Как тестировать аналоговые электрические схемы?

Создано пользователем Reddit Waynep712222

В дополнение к принятому ответу: хорошим инструментом для отслеживания необъяснимого потребления тока будет токоизмерительный клещ, предназначенный для измерения постоянного тока в диапазоне миллиампер

Инструменты

• Цифровой Мультиметр

  
  
  
  
  

  • Настройки напряжения, сопротивления и целостности цепи

  
  

  • Автомобильные цифровые мультиметры, как правило, представляют собой одно и то же устройство, но могут иметь несколько дополнительных функций (рабочий цикл, частота вращения).

  
  

  • ОСТОРОЖНО: при неправильном подключении некоторые режимы мультиметра могут привести к повреждению устройства или автомобиля. Никогда не подключайте цифровой мультиметр к цепи параллельно, если он настроен на измерение силы тока (соблюдайте осторожность при смене настроек с подключенными щупами), никогда не используйте проверку целостности цепи под напряжением, если только устройство специально не предназначено для этого. Не измеряйте сопротивление под напряжением. для некоторых тестов потребуется включить аккумулятор, а для других — отключить его

  
  



• Тестовые проводки и оснастки

  
  
  
  
  

  • Минимальный набор включает в себя базовые контактные щупы (поставляются с мультиметром) и зажимы типа «крокодил». Первое, что нужно приобрести, — это удлинитель с разъёмом типа «банан» длиной 20 футов для щупов

  
  

  • Следующим приобретением должен стать набор автомобильных разъёмов с измерительными проводами для удобного тестирования.

  
  

Дополнительные инструменты, которые могут вам пригодиться:

• Считыватель OBDII для извлечения кодов и получения общих данных с датчиков




• CAN-сниффер для тестирования низкоуровневых коммуникаций




• Осциллограф для тщательной проверки электрических сигналов




• Паяльник для изготовления электрических зажимов

Для проведения любых испытаний обязательно найдите, распечатайте и изучите электрическую схему вашего автомобиля. Вам будет намного проще, если вы сможете использовать схему для определения ожидаемых соединений, напряжений и сигналов в любом узле, где они есть

Тестирование

Автомобильную электронику для обычных (не гибридных) автомобилей с двигателем внутреннего сгорания можно условно разделить на три области

1. Компоненты питания: зарядное устройство, генератор, стартер, «цепь питания»


2. Аналоговые компоненты: лампы, реле, предохранители, маломощные устройства


3. Компьютерные компоненты: ЭБУ и современные датчики

Разница между категориями 1 и 2 заключается в том, что 1 находится перед блоком предохранителей (непосредственно подключена к аккумулятору и имеет меньше защитных элементов), а 2 — это, как правило, цепи с предохранителями. Необходимо соблюдать повышенные меры предосторожности, чтобы не повредить аккумулятор, в то время как предохранитель защитит вас от ошибок. Для категории 3 потребуются дополнительные или специальные инструменты. Однако элементы категории 3 частично совпадают с элементами категории 2. Вы можете проверить некоторые базовые функции без использования тестера (проверить подачу питания на компоненты, наличие коротких замыканий и обрывов)

Силовые /Аналоговые Компоненты

Здесь всё связано с длинными и запутанными жгутами проводов, предохранителями, реле.

Имея на руках схему электропроводки, в первую очередь необходимо определить реле и предохранители, которые управляют или защищают цепь, предположительно неисправную. Проверьте целостность цепи между подключенными узлами (например, если предохранитель для фар подключен напрямую к реле, проверьте — при отключенном аккумуляторе — целостность цепи между панелью предохранителей и панелью реле). Проверьте/замените предохранители и реле. Проверьте целостность цепи во всех возможных местах, чтобы исключить повреждение жгута/проводов.

После базовой проверки целостности цепи можно переходить к проверке сигналов. При подключенном аккумуляторе можно проверить напряжение в ключевых точках цепи. На управляющих контактах реле, которые должны быть включены, должно быть напряжение 9–12 В. Проверьте питание на панели предохранителей, вынув предохранители и проверив напряжение на соответствующих контактах. Убедитесь, что напряжение есть там, где вы ожидаете его увидеть. Вы можете сравнить напряжение на каждом контакте гнезда реле при установленном и снятом реле (здесь вам пригодятся приспособления для подключения разъемов). Это поможет вам сузить круг поиска проблемы. Вы можете использовать схему подключения, чтобы однозначно определить, какие цепи должны быть включены/подключены к питанию при заданных положениях переключателя/кнопки. Все сигнальные контакты, идущие к ЭБУ (относящиеся к неисправной цепи), следует отметить и проверить позже.

Функциональные тесты можно проводить для большинства компонентов. С помощью источника питания 12 В, отличного от автомобильного аккумулятора, можно проверить реле, пневматические системы/клапаны, фары, вентиляторы и т. д., подключив источник питания к соответствующим контактам. Фары включатся, пневматические системы будут работать, реле будут щёлкать, вентиляторы будут вращаться, а насосы — гудеть.

Компьютерные компоненты

Проверка работоспособности ЭБУ и датчиков может быть как простой, так и сложной. Самая базовая проверка, которую вы можете провести, — это убедиться, что на линиях питания этих устройств присутствует необходимое напряжение (обычно это можно сделать прямо на разъёме), а также проверить соответствующие предохранители и реле, подающие питание на эту цепь.

Если питание есть, то можно приступить к поиску и устранению неисправностей датчиков и компьютерной электроники. Первым делом нужно убедиться, что устройство работает. Для этого нужно найти номер детали, определяющий сигнал, который устройство посылает в ЭБУ. Аналоговые сигналы можно считывать с помощью цифрового мультиметра, а для цифровых сигналов потребуется анализатор или осциллограф. Также можно провести проверку заведомо исправного устройства.

Если датчик работает, но соответствующая система неисправна, лучше всего воспользоваться CAN-анализатором (большинство интеллектуальных датчиков отправляют свои данные в ЭБУ по общей шине CAN) и перехватить данные связи. Интерпретировать данные связи может быть непросто, но в целом я бы предположил следующее. нет сигнала — обрыв соединения, неисправность/повреждение устройства или ЭБУ. бессвязные данные (Чтобы узнать, как устройство форматирует данные, обратитесь к техническому паспорту устройства) — повреждённое устройство, цифровой шум/повреждённая проводка, неисправный ЭБУ.

Я хотел бы дополнить ответ Ника и упомянуть тестер цепей, если вам нужно просто проверить цепь на наличие питания.

Чтобы выявить и устранить проблемы с электричеством, вам почти наверняка понадобится мультиметр (также известный как вольтметр-омметр). Лучше всего использовать цифровые мультиметры, такие как на иллюстрации ниже (из Википедии)

Вы можете приобрести недорогие устройства, которые подойдут для большинства автомобильных задач, или гораздо более дорогие устройства со всевозможными интеллектуальными функциями.

Две самые полезные функции для работы с автомобилем — это настройка постоянного напряжения (V с сплошными и прерывистыми линиями вверху, на 10 часов на изображении выше) и настройка тестера целостности цепи (звуковая волна и символ сопротивления на 12 часов)

Проверка на напряжение

Один из самых простых способов проверить, не вышла ли из строя цепь, — посмотреть, появляется ли напряжение 12 В при её включении. Я воспользуюсь самым простым примером — неработающей лампочкой. Установите мультиметр в режим измерения постоянного напряжения и включите его. Выньте лампочку и включите цепь. Приложите красный провод мультиметра к контакту в патроне для лампочки. В то же время приложите чёрный провод к чистой металлической части автомобиля (например, к блоку двигателя) — это «масса». Если цепь работает, на дисплее должно появиться «12» (или что-то близкое, например 11,9 или 12,1).

Вы можете легко продемонстрировать это, подключив красный провод к клемме аккумулятора, а чёрный — к «земле». На исправном аккумуляторе должно быть напряжение от 13,5 до 14 вольт. В качестве более безопасной демонстрации можно подключить провода к двум концам обычной батарейки типа «АА». Напряжение должно быть около 1,5 В

Тестирование на непрерывность

Если вы знаете, что где-то в цепи произошёл сбой, вам нужно выяснить, где именно. Для этого есть два варианта: либо продолжать двигаться по цепи с помощью мультиметра, как описано выше, либо проверять каждый участок на целостность (или, что чаще, делать и то, и другое).

Чтобы проверить целостность цепи, переведите мультиметр в режим проверки целостности цепи и соедините провода. Вы должны услышать звуковой сигнал или гудение и увидеть на экране низкое значение (например, 0,0001). Это означает, что между проводами низкое сопротивление. Снова разъедините провода, и гудение прекратится, а на экране обычно отображается «1» слева. Это означает, что между проводами нет соединения. Приложите провода к концам детали, которую хотите проверить (например, к двум контактам лампочки). Если цепь замкнута, раздастся звуковой сигнал.

Распространенные Неисправности

В автомобильных электрических цепях часто возникают определённые неисправности...

• Замыкания на массу — вероятно, самый распространённый и часто возникающий непостоянный дефект. Большинство цепей заземляются (зануляются) через корпус автомобиля, и места их соединения могут подвергаться коррозии, что приводит к ухудшению контакта. Это можно проверить с помощью мультиметра в режиме прозвонки между заземляющей стороной компонента и чистой частью корпуса.




• Внутренние неисправности — например, держатели ламп больше не обеспечивают хороший контакт с лампой.




• Неисправность переключателя. Переключатели могут выходить из строя, что приводит к прерывистому контакту или полному отказу.




• Неисправность реле. Как и в случае с выключателями, реле могут выходить из строя

Обрывы проводов случаются реже, но всё же возможны, особенно в цепях, проходящих через двери, например в электрических стеклоподъемниках, системах центрального замка и электрозеркалах. Провода, проходящие через двери, изгибаются при каждом открывании двери и могут износиться и выйти из строя.

Конечно, во многих современных автомобилях также используется множество микросхем, шин и компьютеров, которые всем управляют, но это уже другой вопрос...

Подробнее об использовании мультиметра

На сайте Sparkfun есть руководство по использованию измерительных приборов с множеством иллюстраций:

Проводник!

Предназначено для любителей электротехники, но принципы здесь те же...