Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Авторские материалы, их обсуждение и комментарии.

Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение ВладВас » 03 ноя 2012, 00:19 | Cообщение: #1

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).
2012-10-06_230745чувств2.png
2012-10-06_230745чувств2.png (7,99 Кб) Просмотров: 4174

Влияние постоянной времени
То = RвхСк,
где Rвх — входное сопротивление МТ, а Ск — компенсационная ёмкость
на точность воспроизведения импульсов представлено на рисунке ниже.
2012-10-07_130537спад2.png
2012-10-07_130537спад2.png (37,29 Кб) Просмотров: 4181

«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.
2012-10-11_210226фоторезделт.png
2012-10-11_210226фоторезделт.png (499,83 Кб) Просмотров: 4202

На скрине ниже представлен пример расчёта чувствительности ВВ емкостного датчика из комплекта МТпро на основе двух сигналов вторички: ВВ датчика и резистивного делителя.
2012-10-11_194938калибровка.png
2012-10-11_194938калибровка.png (28,53 Кб) Просмотров: 4178

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. http://mlab.org.ua/forum/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.
2012-10-11_222101Ск10.png
2012-10-11_222101Ск10.png (12,17 Кб) Просмотров: 4190

Вывод: Резистивный высоковольтный делитель является полезным инструментом для контроля характеристик ВВ емкостных датчиков в условиях СТО.
Последний раз редактировалось ВладВас 03 сен 2014, 08:59, всего редактировалось 3 раз(а).
ВладВас
 
Сообщения: 1624
Зарегистрирован: 30 май 2011, 16:52
Откуда: г.Николаев, Украина
Благодарил (а): 14 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение Eugene » 03 ноя 2012, 00:49 | Cообщение: #2

Хорошая статья! Только я бы ее перенес в раздел Статьи, публикации, видеоролики
Eugene
 
Сообщения: 753
Зарегистрирован: 15 апр 2009, 13:32
Откуда: Киев
Благодарил (а): 29 раз.
Поблагодарили: 63 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение ВладВас » 03 ноя 2012, 09:56 | Cообщение: #3

Спасибо Eugene за оценку. В отношении переноса в раздел "Статьи, публикации, видеоролики"- Вы, наверное, правы.
Последнее слово за уважаемым Админом. Заранее благодарен. Было бы неплохо одновременно перенести туда же сообщения начиная с viewtopic.php?p=31027#p31027 и до сообщения 34 включительно из темы "Galletto флешер за статью! Заход номер четыре", которые являются обсуждением данной статьи.
ВладВас
 
Сообщения: 1624
Зарегистрирован: 30 май 2011, 16:52
Откуда: г.Николаев, Украина
Благодарил (а): 14 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение admin » 03 ноя 2012, 12:20 | Cообщение: #4

Спасибо за интересную статью.
Если добавить ранее созданные сообщения, то они будут идти до со самой статьи.
admin
Администратор
 
Сообщения: 5454
Зарегистрирован: 02 апр 2009, 19:13
Откуда: Украина, Киев
Благодарил (а): 151 раз.
Поблагодарили: 1240 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение ВладВас » 03 ноя 2012, 15:56 | Cообщение: #5

admin писал(а):Спасибо за интересную статью.
Если добавить ранее созданные сообщения, то они будут идти до со самой статьи.

Спасибо Сергей на добром слове. Стараюсь быть полезным для проекта МТпро и его пользователей.
ВладВас
 
Сообщения: 1624
Зарегистрирован: 30 май 2011, 16:52
Откуда: г.Николаев, Украина
Благодарил (а): 14 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение kimmaster » 03 ноя 2012, 16:36 | Cообщение: #6

+++!!!
Аватара пользователя
kimmaster
 
Сообщения: 1200
Зарегистрирован: 14 мар 2010, 21:00
Откуда: Россия. Тульская обл. г Кимовск.
Благодарил (а): 6 раз.
Поблагодарили: 71 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение ВладВас » 24 ноя 2012, 01:47 | Cообщение: #7

Часть 2.
Измерение компенсационной ёмкости.
Если говорить о характеристиках ВВ датчиков, то прежде всего, следует остановиться на компенсационной ёмкости Ск. Дело в том, что величина этой ёмкости влияет на обе главные характеристики датчика:
1) чувствительность, соответственно выходное напряжение датчика Uвых = UвхСд / Ск,
2) постоянную времени То = СкRвх, соответственно на степень искажения датчиком формы сигнала- динамическую погрешность.
Т.о. влияние Ск таково, что для улучшения точность воспроизведения формы импульса целесообразно повышать величину Ск, но это ведёт к снижению выходного напряжения, что чревато искажениями сигнала помехами .
По всей видимости, именно такое противоречивое влияния параметр Ск на характеристики ВВ датчиков, послужило причиной того, что производители за годы производства неоднократно корректировали параметр Ск своих датчиков. В результате пользователи, купившие ВВ датчики, в большинстве случаев, могут лишь догадываются о величине ёмкости, установленной в его датчике. Отсутствие сведений о величине Ск затрудняет оценку динамической погрешности без проведения специальных измерений. С другой стороны, и сам этот конденсатор может проявить "дурной характер" - плохо контачить, например, в местах пайки. Что также искажает сигнал, причём самым непредсказуемым образом.
Указанные проблемы можно разрешить путём непосредственного измерения ёмкости Ск. О том как измерить ёмкость Ск, не разбирая датчик, уже рассказывалось в сообщениях на нашем форуме. Повторюсь: для его реализации необходимо располагать цифровым мультиметром с функцией измерения ёмкости и приборную часть разъёма BNC (маму). Как я измеряю ёмкость Ск, изображено на фотографии, представленной ниже.
2012-11-13_224316ёмк5.jpg
2012-11-13_224316ёмк5.jpg (218,01 Кб) Просмотров: 8525

Наверное, не все пользователи располагают мультиметром с функцией измерения ёмкости. К тому же контролировать ёмкость Ск, должен вам сказать, - это всего лишь полумера. Существует более простой, но в тоже время, более универсальный подход.
Измерение постоянной времени датчика с помощью мотор- тестера.
Мы уже знаем, что для отличного воспроизведения формы импульсов искры (считаем, что длительности фазы горения искры не превышает 2..3мс) необходимо иметь ВВ датчик с постоянной времени То= 30мс, и 10мс- для удовлетворительного. Узнав ёмкость Ск и величину входного сопротивления Rвх мотор- тестера у производителя, можно, конечно, рассчитать То, но зачем брать на веру то, что можно измерить своими руками. Непосредственное измерение То - процедура достаточно простая, причём сделать это можно силами самого МТ. Для этого надо иметь или тройник- разветвитель СР-50 (вероятно серия BNC тоже имеет такую приспособу), или корпус нагрузки от советских осциллов.
Контролируя величину То, мы можем, во- первых, оценить динамическую погрешность ваших датчиков, во- вторых, быстро (без разборки) проверить целостность низковольтных цепей ВВ датчика ( такие случаи как плохая пайка, так и плохой контакт подключения разъёма датчика к МТ).
Схема и процедура измерения.
Идея проверки совершенно простая: подать на вход ВВ датчика постоянное напряжение и проследить за сигналом на выходе. Причём подать напряжение необходимо максимально резко- скачком. Методика проверки датчиков для регистрации быстропротекающих процессов, так называемым, "единичным скачком"- инструмент достаточно мощный и хорошо развитый.
Особенность предлагаемого подхода состоит в том, что поскольку с высоким напряжением совершить такую процедуру весьма затруднительно, а на низком напряжении- не хватит чувствительности МТ, заменить эфемерную ёмкость датчика Сд на настоящий конкретный конденсатор. Причём ёмкость этого конденсатора Си должна быть такая, что бы с одной стороны соблюсти соотношение Си<<Cк ( характерное для ВВ датчиков), а с другой стороны получить выходной сигнал приемлемой величины даже при использовании безопасных 12В от батареи. Схема измерения представлена на скрине ниже.
2012-11-21_233432схемапост.png
2012-11-21_233432схемапост.png (14,71 Кб) Просмотров: 8498

Наиболее удачной, в моём случае, оказалось величина Си= 0,8нФ. Для максимальной простоты подачу напряжения можно осуществлять вручную- это вполне удобно, так как приложить напряжение необходимо только один раз. Т.е. запускаем МТ в режиме самописца- делаем одно касание- выключаем самописец- анализируем. Как это осуществлялось, показано на фото ниже.
2012-11-22_221922испёмк2.jpg
2012-11-22_221922испёмк2.jpg (190,82 Кб) Просмотров: 8615

Тут следует оговориться, что перед повторным касание (если потребуется) следует разрядить конденсатор путём замыкания его выводов накоротко. После того как получена осциллограмма реакции ВВ датчика на скачок напряжения, можно приступать к определению постоянной времени То.
Метод определения постоянной времени То.
2012-11-22_193055поствр2.png
2012-11-22_193055поствр2.png (82,39 Кб) Просмотров: 8598

Метод вычисления основан на свойствах экспоненциальной функции, которая описывает, в частности, процесс разряда конденсатора на резистор. Определяем То следующим образом. Выставляем первый маркёр в точку с напряжением 0,272В, а вторую в точку с напряжением 0,01В. В соответствии со свойствами экспоненциальной функции именно при таких положениях маркёров расстояние между ними будет соответствовать величине постоянной времени То. МТпро при этом показывает величину То непосредственно в поле "положение маркёров". Значительные отклонения измеренной величины То в меньшую сторону говорит о повышенной динамической погрешности ВВ датчика. Нарушение каких либо контактов в цепях датчика выразится в низкой величине То или в "рваном" сигнале.
Определение динамической погрешности.
Динамическую погрешность можно рассчитать, используя найденное значение То, по следующей формуле:
^U% = (Ти*100%) / То.
Но можно это сделать и без калькулятор, используя свежеснятый испытательный сигнал с вашего датчика. На скрине ниже изображено, как это можно сделать.
2012-11-22_194841динпогр.png
2012-11-22_194841динпогр.png (75,66 Кб) Просмотров: 8557

Порядок следующий: первый маркёр ставим с точку с напряжением 0,1В, второй- на расстоянии равном длительности горения икры (смотрим при этом опять же показания в поле "положение маркёров"). Я полагаю, что можно не заморачиваться величиной длительности искры под каждый случай, а выбрать значение 2мс, как достаточно универсальное для данной оценки. Теперь считываем в блоке маркёров величину разности напряжений под маркёрами. Если мы видим величину 6,5мВ- это означает, что динамическая погрешность составляет 6,5%.
Вывод: используя МТпро и подручные средства, мы имеем возможность быстро измерить параметры, характеризующие ВВ датчик: компенсационную емкость Ск, постоянную времени То и динамическую погрешность датчика. Кроме того, по виду сигнала можно проверить целостность внутренних н/вольтных цепей датчика без разборки ВВ датчика.
P.S. Нагрузки типа СР-50 можно найти на блошинном рынке, или в ЗИпах советских электронных приборов- цена 2...3$. Рекомендую приобрести: вещь очень полезная в экспериментах с ВВ датчиками, с датчиками разрежения и другими датчиками.
ВладВас
 
Сообщения: 1624
Зарегистрирован: 30 май 2011, 16:52
Откуда: г.Николаев, Украина
Благодарил (а): 14 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение babai » 01 дек 2012, 09:26 | Cообщение: #8

Да ..!!!!!!!
Что еще можно сказать о гвардейцах !!!!!!!!!
Лужу, паяю ЭВМ .........
Аватара пользователя
babai
 
Сообщения: 276
Зарегистрирован: 09 янв 2010, 00:15
Откуда: Украина,Николаев
Благодарил (а): 49 раз.
Поблагодарили: 8 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение ВладВас » 01 дек 2012, 20:25 | Cообщение: #9

babai писал(а):Да ..!!!!!!!
Что еще можно сказать о гвардейцах !!!!!!!!!

Привет, Вabai! Спасибо за внимание к статье. Когда я её писал- стремился подготовить материал типа безразборная диагностика ВВ датчиков. В детстве мне в руки попалась книга Е.Айсберга "Радио?.. Это просто" , затем "Телевидение?..Это просто" и другие его книги. Сейчас, к слову, посмотрел в интернет и был очень удивлён- эти книги до сих пользуются большой популярностью. Этот дядька Айсберг научил меня, что всё сложное становиться простым, если "влезть" в него и рассмотреть как оно устроено, и как оно работает. Ну вот теперь с надеждой, что каждый пользователь Мтпро будет на ТЫ с ВВ датчиками, я и написал это материал.
В первой части статьи речь идёт об основных характеристиках ВВ датчика, используя которые удаётся сложить представление о возможностях конкретного датчика. А так же, как эти характеристики проконтролировать, используя реальную систему зажигания и простейший резистивный делитель напряжения.
В второй - речь идёт о безразборной диагностики ВВ датчика подручными средства. Предложенная методика ИМХО позволяет охватить основную массу проблем, возникающих при работе с емкостными датчиками. Причём выполняется это просто на рабочем столе не вскрывая ВВ датчик.
ВладВас
 
Сообщения: 1624
Зарегистрирован: 30 май 2011, 16:52
Откуда: г.Николаев, Украина
Благодарил (а): 14 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение ВладВас » 27 апр 2014, 08:50 | Cообщение: #10

Уважаемый Админ!
В статье viewtopic.php?p=31386#p31386 не открываются рисунке. Раньше- открывались.
Можно это как- то исправить?
ВладВас
 
Сообщения: 1624
Зарегистрирован: 30 май 2011, 16:52
Откуда: г.Николаев, Украина
Благодарил (а): 14 раз.
Поблагодарили: 21 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение admin » 27 апр 2014, 10:19 | Cообщение: #11

Проблема в том что картинки находятся на другом сайте: http://caraz.ru/ который не открывается.
По этому их нужно перегрузить на наш сайт / форум, тогда будет все ок.
admin
Администратор
 
Сообщения: 5454
Зарегистрирован: 02 апр 2009, 19:13
Откуда: Украина, Киев
Благодарил (а): 151 раз.
Поблагодарили: 1240 раз.

Re: Характеристики высоковольтных емкостных датчиков для МТ

Сообщение ВладВас » 12 май 2014, 23:24 | Cообщение: #12

Перезалил все рисунки в статье. Надеюсь теперь всё нормально откроется.
ВладВас
 
Сообщения: 1624
Зарегистрирован: 30 май 2011, 16:52
Откуда: г.Николаев, Украина
Благодарил (а): 14 раз.
Поблагодарили: 21 раз.


Вернуться в Статьи, публикации, видеоролики

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1