Projekt Automobilový testovací rozsah ATS5004D je v tomto článku také označován jako automobilový osciloskop, Jako Diagnostika Osciloskop nebo jako rozsah laboratoře.
Popis problému
Zákazník GMTO byl konfrontován s problémem KIA Carnival. Tento vůz měl specifický problém s protiblokovacím brzdovým systémem (ABS). Vypadalo to jako problém, který lze snadno vyřešit, protože problém nastal vždy, když rychlost auta byla nad 130 kilometrů za hodinu. Problém se projevil kontrolkou ABS, která se rozsvítila pokaždé, když auto překročilo 130 kilometrů za hodinu. To obvykle usnadňuje dohledání příčiny problému. KIA lze číst pomocí sériových čtecích přístrojů a také pomocí blikajících kódů. Výstražná kontrolka ABS signalizovala závadu snímače levého kola, takže se zdálo, že závada se dá snadno vyřešit. Senzor byl vyměněn a auto bylo připraveno k jízdě. Ale to nebyla skutečnost. Kontrolka ABS stále svítila, když se vůz dostal nad 130 kilometrů za hodinu. Nový nainstalovaný senzor byl také vyměněn, protože se domníval, že i tento senzor byl vadný. Distributoři těchto dílů se musí z těchto zbytečných akcí naštvat, protože jsou to oni, kdo získá veškeré záruční nároky.
ABS snímač kola
Kolové snímače protiblokovacích brzdových systémů fungují podle známého principu, který využívají také snímače klikového a vačkového hřídele. Rotační část, v tomto případě kolo, má kotouč s kovovými zuby. Snímač je vybaven cívkou a permanentním magnetem. Cívka má charakteristický rys, že vytváří napětí, když je přítomno pohybující se magnetické pole. V případě, že se kolo netočí, je zde permanentní magnetické pole, ale protože se nepohybuje, neovlivňuje cívku. U tohoto snímače kola záleží na přítomnosti nebo nepřítomnosti kovu před snímačem. Pokud před senzorem není žádný kov, magnetické siločáry z permanentního magnetu půjdou specifickým způsobem ze severu na jih. Tyto magnetické siločáry procházejí také vinutím cívky. U rotujícího kolečka se v průběhu času dostane před snímač kovový zub. Magnetické siločáry se pak zcela změní, a to i v cívce snímače. Tato změna v magnetickém poli způsobí pouze jednou napěťovou špičku. Předpokládejme, že se jedná o kladné napětí. Toto napětí se tedy vytváří při přechodu z nekovu na kov před snímačem. Zůstane-li kov před snímačem (kolo se opět zastavilo), napětí klesne na 0 V. Pokud se kolo bude stále otáčet a kovový zub se od snímače vzdálí, stane se opak. V cívce snímače se pak vytvoří záporný napěťový impuls, protože magnetismus se vrací zpět do předchozího stavu. Když se kolo otáčí, zuby se neustále objevují a mizí ze snímače. To vytváří plynulou změnu napětí. Vzdálenost mezi snímačem a kovovými zuby je velmi důležitá, protože větší vzdálenost mezi těmito dvěma částmi způsobuje menší magnetickou změnu a tím i nižší napětí. V tomto případě je okraj mezi 0.1 a 1.5 mm.
Signál snímače
Obrázek 1 ukazuje signál snímače kola ABS při rychlosti 30 kilometrů za hodinu. Hodnota „peak to peak“ tohoto střídavého proudu je přibližně 3 V. Typicky pro tento signál je posun signálu. Signál není střídavý kolem 0 V, ale těsně nad 0 V (0.8 V). Tento offset lze měřit, když se kolo neotáčí. V současné době se toto offsetové napětí používá z diagnostických důvodů, aby elektronický řídicí modul (ECM) mohl lépe rozpoznat zkrat se zemí.
Obrázek 1: Signál snímače kola ABS při rychlosti 30 kilometrů za hodinu
Měření
Po instalaci druhého snímače se kontrolka ABS stále rozsvítila. Pro měření generovaného napětí byl použit multimetr (měřidlo vždy nastavte na střídavý proud) a pro kontrolu zapojení pomocí nastavení Ohmmetru. Obě měření ukázala normální výsledky a záhada byla na světě. Vůz byl poté přivezen do GMTO k prošetření. V tomto případě GMTO přímo zahájilo měření s laboratorním rozsahem, protože čtení paměti chybových kódů a prozkoumání načtených dat již provedla garáž a nenabízelo žádné řešení problému.
V situacích, jako je tato, specialisté GMTO vždy používají pro měření signálů Automotive Test Scope ATS5004D. Používá se funkce uvnitř laboratorního osciloskopu, která nepřetržitě měří vstupní signály, ale pouze zachycuje signál a přenáší je do počítače, když operátor spustí diagnostický osciloskop. Velká vnitřní paměť umožňuje provádět dlouhé měření, které obsahuje spoustu informací. Po provedení těchto měření bylo GMTO jasné, v čem byl problém. Viz obrázek 2.
Obrázek 2: Signál snímače kola ABS
Příčina vysledována
Velmi typické na obrázku automobilového osciloskopu jsou dvě podivné anomálie v signálu na dvou místech. Vzhledem k tomu, že se tyto anomálie objevují v pevném vzoru, nemůže jít o problém s elektronikou, ale příčinu problému je třeba hledat na mechanické straně vozu. Opakování je způsobeno neustálým znovuobjevováním zubů ABS kotouče před snímačem. Signál také vykazuje malé kolísání amplitudy. Není to nic neobvyklého, je to způsobeno tím, že ABS kotouč není dokonale kulatý. Po závěru, že se muselo jednat o mechanický problém s ABS kotoučem, byl kotouč prozkoumán a tam se problém ukázal. Obrázek 3 jasně ukazuje zlomené zuby na disku.
Obrázek 3: Vadné zuby na ABS disku
Otázkou zůstalo jen to, proč byla závada hlášena až při rychlosti nad 130 kilometrů v hodině. Odpověď na tuto otázku byla rychle nalezena, když byl signál měřen při této vysoké rychlosti, viz obrázek 4.
Obrázek 4: Pokles amplitudy signálu
Ukazuje, že amplituda klesá, když zlomené zuby projdou senzorem. Při nízké rychlosti byla vrcholová amplituda, když zlomené zuby prošly senzorem, 1.5 V. Ve stejné situaci, ale pak při rychlosti 130 kilometrů za hodinu, napětí kleslo pod 1.0 V. Tento pokles amplitudy je jistě způsoben zlomené zuby na ABS disku.
Proč investovat do čističky vzduchu?
ABS ECM nastavuje limit napětí signálu přicházejícího ze snímačů kol ABS. Může se jednat o pevnou hodnotu, kdy signál musí být vždy nad nebo pod definovanou hodnotou. ale je také možné, že tento limit je nastaven dynamicky v závislosti na rychlosti vozu. Může se tedy stát, že při nižší rychlosti jsou limity méně přísné než při vysoké rychlosti. V tomto případě je jasné, že ABS ECM nerozpoznalo některé zuby při amplitudě, která nebyla vyšší než 1 V. Proto byla na disku zjištěna nepravidelnost. ECM vygeneroval chybový kód a vypnul ABS (kontrolka se rozsvítí). Systém ABS nemůže správně fungovat, pokud jsou ze snímače přijímány chybné informace, což zvyšuje možnost nesprávného rozhodnutí o brzdění. Zlomené zuby byly zpočátku opraveny tekutým kovem a problém byl vyřešen. V pozdější fázi byl ABS kotouč vyměněn za nový.
