Signalanalyse. Rechtecksignale

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1 Signalanalyse Rechtecksignale Rechtecksignale entstehen grundsätzlich durch das Ein- und Ausschalten einer Spannung mittels Halbleiterbausteinen wie z. B. Bipolar- oder MOSFET-Transistoren. Je nach Qualität der Schaltungstechnik können saubere Rechtecksignale erzeugt werden. Werden die Rechtecksignale mit verschiedenen Komponenten belastet wie z. B. Spulen, Widerstände, Kapazitäten oder einer Mischung aus diesen, kann das Rechtecksignal seine ideale Form verlieren. Betrachten Sie ein Einspritzsignal welches ursprünglich mit einem sauberen Rechtecksignal angesteuert wird und was die Wicklung des Einspritzventils daraus macht! Ist an der Rechteckquelle eine Leitung angeschlossen, die eine gewisse Induktivität und eine Leitungskapazität gegenüber z.b. Masse besitzt, so kommt es zu Spannungsüberhöhungen wie im nebenstehenden Bild zu sehen ist. Die Höhe der Spannungsspitze und die Intensität der Schwingung sind auch hier abhängig von der Induktivität der Leitung, also Durchmesser und Länge sowie der Kapazität, bei dem der Abstand zu benachbarten Leitungen oder Masse eine Rolle spielt, sowie die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung am Signal. Treten ausschließlich Spannungsüberhöhungen (Spannungsspitzen) am Rechtecksignal auf, handelt es sich um angeschlossene Induktivitäten wie z.b. Spulen oder Leitungen. Gedämpfte Schwingvorgänge entstehen immer wenn Kapazitäten und Induktivitäten gemeinsam an einem Vorgang beteiligt sind. Diese Effekte können oft bei der Messung mit dem Oszilloskop am Bordnetz beobachtet werden. Massefehler In einigen Fällen lässt sich das Signal nicht sauber auf dem Oszilloskop darstellen. Die Ursache hierfür ist meist eine fehlende, nicht korrekte oder falsche Masseverbindung bei der Messung über die Messleitungen. Wird bei der Messung das Signal verrauscht dargestellt, handelt es sich meist um eine schlechte Masseverbindung. Die fehlende Masse kann sowohl auf der Generatorseite (Quelle), sowie das Fehlen der Masse auf der 47

2 Sensoren AMR-Raddrehzahlsensor Normalbild, wenn Sensor i.o. Ruheposition, keine Raddrehzahl Sensor sendet ca. alle ms ein Datenprotokoll Hinweis: Speziell zur Prüfung von aktiven und passiven Sensoren bietet Continental den ATE Sensortester AST an. Das Gerät erkennt automatisch welcher Radsensor eingebaut ist und ob dieser defekt oder i. O. ist. Magnetische Sensorräder und ATE ESP Sensoren sind prüfbar. In der Fremdsensorfunktion lassen sich eine Vielzahl von aktiven Sensoren aus dem Fahrwerks und Motorbereich prüfen. Vorraussetzung dafür ist das der Anwender sich die nötigen Informationen z. B. Spannungsversorgung, Steckerbelegung, Ausgangssignal und Grenzwerte besorgt. Permanent vorliegende Defekte werden mit dem Gerät sofort erkannt, alle Störungen die während der Fahrt oder erst beim Motorlauf auftreten kann der AST nicht erfassen, hier sind weitere Prüfungen z. B. mit Oszilloskop erforderlich. 73

3 Sensoren AMR-Raddrehzahlsensor Fehlerbild, wenn Geberrad verschmutzt oder beschädigt Bei Raddrehzahl: Sensor ok, kann aber einige Stellen am Geberrad aufgrund eines zu schwachen, gestörten Magnetfeldes nicht erkennen. Mögliche Ursachen: Beschädigtes Geberrad, Metallspäne am Geberrad Fehlerbild, wenn Geberrad verschmutzt oder beschädigt Bei Raddrehzahl: Sensor ok, Fehler wie oben. Blau: Referenzsignal (Gutbild) Gelb: Fehler am Geberrad Mögliche Ursachen: Metallspan am magnetischen Geberrad 77

4 Elektromechanische Komponenten/Aktoren Magnetventil-Injektor Strom-/Spannungsverlauf am Magnetventil-Injektor Audi A8, 4,0l, Bj Spannungsverlauf Stromverlauf Strom- und Spannungsverlauf bei Leerlaufdrehzahl einer Haupteinspritzung. Spannungsverlauf Stromverlauf Ursache für den zackigen Stromverlauf sind Ein- und Ausschaltvorgänge der Transistoren, die den Strom auf einen Mittelwert regeln. Bereits beim Öffnen des Ventils werden geringe Mengen Kraftstoff eingespritzt (Voreinspritzung). Wird die Einspritzzeit verlängert (Haupteinspritzung), wird der Strom auf einen niedrigeren Wert abgesenkt (Haltestrom). Öffnen des Ventils Anzugsstrom hat den Spitzenwert erreicht, Spannung wird auf 12V abgesenkt. Haltestrom Schließen des Ventils Magnetventil komplett geöffnet 146

5 Zündsysteme Zündsysteme - Einzelfunkenzündspule Primärsignale lassen sich in der Regel einfacher messen aus Gründen der Zugänglichkeit als Sekundärsignale bei denen spezielle Adapter benötigt werden. Sekundärseitig wird die Spannung kapazitiv mit einem Adapter an der Zündspule abgenommen was ausreichend für das Signalbild bzw. die Signalform ist, jedoch nicht für genaue Spannungsmessungen. In den meisten Fällen ist das Primärsignalbild für die Diagnose am Zündsystem ausreichend da sich Bewegungen auf der Sekundärseite, rückwirkend auf die Primärseite auswirken. Nachfolgend eine prinzipielle Darstellung der Ansteuerung einer Einzelfunkenzündspule, einschließlich der Messpunkte, an denen mit einem Oszilloskop gemessen werden kann. Zündkerze Schalttransistor Endstufe Zündspule Primärspannungsverlauf (Grün) 50V/Div 1ms MP 1 Zeitgleicher primär- und sekundärer Spannungsverlauf eines Zündimpulses einer Einzelfunkenzündspule. Messpunkte siehe oben Sekundärspannungsverlauf (Gelb) 1kV/Div 1ms MP 2 (Spannung wurde direkt an der Zündleitung gemessen keine kapazitive Messung!) 189

6 Zündsysteme Zündsysteme - Einzelfunkenzündspule - Primärbild Signalverlauf auf der Primärseite einer Einzelfunkenzündspule in einem BMW-Modell Erkennbar in der rechten Hälfte der Brennspannungslinie sind Gemischturbulenzen. Diese treten vereinzelt auf und wirken sich nicht spürbar auf den Motorlauf aus. Signalverlauf auf der Primär- und Sekundärseite einer Einzelfunkenzündspule in einem BMW-Modell Das Sekundärsignal (ge) wurde mit einem Hochspannungstastkopf direkt an der Zündleitung abgenommen, das Primärsignal (gn) an der ZS Klemme 1. Sekundärspannung - 600V + 30V V - 500V V + 13V + 13V 0V Primärspannung - 13kV 190

7 CAN-Bus Widerstand in der CAN-H Leitung zwischen zwei Modulen CAN-H CAN-L 0 0 1V/Div 1ms/Div 1V/Div 4µs/Div 1V/Div 40µs/Div Hinweis: Siehe Erklärungen nächste Seite 214

8 CAN-Bus Unterbrechung in der CAN-H und der CAN-L Leitung Unterbrechung einer CAN-H Leitung Unterbrechung einer CAN-L Leitung 1V/Div 40µs/Div 1V/Div 2ms/Div 1V/Div 40µs/Div 1V/Div 20µs/Div Hinweis: Signalformen können je nach Auslegung des Bussystems, wie z.b. der Anzahl und der Art der verwendeten Komponenten (Module etc.) geringfügig abweichen. Als Bezugspunkt beider Kanäle bei der Messung wurde Karosseriemasse gewählt. 216

9 CAN-Bus Leitungen (CAN-H und CAN-L) vertauscht an einem CAN-Modul Eine Vertauschung der beiden CAN-H und CAN-L Leitungen an einem Modul verursacht nebenstehendes Signalbild auf dem Oszilloskop. Deutlich ist die Drehung des Signalpegels beider Signale zu erkennen. CAN-H CAN-L 0-Linie/Oszi = Grün = Gelb = Blau 1V/Div 40µs/Div Hinweis: Je nach Anzahl angeschlossener CAN-Bus Module, Busaktivität und Sendeaktivität des Fehlermoduls, kann nicht immer sofort dieser Fehler mit dem Oszilloskop erkannt werden. Empfehlenswert ist zu Beginn der Messung eine Zeiteinstellung von etwa 0,5ms 1ms am Oszilloskop. 1V/Div 10µs/Div 218