W poniższym artykule prezentujemy diagnoskop samochodowy Finest 1006, zawierający w jednej obudowie trzy urządzenia: dwukanałowy oscyloskop cyfrowy z samochodowymi funkcjami diagnostycznymi, multimetr graficzny oraz czytnik kodów samodiagnozy OBD II.

Producent, firma Finest, umieszczając kombinację tych urządzeń w jednej konstrukcji stworzył skuteczne wieloczynnościowe narzędzie przydatne przy testowaniu wielu samochodowych podzespołów elektronicznych, takich jak: czujniki, elementy wykonawcze, złącza i wyprowadzenia.
Podstawową własnością oscyloskopu cyfrowego (DSO) diagnoskopu Finest 1006 (rys. 1) jest możliwość pobrania przebiegu sygnału obserwowanego w aktualnie testowanym układzie elektronicznym i zapamiętanie go w pamięci wewnętrznej do celów późniejszej analizy lub porównania z tzw. przebiegami wzorcowymi, również zapisanymi, lecz fabrycznie, w innej pamięci tego oscyloskopu. Drugim elementem składowym diagnoskopu jest graficzny multimetr cyfrowy (GMM) będący urządzeniem o znacznie poszerzonych możliwościach w porównaniu z konwencjonalnym multimetrem cyfrowym (DMM). Oprócz typowych funkcji, wyróżnia się on bowiem własnością rzadko spotykaną w multimetrach, możliwością graficznego przedstawiania mierzonej wielkości, tj. w postaci przebiegu, umożliwiając w ten sposób obserwację jej zmian i trendów. Trzecią, bardzo istotną częścią diagnoskopu Finest 1006 jest czytnik kodów samodiagnozy OBD II. Narzędzia skanujące i multimetry cyfrowe są w porównaniu z oscyloskopem cyfrowym narzędziem bardzo wolnym. Typowy oscyloskop jest kilka tysięcy razy szybszy niż skaner i ponad tysiąc razy szybszy niż multimetr cyfrowy.



Rys. 1. Diagnoskop samochodowy Finest 1006.

Jako typowy przykład na przydatność oscyloskopu można przytoczyć próbę zdiagnozowania niewłaściwie funkcjonującego układu ABS, którego uszkodzenie wykryto podczas testów drogowych, a objawiające się brakiem zaświecenia kontrolki ABS w sytuacjach, w których powinna ona zaświecić. Pierwsza próba zdiagnozowania problemu za pomocą skanera niczego nie przynosi, gdyż skaner nie generuje kodu uszkodzenia. Również posłużenie się multimetrem nie pomaga rozwiązać problemu, gdyż zmierzone napięcia są prawidłowe i mieszczą się w dopuszczalnych przedziałach podanych przez producenta pojazdu, który radzi wtedy wymienić komputer ABS. Niestety, wymiana komputera nie przynosi pozytywnego rezultatu, a uszkodzenie istnieje nadal. Dopiero dołączenie oscyloskopu kolejno do czujników prędkości poszczególnych kół pojazdu pomaga rozwikłać problem. Sygnał przemienny generowany przez czujnik ma kształt sinusoidy o określonej częstotliwości (rys. 2). Sygnał z czujnika uszkodzonego jest odkształcony tylko w niewielkim stopniu, jak przebieg przedstawiony na rys. 3. Tylko kilka półokresów tego sygnału ma mniejszą amplitudę niż pozostałe. Takiego odkształcenia nie wychwyci ani skaner, ani multimetr, dokonać tego może wyłącznie oscyloskop. Skaner nie zauważy takiego odkształcenia, gdyż kod uszkodzenia nie jest generowany, a szyna komunikacyjna komputera jest zbyt wolna, aby wychwycić pojawiające się na krótko zmniejszone amplitudy sygnału. Podobnie multimetr cyfrowy, uśredniając mierzony sygnał z czujnika, nie wychwyci szybkich odkształceń. Wystarczy zatem tylko obejrzeć kształt sygnału na wszystkich czterech czujnikach prędkości, zlokalizować uszkodzony czujnik, wymienić go i sprawa załatwiona. Istnieje wiele przykładowych sygnałów samochodowych, których nie jest w stanie “zobaczyć” ani multimetr, ani skaner. Wiele problemów, które mogą powstać w instalacjach samochodowych, do dokładnego zdiagnozowania wymaga użycia kombinacji oscyloskopu, multimetru i czytnika kodów OBD II. Wszystkie te urządzenia mają swoje indywidualne własności, a współczesne pojazdy wymagają użycia ich trzech, aby móc prawidłowo diagnozować występujące w nich różnorodne problemy. Tak jak sam oscyloskop nie zastąpi multimetru lub skanera, tak multimetr lub skaner nie zastąpi oscyloskopu. Oto w skrócie własności poszczególnych urządzeń składowych diagnoskopu samochodowego Finest 1006.

Oscyloskop cyfrowy
Oscyloskop cyfrowy wyświetla przebiegi sygnałów doprowadzanych do wejść dwóch kanałów pomiarowych. Gniazda wejść obu kanałów są typu BNC, a więc tego samego typu, co stosowane w laboratoryjnych oscyloskopach, generatorach, częstościomierzach i innych profesjonalnych urządzeniach pomiarowych. Odpada zatem konieczność stosowania przejściówek z wtyków BNC na typowe wtyki banankowe 4 mm (gniazda tego typu są stosowane w wielu diagnoskopach dostępnych na rynku), co jest nie tylko niewygodne, ale ma też negatywny wpływ na jakość przesyłanego tą drogą sygnału (możliwość przedostawania się zakłóceń, problemy ze stykami itd.). Dzięki obecności dwóch kanałów można porównywać ze sobą dwa różne sygnały doprowadzone do ich wejść. Można też porównać przebieg sygnału doprowadzonego do wejścia jednego kanału z przebiegiem wzorcowym danego podzespołu samochodowego pobranym z pamięci diagnoskopu. Przy posługiwaniu się oscyloskopem jednokanałowym takich możliwości nie ma. Pasmo oscyloskopu diagnoskopu Finest 1006 rozciąga się od sygnału stałego (d.c.) do 5 MHz, a próbkowanie pobieranego sygnału następuje z szybkością 25 MSa/s. Odświeżanie obrazu wyświetlanego na ekranie oscyloskopu następuje w czasie rzeczywistym. Użytkownik może też korzystać z trybu płynącej podstawy czasu nazywanego też przewijaniem (Roll Mode). Aby dostosować parametry torów odchylania oscyloskopu do parametrów sygnału doprowadzonego do jego wejścia, ustawia się zwykle przed pomiarem wartość podstawy czasu (odchylanie poziome) i czułości (odchylanie pionowe), konfiguruje się też warunki wyzwalania.



Rys. 2. Sygnał na wyjściu sprawnego czujnika ABS.

Rys. 3. Sygnał na wyjściu uszkodzonego czujnika ABS.

Po przeprowadzeniu tych operacji obserwowany przebieg powinien cały mieścić się na ekranie i być stabilny. Użytkownik oscyloskopu może ustawić wartość podstawy czasu w zakresie od 1 μs do 50 s, a gdy przełączy diagnoskop w tryb multimetru graficznego, to dostępny zakres podstawy czasu zmieni się na od 5 s do 24 h. Regulując czułość oscyloskopu może korzystać z podzakresów napięć od 50 mV do 100 V. Warto jeszcze dodać, że impedancja wejściowa obu wejść oscyloskopu wynosi 1 MΩ, a napięcie wejściowe nie może przekroczyć 300 V. Ważną czynnością jest prawidłowe skonfigurowanie układu wyzwalania. Jako źródło sygnału wyzwalającego można wtedy wybrać kanał A lub B, można też skorzystać z wyzwalania zewnętrznego. Zewnętrzny sygnał wyzwalający doprowadza się do osobnego gniazda akceptującego dwa wtyki banankowe 4 mm. Operator oscyloskopu może prócz wyboru źródła ustawić czułość wyzwalania, wybrać typ sygnału wyzwalającego (stały, przemienny), zbocze (narastające lub opadające) oraz skonfigurować tryb wyzwalania, wybierając wyzwalanie normalne, jednorazowe lub automatyczne. Dokonane ustawienia (tzw. set-up) można zapisać w osobnej pamięci zdolnej zgromadzić maksymalnie osiem takich zestawów. Pamięć ta może też pomieścić osiem przebiegów sygnałów zmierzonych przez użytkownika oscyloskopu. Nieocenione usługi szczególnie początkującym użytkownikom diagnoskopu odda z pewnością pamięć referencyjna, w której producent zapisał na stałe 51 przebiegów najczęściej spotykanych na różnych elektronicznych i elektrycznych podzespołach samochodowych. Wraz z każdym przebiegiem są też zapisane parametry ustawień, co oznacza, że po przywołaniu go z pamięci na ekran wartości podstawy czasu i czułości zostaną ustawione automatycznie zgodnie z wartościami zapisanymi. Wygodną funkcją jest wstępna konfiguracja warunków testu, która umożliwia użytkownikowi szybkie i łatwe sprawdzenie danego elementu.

Ekran
Ważnym elementem każdego oscyloskopu jest ekran, czyli w tym przypadku ciekłokrystaliczny wyświetlacz monochromatyczny o wymiarach 90 na 83 mm i rozdzielczości 280 na 240 pikseli, podświetlany lampą elektroluminescencyjną. Podświetlenie ułatwiające obserwowanie przebiegów włącza się i wyłącza przyciskiem. Przed rozpoczęciem użytkowania oscyloskopu przeprowadza się zwykle konfigurację wyświetlania, w skład której wchodzi wybór języka wyświetlanych napisów menu ekranowego i komunikatów (domyślnie jest ustawiony język angielski), ustawienie kontrastu oraz wybór siatki skali. Dokonywanie pomiarów parametrów wyświetlanych przebiegów ułatwiają kursory ekranowe przesuwane za pomocą przycisków. Posługując się kursorami można łatwo określić np. przyrost napięcia lub czasu, a odczytując okres otrzymać częstotliwość mierzonego sygnału.

Leszek Halicki