Проверка датчиков системы впрыска осциллографом. » Motorhelp.ru диагностика и ремонт инжекторных двигателей
Цифровой осциллограф позволяет эффективно отслеживать и находить неисправности в датчиках системы впрыска. В этой статье рассмотрим подробно осциллограммы с датчиков:
- Положения коленчатого вала
- Датчика массового расхода воздуха
- Датчика положения дроссельной заслонки
- Датчика положения распредвала
- Лямбда-зонда
- Датчика холла
- Датчика детонации
- Датчика абсолютного давления
- Датчика скорости автомобиля
ДПКВ
Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) самый главный в системе впрыска, по нему осуществляется синхронизация работы электронного блока управления двигателем. Сигнал вазовского дпкв представляет собой серию повторяющихся электрических импульсов напряжения, генерируемых датчиком при вращении коленчатого вала.
Задающий диск представляет собой зубчатое колесо 60-2, т.е. 58 равноудаленных зубцов и два отсутствующих для синхронизации. При вращении задающего диска вместе с коленчатым валом впадины изменяют магнитный поток в магнитопроводе датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока в его обмотке.
Здесь стоит обратить внимание на амплитуду сигнала и форму импульсов. Если витки в обмотке датчика будут короткозамкнуты, то амплитуда сигнала будет снижена. Также по осциллограмме легко вычислить биение задающего диска и повреждение зубцов.
На некоторых иномарках в качестве ДПКВ используется датчик Холла, вырабатывающий прямоугольные импульсы.
Вот типичный пример осциллограммы такого датчика (Hyundai Sonata):
А вот так синхронно работают датчики положения коленчатого и распределительного валов двигателей Nissan. По нарастающим фронтам сигналов можно определить смещение валов относительно друг друга.
А это осциллограмма типичной неисправности датчика Холла (Audi 100). Нарастающий фронт «срезан», сигнал такого датчика блок управления не распознает.
На старых Опелях и Daewoo Nexia в качестве датчика синхронизации используется индукционная катушка с задающим диском.
Осциллограмма такого датчика имеет такой вид:
Датчик положения распредвала
ДПРВ используется в системе управления двигателем для определения положения распределительного вала, что необходимо для синхронизации впрыска топлива. Датчик генерирует один импульс за полный цикл работы двигателя (720 градусов поворота коленчатого вала).
Импульс датчика положения распредвала указывает на верхнюю мертвую точку первого цилиндра.
ДМРВ
Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) применяются во многих системах управления двигателем (в частности ВАЗ) для измерения значения мгновенного расхода воздуха. Выходной сигнал ДМРВ Bosch HFM5 представляет собой напряжение постоянного тока, изменяющееся в диапазоне от 1 до 5 В, величина которого зависит от массы воздуха, проходящего через датчик.
По осциллограмме можно отследить 2 важных момента:
1. Скорость реакции ДМРВ можно оценить по времени переходного процесса выходного сигнала при подаче питания на датчик.
2. Выходное напряжение датчика при нулевом расходе воздуха (двигатель остановлен).
Осциллограмма исправного ДМРВ при подаче питания имеет следующий вид.
Время переходного процесса равно 0,5 мс. Выходное напряжение при нулевой подаче воздуха равно 0,996 В.
А это осциллограмма выходного напряжения при включении питания неисправного ДМРВ.
Время переходного процесса такого датчика в десятки раз больше, чем исправного, а значит время реакции самого датчика будет значительно снижено и автомобиль будет «вяло» набирать скорость. Выходное напряжение такого ДМРВ при остановленном двигателе равно 1,13 В., что говорит о значительном отклонении сигнала от нормы. Двигатель с неисправным датчиком в значительной степени потеряет «приемистость», будет затруднен пуск и возрастет расход топлива.
Важно: система самодиагностики блока управления двигателем не способна выявить снижение скорости реакции ДМРВ. Такую неисправность можно найти только путем диагностики с применением осциллографа.
Осциллограмма выходного напряжения изношенного ДМРВ при резком открытии дроссельной заслонки.
При значительном загрязнении чувствительного элемента датчика, скорость реакции на изменение воздушного потока снижается и форма осциллограммы становится более «сглаженной».
ДМРВ Bosch
Лямбда-зонд
По анализу осциллограммы выходного сигнала лямбда-зонда на различных режимах работы двигателя можно оценить как исправность самого датчика, так и исправность всей системы управления двигателем.
Осциллограмма напряжения исправного циркониевого лямбда имеет следующий вид:
Здесь следует обратить внимание прежде всего на 3 момента:
1.
Размах напряжения выходного сигнала должен быть от 0,05-0,1 В до 0,8-0,9 В. При условии, что двигатель прогрет до рабочей температуры и система управления работает по замкнутой петле обратной связи.
2. Время перехода выходного напряжения зонда от низкого к высокому уровню не должно превышать 120 мс.
ДПДЗ
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) служит для отслеживания угла открытия дроссельной заслонки и представляет собой потенциометр. Опорное напряжение датчика равно 5 В. Сигнал исправного ДПДЗ представляет собой напряжение постоянного тока в диапазоне от 0,5 до 4,5 В. При повороте дроссельной заслонки, сигнал должен меняться плавно, без скачков и провалов.
Пример осциллограммы двух датчиков положения дроссельной заслонки VW Passat с двигателем RP показана на рисунке ниже.
Один из датчиков работает в диапазоне от 0 до 25% открытия дроссельной заслонки, а второй от 25 до 100%.
Датчик абсолютного давления (ДАД)
На основании данных с этого датчика о разряжении и температуре во впускном коллекторе, блок управления рассчитывает количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Принцип действия основан на преобразовании значения давления в соответствующую величину выходного напряжения. Применяемые в современных системах управления двигателем датчики чрезвычайно надежны. Проверить работу датчика абсолютного давления можно осциллографом, подключившись к его сигнальному выходу.
Датчик детонации (ДД)
Наиболее распространенный широкополосный датчик детонации пьезоэлектрического типа с генерирует сигнал напряжения переменного тока с частотой и амплитудой зависящей от степени «шума», который издает та часть двигателя, на которую он установлен. При возникновении детонации амплитуда вибраций повышается, что приводит к увеличению напряжения выходного сигнала ДД.
Проверить датчик детонации можно на столе, подключившись щупами осциллографа к его выводам. При легком постукивании металлическим предметом на осциллограмме отобразятся такие импульсы:
Датчик скорости автомобиля
Как правило такие датчики имеют в своей основе элемент Холла. Однако встречаются и индуктивные датчики.
Типичный пример осциллограммы индуктивного датчика скорости автомобиля Ауди 100 имеет такой вид:
Индуктивный датчик АБС
Хоть этот датчик не относится к системе впрыска, но раз уж попалась на глаза, выкладываю осциллограмму.
Такой вид имеет сигнал с индуктивного датчика системы АБС.
Обратите внимание на амплитуду сигнала. В данном конкретном случае осциллограмма снята при простом прокручивании колеса рукой. Однако если датчик имеет короткозамкнутые витки, то его амплитуда будет значительно меньше. Сигнал такого датчика блок управления АБС не «увидит».
Диагностика Мотор-Тестером — Чтение осциллограмм
adminUncategorized
Комплексная диагностика мотор-тестером позволяет определить общее состояние двигателя. Я уже говорил, что мотор-тестер это и есть тот же осциллограф, но имеет более расширенные функции для диагностики Двигателей Внутреннего Сгорания (ДВС).
Осциллограф же показывает как изменяется напряжение во времени.
Во-первых это датчики вращения. При проверке любых датчиков автомобиля можно измерять напряжение.И вполне можно делать это с помощью мультиметра.
Но конкретно в датчиках вращения напряжение меняется очень быстро и мультиметр не способен уловить эти изменения.
К тому же биение задающего диска или повреждение его зубцов значительно влияет на выходной сигнал датчика.
Отличный пример диагностики ДПКВ можете посмотреть в этом видео.
Без осциллографа такую неисправность определить было бы очень трудно.
Например, это сигнал исправного индукционного датчика коленчатого вала
А это такой же сигнал, но здесь заметно осевое биение диска — зазор между датчиком и диском то увеличивается, то уменьшается, что влияет на амплитуду сигнала.
Здесь совсем хаотичные импульсы. С диском явно проблемы
Это сигнал исправного датчика Холла
А здесь виден дефект.
Любители проверять такие датчики светодиодной контролькой, эту неисправность не обнаружат.
Определить такие дефекты можно только с помощью осциллографа.
Во-вторых система зажигания. В системе зажигания протекают не очень сложные электрические процессы, но увидеть и проанализировать их без осциллографа мы их не сможем.Визуально увидеть мы можем только конечный результат — искру на электродах свечи зажигания.
И то, только тогда, когда свеча не установлена на своё рабочее место в ДВС. Можно уверенно сказать, что осциллограф это рентген для системы зажигания (и не только).
При диагностике необходимо подсоединить сигнальный щуп осциллографа к минусу первичной катушки зажигания.
В некоторых системах нет физической возможности подсоединится к первичной обмотке.
Тогда можно с помощью ёмкостного или индукционного датчика измерить магнитное поле вокруг катушки зажигания или высоковольтного провода подающего напряжение на свечу зажигания.
В обоих случаях картинка будет отражать все процессы происходящие в системе.
А именно:
Время накопления энергии. В этот момент на один конец первичной обмотки катушки зажигания приходит плюс, а второй конец замкнут на минус через транзистор коммутатора (или контакты прерывателя).
В первичной и вторичной обмотки накапливается магнитное поле.
Напряжение пробоя. При запирании транзистора (размыкании контактов прерывателя) магнитное поле исчезает и при этом на выводе вторичной обмотки возникает высокое напряжение.
Это напряжение подаётся на свечу и пробивает воздушный зазор между электродами свечи.
Время горения искры. После пробития воздушного зазора, между электродами свечи, для поддержания горения искры требуется меньше энергии.
Значит после напряжения пробоя (шип) мы увидим снижение напряжения, которое будет поддерживаться какое-то время.
Это и есть искра. Важно, что бы этот участок осциллограммы был на всех режимах работы ДВС.
Затухающие колебания — будут видны на последнем этапе.
После того, как искра прогорела, остатки энергии исчезают не мгновенно.
Это мы и увидим на картинке — плавное угасание.
Вышеперечисленные примеры это подробная диагностика электрических неисправностей. Это можно делать и осциллографом и мотор-тестером.
Мотор-тестер же кроме диагностики электронных систем автомобиля, позволяет так же определить состояние механики двигателя. И делается всё это с высокой точностью и без необходимости разбирать двигатель.
Самый простой и эффективный способ, это анализ давления в цилиндре.
Делается это следующим образом: Выкручивается свеча зажигания и на её место нужно вкрутить датчик давления в цилиндре, который имеется в комплекте мотор-тестера.
Если у вас дизель — то датчик устанавливается в место форсунки.
Заводим двигатель и записываем сигнал.
На экране ноутбука мы увидим график изменения давления в цилиндре.
На данной диаграмме мы видим что происходит с давлением в цилиндре на разных тактах работы двигателя.
Что мы можем определить по этой картинке:
- Моменты открытия и закрытия клапанов, относительно положения коленчатого вала — это позволяет определить, верно ли установлены метки ГРМ.
- По значению давления на такте выпуска можно определить, не забит ли «катализатор».
- По значению разряжения на такте впуска, будет видно, есть ли сопротивление на впуске (загрязнён воздушный фильтр, грязь на РХХ, дросселе или клапанах) или присутствует подсос воздуха во впускной коллектор после дроссельной заслонки.
Это простые примеры, как мотор-тестер помогает при диагностике автомобилей на нашем СТО.
Конечно это не все его возможности. Более детально мы разбираем разные неисправности на практике, в процессе обучения на курсах авто-электриков и диагностов в Астане.
Повторюсь, что сегодня профессиональное диагностическое оборудование очень доступно по цене и не использовать его в работе — это признак непрофессионализма.
Тем более, что кроме платных обучающих курсов, очень много и бесплатной информации.
Например эти наши видеоуроки на канале YouTube
Успехов Вам!
Tagged profi+, profiplus, profiplus.kz, автодиагностика в астане, автомобиль диагностика, автомобиль ремонт, авторемонт, анализ давление в цилиндре, диагностика системы зажигания, Диамаг, катушка зажигания, курсы автодиагностики в астане, курсы автодиагностики в казахстане, Мотор-тестер, Оборудование для автодиагностики, обучение автоэлектриков, обучение диагностов, осциллограммы, Осциллограф, система зажигания, учебный центрКак измерить ток с помощью осциллографа
Хотя измерение тока с помощью цифрового мультиметра не является чем-то необычным, измерение тока, который изменяется во времени, требует использования осциллографа.
Большинство осциллографов напрямую измеряют только напряжение, а не ток, однако вы можете измерить ток с помощью осциллографа одним из двух способов.
- Измерьте падение напряжения на шунтирующем резисторе: Некоторые конструкции блоков питания могут иметь встроенные шунтирующие резисторы для обеспечения обратной связи. Один из методов заключается в измерении дифференциального падения напряжения на таком резисторе. Обычно это маломощные резисторы, часто менее 1 Ом.
- Измерение тока с помощью токового пробника: При использовании в сочетании с функциями измерения напряжения осциллографа токовые пробники позволяют выполнять множество 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.
Как измерить ток как падение напряжения на шунтирующем резисторе
Если в блок питания постоянного тока встроен токоизмерительный резистор («шунтирующий» резистор), это наиболее удобный подход.
Измерение падения напряжения на чувствительном резисторе с помощью активного дифференциального пробника даст 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 измерительной системе.
- Используйте наименьшее возможное затухание пробника и ограничьте полосу пропускания пробника или осциллографа, чтобы уменьшить шум измерительной системы.
- Кроме того, имейте в виду, что емкость и сопротивление щупа будут параллельны измерительному резистору, и хотя они предназначены для минимизации воздействия на тестируемое устройство, вы должны знать, что они существуют.
Конструктивные особенности при измерении тока с помощью шунтирующего резистора
Включение измерительного резистора последовательно с нагрузкой требует тщательного проектирования. По мере увеличения значения сопротивления падение напряжения на ампер увеличивается в соответствии с законом Ома, что улучшает качество измерения тока. Однако рассеиваемая мощность в резисторе увеличивается пропорционально квадрату тока, и необходимо учитывать дополнительное падение напряжения. Кроме того, резисторы добавляют в схему индуктивное сопротивление.
И не забывайте, что входная емкость дифференциального пробника появляется параллельно измерительному резистору, образуя RC-фильтр.
Если вы добавите в цепь измерительный резистор, постарайтесь добавить его как можно ближе к земле , чтобы свести к минимуму синфазные сигналы на резисторе, которые измерительная система должна отклонять. И, в отличие от высокопроизводительных токовых пробников, характеристика подавления синфазных сигналов при измерении дифференциального напряжения имеет тенденцию падать с повышением частоты, снижая точность измерений высокочастотных токов с помощью чувствительных резисторов.
Как измерить ток с помощью токоизмерительного датчика
Прохождение тока через проводник приводит к тому, что вокруг проводника формируется электромагнитное поле. Датчики тока предназначены для определения силы этого поля и преобразования его в соответствующее напряжение для измерения с помощью осциллографа.
Позволяет просматривать и анализировать текущие формы сигналов с помощью осциллографа. При использовании в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографа токовые пробники также позволяют выполнять широкий спектр измерений мощности. В зависимости от математических возможностей осциллографа, эти измерения могут включать мгновенную мощность, действительную мощность, полную мощность и фазу.
Существует два основных типа токовых пробников для осциллографов:
- Токовые пробники переменного тока Датчики переменного/постоянного тока
- .
Принцип действия трансформатора
Оба типа используют принцип действия трансформатора для измерения переменного тока (AC) в проводнике.
Для действия трансформатора по проводнику должен протекать переменный ток. Этот переменный ток вызывает создание и разрушение поля потока в соответствии с амплитудой и направлением тока. Когда чувствительная катушка помещается в это магнитное поле, изменяющееся магнитное поле индуцирует пропорциональное напряжение на катушке за счет простого действия трансформатора. Затем этот сигнал напряжения, связанный с током, обрабатывается и может отображаться на осциллографе в виде масштабированного по току сигнала.
Типы пробников тока
Простейшие пробники тока переменного тока представляют собой пассивные устройства, представляющие собой просто катушки, намотанные в соответствии с точными характеристиками на магнитный сердечник, например, из ферритового материала. Некоторые из них представляют собой сплошные тороиды и требуют, чтобы пользователь проложил проводник через сердечник. В токоизмерительных пробниках с разъемным сердечником используется точно спроектированная механическая система, которая позволяет открывать сердечник и зажимать его вокруг проводника без разрыва тестируемой цепи.
Токовые пробники с разъемным сердечником обладают высокой чувствительностью и работают без питания, но они механически жесткие и обычно имеют маленькую апертуру, что ограничивает их универсальность.
Датчики переменного тока, основанные на технологии пояса Роговского, являются альтернативой датчикам тока со сплошным и разъемным сердечником. Катушка Роговского использует воздушный сердечник и является механически гибкой, что позволяет открывать катушку и наматывать ее на провод или вывод компонента. А 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 им требуются активные формирователи сигналов 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.
Датчики переменного/постоянного тока используют 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, датчики переменного/постоянного тока требуют для работы источник питания. Этот источник питания может быть отдельным источником питания или может быть интегрирован в некоторые осциллографы.
Как измерить ток с помощью осциллографа
Проблема с осциллографами
Осциллограф позволяет вам посмотреть, как напряжение между двумя точками изменяется во времени. Построив зависимость этого напряжения от времени, вы получите графическое представление вашего сигнала. Если вы хотите узнать больше о том, как осциллографы выполняют эту функцию, мы рекомендуем сначала ознакомиться с этой статьей.
Первым измерительным инструментом инженера-электрика часто является мультиметр, который способен измерять несколько параметров, таких как напряжение, ток и сопротивление.
Мультиметр обычно показывает среднее значение по времени и, как следствие, не может отображать быстро меняющиеся импульсы или повторяющиеся сигналы. Тут на помощь приходит осциллограф.
С другой стороны, многие мультиметры способны измерять ток, чего не может сделать осциллограф. Итак, как мы можем измерить ток для системы, которая быстро меняется? Во-первых, зачем нам это?
Пример схемы
Допустим, вы собираете очередной смартфон и хотите выяснить, как долго продержится батарея. Смартфоны могут включать и выключать функции только тогда, когда это необходимо, например, передачу на вышку сотовой связи через определенные промежутки времени. Если бы вы измерили ток, протекающий от аккумулятора к остальной части телефона, вы бы увидели ток, который все время быстро меняется. Вы не сможете получить последовательное чтение!
Рисунок 1: Измерение потребления тока смартфоном
Здесь может помочь осциллограф. Если бы вы могли измерить потребляемый ток, как он меняется со временем, вы могли бы получить график, как на рисунке 1.
В результате вы могли бы начать вычислять, как долго проработает ваша батарея.
Измерение потребляемого тока в режиме реального времени (в отличие от среднего) может помочь вам охарактеризовать энергопотребление вашего устройства или устранить потенциальные проблемы. Например, ваш процессор может потреблять большой ток при запуске, и вам понадобится осциллограф, чтобы увидеть этот скачок.
Измерение тока
Самый простой и наиболее распространенный метод измерения полного тока, протекающего через нагрузку, заключается в использовании шунтирующего резистора. Это достигается путем размещения низкоомного резистора на линии питания (или обратной линии).
Рисунок 2: Цепь шунтирующего резистора
В этом случае вашей нагрузкой будет тестируемая цепь (например, ваш смартфон). Источником питания может быть что-то вроде батареи или сетевого адаптера.
Если вы измерите напряжение на резисторе, вы можете использовать закон Ома для расчета тока, протекающего через вашу нагрузку:
V=I×RV=I\times RV=I×R
Мы просто переформулируем формулу для определения тока:
I=VRI= \frac{V}{R} I=RV зная сопротивление и измерив падение напряжения на резисторе, мы можем рассчитать ток, протекающий через резистор, который совпадает с током, протекающим в остальной части цепи, и в этот момент.
Допустим, у нас есть шунтирующий резистор 0,1 Ом, и мы измеряем с помощью мультиметра падение напряжения 0,03 В на нем:
I=0.03V0.1Ω=0.3AI= \frac{0.03V}{0.1 \Omega } =0.3 AI=0.1Ω0.03V=0.3A от нашего источника питания в нашу нагрузку.
Шунтирующие резисторы (Rsh) часто имеют низкое сопротивление, чтобы не вызывать падение напряжения в цепи. Помните, что по мере увеличения тока, потребляемого вашей нагрузкой, увеличивается и падение напряжения на шунтирующем резисторе. Это может привести к падению напряжения, достаточному для отключения всей системы!
Общие значения Rsh находятся в диапазоне от 0,01 до 0,1 Ом. Использование более высоких значений Rsh обеспечивает большую точность измерений, но за счет увеличения падения напряжения на шине питания до нагрузки.
Ограничения мощности
Еще одна вещь, которую вы должны иметь в виду, это рассеиваемая мощность вашего шунтирующего резистора. Для большинства маломощных систем достаточно резистора 1/4 Вт.
Когда вы начнете потреблять больше тока, резистор начнет рассеивать больше энергии в виде тепла, что может привести к повреждению резистора (что приведет к отказу или, что еще хуже, к пожару).
Мощность постоянного тока рассчитывается как:
P=V×IP=V \times IP=V×I
Это можно использовать в качестве расчета наихудшего случая ожидаемой мощности рассеяния Rsh. Из нашего предыдущего примера мы видим, что:
P=0,03 В × 0,3 А = 0,009 WP = 0,03 В \ умножить на 0,3 А = 0,009 WP = 0,03 В × 0,3 А = 0,009 Вт
Даже крошечная 1/10 Вт или резистор 1/8 Вт в этом случае может действовать как шунтирующий резистор. Однако предположим, что наша схема внезапно включает двигатель постоянного тока, и падение напряжения на Rш увеличивается до 0,5 В. Мы рассчитываем ток как:
I=0.5V0.1Ω=5AI = \frac{0.5V}{0.1 \Omega } = 5 AI=0.1Ω0.5V=5A
Теперь через нашу цепь протекает ток 5A! Это довольно большое увеличение по сравнению с предыдущим. Теперь вычисляем ожидаемую рассеиваемую мощность через наш резистор:
P=0,5 В×5 А=2,5 WP=0,5 В \× 5 А = 2,5 WP=0,5 В×5 А=2,5 Вт
Теперь ожидаем шунтирующий резистор рассеивать 2,5 Вт мощности.
Это было бы слишком много для большинства основных резисторов мощностью 1/4 Вт. На этом этапе вам следует рассмотреть возможность использования резистора мощностью 3+ Вт или переключения на более низкое значение Rsh.
Урок таков: выберите значение шунтирующего резистора на основе ожидаемого тока, потребляемого вашей цепью. Выполнение нескольких быстрых расчетов не требует больших затрат, чтобы впоследствии не повредить вашу схему!
Настройка осциллографа
Теперь, когда мы увидели, как выбрать значение Rsh и измерить ток, протекающий через него, давайте посмотрим, как мы можем настроить наш осциллограф для измерения тока. На первый взгляд может показаться, что наша исходная схема (рис. 2) хорошо работает. Использование резистора на положительной шине известно как шунтирующий резистор верхнего плеча. Однако с этим есть небольшая проблема: клемма заземления на большинстве настольных осциллографов напрямую связана с заземлением!
В этом видео показано, как зажим заземления осциллографа может привести к короткому замыканию источника питания в вашей цепи:
Если мы работаем с заземленной цепью и настольным осциллографом (который также правильно заземлен), зажим заземления по обе стороны от Rsh приведет к короткому замыканию.
Не хорошо.
Один из вариантов — переместить резистор на обратный путь (известный как шунтирующий резистор нижнего плеча) и подключить зажим заземления осциллографа к земле цепи.
Рис. 3. Измерение напряжения шунтирующего резистора с помощью осциллографа
При такой установке вам не придется беспокоиться о коротком замыкании источника питания. Однако вы вносите новую проблему: контур заземления. Ток может циркулировать вокруг контура заземления (от заземления через нашу тестируемую схему, через зажим заземления осциллографа, обратно на землю через осциллограф).
Рис. 4: Возможный контур заземления от измерительной цепи с помощью осциллографа
Контуры заземления могут вызывать нежелательные помехи или шумы при измерениях или в цепи. Эта статья отлично объясняет контуры заземления. Обратите внимание, что это реальная проблема только в том случае, если и ваш осциллограф, и тестируемая схема подключены к заземлению, как показано на рис.
4.
Если ваш осциллограф или тестируемое устройство питается от батареи или не нужно беспокоиться об этом вопросе. Однако для большей безопасности лучший способ измерить падение напряжения на шунтирующем резисторе — использовать схему с двумя датчиками, сконфигурированную как дифференциальная пара.
Настройка дифференциального пробника
Для выполнения этого измерения вам потребуется 2 канала осциллографа. У большинства осциллографов зажимы заземления соединены вместе (вы можете проверить это с помощью мультиметра, если не уверены). В результате нам не нужно ни к чему подключать зажимы заземления.
Подсоедините наконечники пробников к любой стороне шунтирующего резистора. В этом примере мы предполагаем, что канал 1 имеет более высокий потенциал, чем канал 2. Хотя на рисунке 5 показан шунтирующий резистор нижнего плеча, обратите внимание, что вы можете сделать это и с резистором верхнего плеча.
Рис. 5: Настройка дифференциального пробника
На осциллографе выберите функцию Math (при условии, что ваш осциллограф имеет такую функцию).
Оттуда вы сможете построить вывод Ch 1 — Ch 2 . Вычитая напряжение канала 2 из напряжения канала 1, мы можем вычислить падение напряжения на резисторе, не беспокоясь о коротком замыкании источника питания или создании контура заземления!
Помните, что для каждой точки на этом сигнале вам нужно будет разделить напряжение на значение шунтирующего резистора, чтобы получить ток, протекающий в вашей системе. Некоторые осциллографы позволяют делить измеренное значение на константу, чтобы не выполнять этот шаг. Проверьте Math работает в вашем осциллографе!
Другие варианты измерения тока
Если ваш осциллограф питается от батареи или тестируемое устройство изолировано от земли (например, оно также питается от батареи или вы используете настенный адаптер с двумя контактами), то вам не нужно беспокоиться о коротком замыкании источника питания на землю.
Не стесняйтесь прикреплять этот зажим заземления к любой стороне вашего шунтирующего резистора!
Также можно приобрести специализированный дифференциальный пробник для вашего осциллографа, который выполняет ту же дифференциальную настройку, которую мы обсуждали выше. Однако для дифференциального пробника требуется только 1 канал вместо 2. Кроме того, дифференциальные пробники могут быть довольно дорогими.
Другим вариантом является токовый пробник осциллографа. Большинство токовых пробников зажимают оголенный провод и измеряют магнитное поле, создаваемое током, протекающим по проводу. Для этого требуется оголенный провод в вашей цепи, а пробники с клещами обычно имеют точность только до миллиамперного уровня. Шунтирующий резистор обычно необходим для измерения микроампер и наноампер
Четвертый вариант — использовать специальную схему или деталь для измерения напряжения на шунтирующем резисторе, например, INA169.