Какво e осцилоскоп?

Видове осцилоскопи

Осцилоскопът е електронен измервателен инструмент за визуализиране измененията на електричното напрежение във времето. Историята на неговото създаване започва още във втората половина на 19 век със зараждането на електрониката, първоначално като дял от физиката. Може да се каже, че по-нататъшната еволюция на електрониката като самостоятелна наука се дължи на едновременното развитие и усъвършенстване на осцилоскопа. На практика, той е най-важният измервателно-диагностичен уред в света на електрониката.

При всеки волтметър имаме наблюдение на моментната стойност на измерваното напрежение (осреднена за някакъв интервал от време) и показана на екрана просто като число. С други думи, всеки волтметър (или подобен измервателен уред) може да се разглежда като едномерен или едноосен, т.е. показващ измерваната величина сама за себе си. При осцилоскопа обаче, имаме и втора размерност (или ос) и това е оста на времето. Така изобразяваме не само моментната стойност на напрежението, но и неговото развитие по времевата ос, т.е. в зависимост от времето. Картината от проста едномерна числова стойност става двумерна и вече можем да изграждаме точно изображение на формата, или както се нарича, осцилограма на това изменение по оста на времето. Прието е хоризонталната ос (x) на екрана да е времевото измерение, а по вертикалната ос (y) се изобразява измерваното напрежение.

От гледна точка на ползвателя всеки осцилоскоп може да бъде разглеждан като изграден от четири основни секции: екран, вертикални контроли, хоризонтални контроли и контроли за синхронизация. Вертикалните контроли служат за определяне на амплитудния диапазон на измерването, хоризонталните определят за какъв отрязък от време ще е то и съответната осцилограма на екрана, а контролите за сонхронизация регулират точния момент, в който започва даденото измерване.

В зависимост от вида на измерваните входни сигнали осцилоскопите биват аналогови или цифрови. От друга страна, в зависимост от вътрешната си архитектура, могат да се разделят условно на два вида: по-стари, класически, с чисто аналогова електроника и с катодно-лъчев екран (Cathode Ray Tube, CRT) и съвременни цифрово-запомнящи осцилоскопи (Digital Storage Oscilloscopes, DSO) с аналогово-цифрова електроника, вътрешна памет за съхранение и обработка на измерванията, микропроцесорно управление и течно-кристален дисплей (Liquid Crystal Display, LCD). В зависимост от изпълнението си биват настолни, портативни (захранвани от батерия) или PC-базирани. Последните представляват съвкупност от външно устройство и софтуерна програма за управлението му и за изобразяване на резултатите от измерванията на екрана на компютъра. Комуникацията между устройството и компютъра се осъществява чрез стандартен интерфейс, най-често USB, LAN, Wi-Fi.

Можете да прочетете подробно за различните цифрови интерфейси при съвременните автодиагностични осцилоскопи.

В зависимост от предназначението си осцилоскопите се делят на универсални (лабораторни) за общи измервания в електрониката и специализирани, предназначени за точно определени тестове в различни области на техниката. Осцилоскопите използвани в автомобилната диагностика (т.н. мотортестери) за наблюдение на запалителните вериги на двигатели с вътрешно горене са типичен пример за специализирани осцилоскопи.

Разбира се, с осцилоскоп може да се наблюдава и произволен параметър, а не само електрическо напрежение, като за целта се използват подходящи преобразуватели (трансдюсери), превръщащи дадения параметър в електрическо напрежение. Типичен пример са токовите клещи, с които се измерва тока в запалителната верига на автомобила.

Съвремения осцилоскоп е сложен измервателен уред и успешното му използване се нуждае от немалък времеви ресурс за изучаване принципа на неговото действие и на възможностите му. Постигане на задоволително ниво в работата с него е задача, която не търпи подценяване и изисква достатъчно отговорност, търпение и професионални умения.

Вижте основните особености и технически спецификации на нашите автомобилни осцилоскопи BOSA-02.

Осцилоскопът в автомобилната диагностика

В съвремената сервизна диагностика на автомобила се използва специализиран вид осцилоскоп наречен отортестер. Основната разлика спрямо универсалните осцилоскопи се състои в това, че мотортестерът може да измерва прецизно кратки във времето сигнали с период на повторение много по-голям, десетки и даже стотици пъти, в сравнение с времетраенето на сигнала. Типичен пример за такъв сигнал е напрежението във вторичната верига на бензинов двигател.

Нека за пример да разгледаме запалването в 4-цилиндров бензинов двигател. Процесът на възникване на искрата с последващо горене и затихване трае приблизително 2 ms. При едни типични обороти на празен ход от 800 rpm, искрата при следващия по ред цилиндър ще възникне след около 37.5 ms, на следващия след още 37.5 ms и т.н. Четирите такта (2 пълни оборота) ще заемат около 150 ms. Ясно е, че за да видим горенето във всички цилиндри едновременно на екрана на осцилоскопа, времевият обхват на измерването трябва да е поне 200 ms (при осцилоскопите е прието обхватите да се сменят на стъпки кратни на 1-2-5). И така, на екрана ще имаме картина от 200 ms като горенето във всеки от четирите цилиндъра ще трае 2 ms или само 1% от целия екран. Ясно е, че ако искаме да наблюдаваме всички запалителни искри едновремено с цел по-нататъшна диагностика и използвайки универсален осцилоскоп, ще видим единствено четири остри игли без каквито и да било подробности.

Специализираните осцилоскопи за автомобилна диагностика имат вградени алгоритми, чрез които могат да решат гореописаната ситуация. Изхождайки от конкретната запалителна система и реда на цилиндрите, мотортестерите събират данни с голяма разделителна способност само в моментите около запалването и показват едновременно на екрана картините от горенето в цилиндрите за един пълен работен цикъл.

Повече за наблюдение на картините от запалването чрез диагностичен режим Спаркскоп.

Разгледайте възможностите и тестовите режими на автомобилното приложение SudioBOSA.

Освен предимствата описани в горния пример, автомобилният осцилоскоп има и всички необходими възможности за тестване работата на различните сензори и вериги в колата. Често мотортестерите са снабдени и със съответните алгоритми за самостоятелен анализ и автоматично изчисление на необходимите параметри при диагностиката.

От нашата библиотека можете да научите още за съвременната автомобилна диагностика и използването на осцилоскопите.