Диагностика систем зажигания (СЗ) является одной из важнейшей функций профессиональных мотор — тестеров (МТ). Для выполнения этой задачи МТ оснащают, как правило, емкостными датчиками, которые при выполнении диагностики крепят на высоковольтных проводах СЗ. При анализе осциллограмм вторички используют различные подходы, из которых можно можно выделить два основных: анализ формы сигнала и количественный анализ параметров сигнала.
Анализ формы сигнала.
Самый доступным и самым популярным подходом является качественный анализ формы сигнала. Обнаружив те или иные отклонения формы сигнала от нормы и подобрав в соответствующем каталоге или галерее (используем поисковик caraz.ru) схожий по форме сигнал, удаётся сделать достаточно определённые заключения о дефектах СЗ.
Количественный анализ.
Второй метод- метод количественного анализа параметров сигнала. Анализу подвергаются две группы параметров: временные и амплитудные. Следует отметить, что количественный анализ параметров сигнала вторички в силу вероятностной природы самой искры предполагает использование статистического аппарата. Поэтому когда говорят о количественных параметрах, используют среднестатистические значения.
Характеристики ВВ датчиков.
Важным условием корректного анализа осциллограмм является использование проверенных и откалиброванных датчиков. К сожалению, на сегодняшний день нам мало что известно о характеристиках ВВ датчиков. На мой взгляд, ВВ датчики должны сопровождаться, как минимум, двумя характеристиками. Одна из них должна отражать отношение между значениями входного и выходного сигналов, т.е. чувствительность датчика, а вторая — характеризовать динамические свойства датчика, т.е. способность датчика достоверно отображать форму сигнала.
Чувствительность ВВ датчиков.
На сегодняшний день чувствительность ВВ датчика является в некотором смысле величиной эфемерной. Имеется ввиду, что диагносты не располагают методикой, позволяющей проконтролировать чувствительность используемых ВВ датчиков. А контролировать чувствительность ВВ датчиков, на мой взгляд, необходимо. Если даже вы приобрели ВВ датчики и производитель, предположим, сообщил вам его характеристики, то… Во- первых, изготовитель может ошибиться с номиналом компенсационной ёмкости или с размером пластины съёма сигнала, а также при изготовлении корпуса датчика (принципиальное значение имеет толщина донышка) или при его сборке, во- вторых, у диагноста может возникнуть желание самостоятельно изготовить такие датчики. Это вполне реально, учитывая что датчик имеют сравнительно простую конструкцию. Другим аргументом в пользу внимательного отношения к калибровке ВВ датчиков является то, что осциллограммы вторичного напряжения принято представлять в реальных единицах напряжения действующих во вторичной цепи СЗ, что предполагает использование реально откалиброванных датчиков. Добавим к сказанному, что в условиях СТО мы можем проверить самые разнообразные приборы, сравнивая их с подобными: тестер с тестером, манометр с манометром и т.д., для ВВ датчика такая возможность у нас отсутствует. В общем на мой взгляд, весьма заманчиво иметь возможность взять и проверить насколько точно работает наш ВВ датчик.
Постоянная времени датчика.
Постоянная времени То датчика характеризует способность ВВ датчика корректно отображать длинные импульсы с плоской вершиной — постоянная составляющая емкостными датчикими вообще не отображается. Последнее следует из анализа электрической схемы ВВ датчик (см. схему ниже).
Влияние постоянной времени
То = RвхСк,
где Rвх — входное сопротивление МТ, а Ск — компенсационная ёмкость
на точность воспроизведения импульсов представлено на рисунке ниже.
«Стол» П-образного импульса (аналог фазы горения искры) воспроизводится с приемлемой точность, если его длительность Ти будет не более 0,1RвхСк. С другой стороны, мы можем улучшать точность передачи формы, увеличивая Ск, но при этом величина выходного сигнала будет быстро уменьшается и может оказаться недостаточной для регистрации с низким уровнем шумов.
Если принять для примера, что длительность фазы горения искры составляет 2 мс, а входное сопротивление осциллографа — 1МОм, то получим значение Ск равное 20нФ. Можно, конечно, использовать и 10нФ, но тогда горизонтальная полочка завалится к концу фазы горения на 18%. При Ск = 30нФ завал составит ~ 6%. Визуально такое искажение сигнала будет малозаметным, а выходной сигнал — достаточно сильным (позже мы посмотрим эти сигналы).
Практическая часть.
Метрологи поверяют приборы, сравнивая их показания с показаниями контрольного прибора. Что может послужить контрольным прибором для ВВ емкостного датчика? Очевидно, для этих целей целесообразно использовать делитель напряжения. Необходим делитель, способный работать с высоковольтными импульсами напряжения, и давал бы нам возможность измерять его коэффициент деления. Хорошую перспективу в этом плане имеют резистивные делители напряжения. Однако для этого следует подобрать резисторы, обладающие низкой индуктивностью, способные работать под высоким напряжением, и имеющие достаточную рассеиваемую мощность.
Резистивный делитель имеет определённые преимущества по сравнению с емкостным делителем, исполненным как ВВ датчик. Прежде всего следует обратить внимание на то, что чувствительность резистивного делителя, в отличие от датчика ВВ, имеет постоянную величину в широком спектре частот, включая постоянный ток. Последнее обстоятельство имеет для нашей затеи принципиальное значение, поскольку кардинально упрощает калибровку такого делителя.
Реальная конструкции.
Наш резистивный делитель имеет достаточно простую конструкцию: высоковольтное плечо- специальный высоковольтный резистор КЭВ — 5 номиналом 5,8МОм и низковольтное плечо- МЛТ-2 номиналом 36кОм. Коэффициент деления делителя определялся двумя способами: первый — путём измерения сопротивления резисторов и вычисление по формуле К = Rв + Rн / Rн, а второй — путём измерении приложенного напряжением от стороннего источника напряжения на вход делителя и измерении напряжения на низковольтном плече К = Uв / Uн. Сравнение значений, полученных двумя различными способами, позволяет проверить точности результата. Высокая точность выполненных измерений коэффициента деления, характеризуется тем, что полученные значения совпали в трёх первых значащих цифрах: Кр = 162.
Регистрация вторички и калибровка датчика.
Следующим этапом- было сравнение показаний резистивного делителей и ВВ датчика в реальных условиях осциллографирования вторички путём параллельной регистрации. ВВ кабель от катушки до трамблёра был выполнен из двух состыкованных штатных кабелей, с целью создать возможность подключения делителя. В точке стыковки резистивный делитель подсоединялся к центральной жиле ВВ кабеля. На фото можно посмотреть, как выглядит устроена схема для калибровки.
На скрине ниже представлен пример расчёта чувствительности ВВ емкостного датчика из комплекта МТпро на основе двух сигналов вторички: ВВ датчика и резистивного делителя.
Влияние конструкции ВВ кабеля.
Особенность регистрации вторички с помощью ВВ датчика состоит в том, что реальная чувствительность ВВ датчика может изменятся от одного мотора к другому. Дело в том, что ёмкость датчика Сд определяется не только параметрами самого датчика, но и конструкцией кабеля на который установлен датчик. Для проверки этого утверждения было проведено измерение чувствительности датчика на разных ВВ кабелях.
Интересно, что для кабеля фирмы Тesla и для оригинального кабеля от ВАЗ-2109, полученные значения чувствительности, совпали в двух значащих цифр- 33мВ/кВ (оба кабеля имеют неметаллический центральный проводник), но для «старинного» провода ППВП с центральным проводником из меди чувствительность датчика составила- 25мВ/кВ.
В настройках эти цифры будут иметь вид: 30,,,40 кВ на 1В.
Более подробное изложение вопроса см. viewtopic.php?p=44729#p44729
Динамические искажения ВВ датчика.
Как было показано выше, датчик в зависимости от величины постоянной То воспроизводит сигнал с большими или меньшими искажениями. Используя резистивный делитель как эталон, можно определить степень искажений сигнала датчиком. Если в случае штатного ВВ датчика МТпро сигнал достаточно хорошо совпадает с эталоном, то при уменьшения ёмкости компенсационного конденсатора до значения 10нФ искажения оказывается весьма значительны (см. скрин ниже), что полностью совпадает с представленными выше вычислениями.
Вывод: Резистивный высоковольтный делитель является полезным инструментом для контроля характеристик ВВ емкостных датчиков в условиях СТО.