зажим, острие, крючки и т. Д. - постарайтесь найти тот, который не требует от вас постоянного удерживания его на месте.

⚡ Внимание! Будьте осторожны при установке заземляющего зажима при проверке неизолированной цепи (например, без батарейного питания или при использовании изолированного источника питания). При проверке цепи, которая заземлена на сетевую землю, обязательно подключите заземляющий зажим к той стороне цепи , которая подключена к заземлению сети .Это почти всегда отрицательная сторона / земля цепи, но иногда может быть и другая точка. Если точка, к которой подключен заземляющий зажим, имеет разность потенциалов, вы создадите прямое короткое замыкание и можете повредить вашу схему, осциллограф и, возможно, вас самих! Для дополнительной безопасности при проверке цепей, подключенных к сети, подключите его к источнику питания через изолирующий трансформатор.

Как только ваш сигнал появится на экране, вы можете начать с настройки горизонтальной и вертикальной шкал, по крайней мере, так, чтобы приблизиться к вашему сигналу.Если вы исследуете прямоугольную волну 5 В на 1 кГц, вам, вероятно, понадобится значение вольт / дел где-то около 0,5-1 В и установите секунды / деление примерно на 100 мкс (14 делений покажут около полутора периодов).

Если часть вашей волны поднимается или опускается на экране, вы можете отрегулировать вертикальное положение , чтобы переместить его вверх или вниз. Если ваш сигнал является чисто постоянным током, вы можете настроить уровень 0 В в нижней части дисплея.

После того, как вы настроите весы, возможно, потребуется выполнить запуск формы волны. Запуск по фронту - когда осциллограф пытается начать сканирование, когда обнаруживает повышение (или падение) напряжения выше заданного значения - это самый простой в использовании тип. Используя триггер по фронту, попробуйте установить уровень триггера на точку на вашей форме сигнала, которая видит только нарастающий фронт один раз за период .

Теперь просто масштабируйте , позиционируйте, запускайте и повторяйте , пока не получите именно то, что вам нужно.

Отмерь дважды, отрежь один раз

При наличии сигнала с определенным диапазоном, запуском и масштабированием пора измерять переходные процессы, периоды и другие свойства формы сигнала.У некоторых осциллографов больше инструментов измерения, чем у других, но все они, по крайней мере, будут иметь деления, по которым вы сможете по крайней мере оценить амплитуду и частоту.

Многие осциллографы поддерживают различные инструменты автоматического измерения, они могут даже постоянно отображать самую важную информацию, например частоту. Чтобы получить максимальную отдачу от своей области действия, вы захотите изучить все функции измерения , которые он поддерживает. Большинство осциллографов автоматически рассчитают частоту, амплитуду, рабочий цикл, среднее напряжение и ряд других волновых характеристик.

Используя инструменты измерения осциллографа, найдите V PP , V Max , частоту, период и рабочий цикл.

Третий измерительный инструмент, который предоставляют многие прицелы, - это курсоров . Курсоры - это подвижные маркеры на экране, которые можно размещать на оси времени или напряжения. Курсоры обычно бывают парами, поэтому вы можете измерить разницу между ними.

Измерение сигнала прямоугольной волны курсорами.

После того, как вы измерили искомую величину, вы можете приступить к корректировке вашей схемы и еще раз измерить! Некоторые осциллографы также поддерживают с сохранением , с печатью или с сохранением формы волны, поэтому вы можете вспомнить ее и вспомнить те старые добрые времена, когда вы оценивали этот сигнал.

Чтобы узнать больше о возможностях вашего прицела, обратитесь к его руководству пользователя!


.

Как осциллограф может измерить ток?

Большинство осциллографов напрямую измеряют только напряжение, а не ток, однако есть несколько способов измерить ток с помощью осциллографа:

1. Измерьте падение напряжения на шунтирующем резисторе - в конструкции некоторых источников питания могут быть встроены шунтирующие резисторы для обратной связи. Один из методов - измерить падение дифференциального напряжения на таком резисторе. Обычно это резисторы небольшого номинала, часто менее 1 Ом.

2. Измерение тока с помощью токового пробника - При использовании в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографа, токовые пробники могут обеспечивать широкий спектр важных измерений мощности, таких как мгновенная мощность, средняя мощность и фаза.

Чтобы ваши текущие измерения были максимально точными, необходимо выбрать и правильно применить наиболее подходящий метод. Каждый из двух вышеперечисленных методов имеет свои преимущества и недостатки, которые мы рассмотрим ниже:

Измерение тока как падения напряжения на шунтирующем резисторе

Если в блок питания встроен резистор считывания тока («шунтирующий» резистор), это наиболее удобный подход.Измерение падения напряжения на измерительном резисторе с помощью активного дифференциального пробника обеспечит хорошие результаты, если синфазный сигнал находится в пределах указанного рабочего диапазона пробника, а падение напряжения достаточно велико.

Однако использование дифференциального пробника для сигналов низкого уровня требует некоторого внимания к снижению шума в системе измерения.

  • Используйте наименьшее возможное затухание пробника и ограничьте полосу пропускания пробника или осциллографа
    , чтобы уменьшить шум системы измерения.
  • Также имейте в виду, что емкость и сопротивление зонда будут подключены параллельно
    с измерительным резистором, и, хотя они предназначены для минимизации воздействия на
    тестируемое устройство, вы должны знать, что они существуют.


Установка резистора считывания последовательно с нагрузкой требует тщательного проектирования. Когда значение сопротивления
увеличивается, падение напряжения на ампер увеличивается в соответствии с законом
Ома, таким образом улучшая качество измерения тока.Однако рассеиваемая мощность в резисторе увеличивается пропорционально квадрату тока, и необходимо учитывать дополнительное падение напряжения. Кроме того, резисторы добавляют цепи индуктивное сопротивление. И не забывайте, что входная емкость дифференциального пробника появляется параллельно измерительному резистору, образуя RC-фильтр.

Если вы добавляете в схему резистор считывания, постарайтесь добавить его как можно ближе к земле, чтобы минимизировать синфазные сигналы на резисторе, которые система измерения должна отклонять.И, в отличие от высокопроизводительных токовых пробников, характеристика подавления синфазного сигнала при измерениях дифференциального напряжения имеет тенденцию к падению с увеличением частоты, что снижает точность измерений высокочастотного тока с помощью измерительных резисторов.

Измерение тока с помощью токоизмерительного щупа

Ток, протекающий через проводник, вызывает формирование поля электромагнитного потока вокруг проводника
. Токовые пробники предназначены для измерения силы этого поля и преобразования ее в соответствующее напряжение
для измерения с помощью осциллографа.

Это позволяет просматривать и анализировать формы сигналов тока с помощью осциллографа. При использовании в
в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографом, токовые пробники
также позволяют выполнять широкий спектр измерений мощности. В зависимости от математических возможностей осциллографа формы сигнала
эти измерения могут включать в себя мгновенную мощность
, истинную мощность, полную мощность и фазу.

Существует два основных типа пробников тока для осциллографов:

  • Пробники переменного тока
  • Пробники постоянного / переменного тока


Оба типа используют принцип действия трансформатора для измерения переменного тока (AC) в проводнике
.Для работы трансформатора по проводнику должен протекать переменный ток.

Этот переменный ток заставляет магнитное поле нарастать и коллапсировать в соответствии с амплитудой и направлением тока. Когда чувствительная катушка помещается в это магнитное поле, изменяющееся магнитное поле индуцирует пропорциональное напряжение на катушке посредством простого действия трансформатора. Этот связанный с током сигнал напряжения затем преобразуется и может отображаться на осциллографе в виде масштабированного по току сигнала.

Простейшие пробники переменного тока представляют собой пассивные устройства, которые представляют собой просто катушку, которая
намотана на магнитный сердечник, такой как ферритовый материал, в соответствии с точными спецификациями. Некоторые из них представляют собой твердотельные тороиды
и требуют, чтобы пользователь проложил проводник через сердечник. В токовых пробниках с разъемным сердечником используется точно разработанная механическая система, которая позволяет открывать сердечник и зажимать его вокруг проводника без разрыва цепи при испытании. Пробники тока с разъемным сердечником обладают высокой чувствительностью и работают без питания, но они механически жесткие и обычно имеют небольшую апертуру, что может ограничивать их универсальность.

Пробники переменного тока

, основанные на технологии катушки Роговского, являются альтернативой токовым пробникам со сплошным и разъемным сердечником
. Катушка Роговского использует воздушный сердечник и является механически гибкой,
позволяет открывать катушку и наматывать ее на провод или вывод компонента. И поскольку сердечник не является магнитным материалом, катушки Роговского не насыщаются магнитным полем при высоких уровнях тока, даже в тысячи ампер. Однако они, как правило, имеют более низкую чувствительность, чем пробники с разъемным сердечником, и для них требуются активные формирователи сигнала для интеграции сигнала с катушки и, следовательно, требуется источник питания.

Для многих приложений преобразования энергии пробник переменного / постоянного тока с разъемным сердечником является наиболее универсальным, точным и простым в использовании решением. В датчиках переменного / постоянного тока используется трансформатор для измерения переменного тока и устройство на эффекте Холла для измерения постоянного тока. Поскольку они включают в себя активную электронику для поддержки датчика Холла, для работы датчиков переменного / постоянного тока требуется источник питания. Этот источник питания может быть отдельным источником питания или может быть интегрирован в некоторые осциллографы.

Видеообзор того, как измерить ток осциллографом:

Ознакомьтесь с продуктами Tektronix на RS:

.

Смотрите также