Датчик вибрации двигателя для чего
Чаще всего при диагностике осциллографом мы пользуемся стандартным набором диагностических датчиков и аксессуаров: линейки для экспресс-диагностики системы зажигания, щупы для подключения к датчикам автомобиля, датчиками давления и разрежения. И забываем, что в нашем арсенале инструментов имеются и другие, об одном из которых пойдёт речь в этой статье.
Датчик вибрации представляет из себя пьезоэлектрический элемент, заключенный в металлический корпус и подключаемый к осциллографу.
Работа такого датчика основана на прямом пьезоэлектрическом эффекте, а именно на преобразовании механической энергии в электрическую.
Как правило, такие датчики при диагностике устанавливается на топливопроводы для оценки работы форсунок (дизельных или бензиновых).
За счёт деформации топливопровода из-за изменяющегося внутри него давления, на выходе датчика формируется изменяющееся напряжение, которое и регистрирует осциллограф.
В данной статье я постараюсь показать как это выглядит на практике и какие возможности открываются в диагностике.
Производим необходимые подключения: датчик устанавливается на общий топливопровод.
Кабель датчика подключаем к первому каналу осциллографа.
Для того, чтобы определить, какая форсунка ведёт себя неправильно, подключаем высоковольтный датчик на ВВ-провод первого цилиндра. Синхронизацию подключаем ко второму каналу осциллографа.
Запускаем двигатель и после некоторого количества регулировок для читаемости осциллограммы получаем следующее:
Сигнал выглядит весьма зашумленным из-за общей вибрации двигателя автомобиля, но и в этом случае мы можем получить интересующую нас информацию.
При внимательном рассмотрении заметны цикличные усиления сигнала на первом канале, которые соответствуют
моменту впрыска топливных форсунок. При диагностике следует учитывать, что импульс, стоящий рядом с высоковольтным импульсом первого цилиндра, соответствует впрыску в 4-ом цилиндре (для четырёхцилиндрового двигателя, работающего по циклу 1-3-4-2), так как в момент искрообразования в первом цилиндре и начале рабочего хода поршня формируется топливо-воздушная смесь и производится её забор именно в 4-ом цилиндре.
Чтобы продемонстрировать, что произойдёт если одна из форсунок откажет в работе и перестанет впрыскивать топливо, программным способом отключим первую форсунку:
Как видно из приложенного видеофайла, после отключения форсунки на осциллограмме пропала группа импульсов, соответствующая впрыску первой форсунки.
Более наглядно это можно увидеть в другой программе:
Здесь серия импульсов соответствует открывающейся форсунке
А здесь ничего не происходит, так как давление в топливной рампе не меняется.
Импульсы синхронизации по второму каналу появились случайным образом после подключения сканера для программного управления форсункой, ими можно пренебречь.
Можно сделать вывод, что датчик вибрации весьма полезный инструмент в руках диагноста.
Он позволяет отслеживать работу форсунок в бензиновых двигателях, особенно в тех случаях, когда её невозможно или трудоёмко оценить обычными способами (осциллографирование сигнала с разъема форсунки или с помощью скрипта эффективности цилиндров).
В дизельных системах типа Common Rail датчик вибрации может использоваться в качестве датчика синхронизации при выполнении скрипта эффективности цилиндров, а также для проверки исправности форсунок.
В классических дизельных системах датчик вибрации поможет определить исправность отдельных форсунок.
Курахтанов Игорь
©Легион-Автодата
Кострома, Малый переулок, 10
+7 (963) 930-18-21
режим работы 9-21
autodiagnostic44.ru
Предотвращаем аварии: датчик контроля вибрации мотора с передачей данных на смартфон по BLE
Типовая схема датчика мониторинга вибраций мотора, разработанная Texas Instruments, базируется на трехосевом аналоговом акселерометре, малошумящем усилителе, программируемом микроконтроллерном блоке с АЦП и беспроводном контроллере с BLE-интерфейсом. Схема может автономно работать от полугода до 25 лет (в зависимости от режима работы и задействования беспроводной части) и позволяет отслеживать состояние систем кондиционирования, холодильных установок насосов, бытовых и промышленных конструкций и сооружений для ранней профилактики аварийных ситуаций.
Основное предназначение датчиков в системах автоматизации – это индикация текущего состояния объекта управления, своевременное обнаружение и оповещение о внештатных ситуациях.
Развитие и миниатюризация вычислительной техники, а также удешевление датчиков позволяет внедрять предиктивные (предсказательные) методы технического обслуживания. Данные методы предназначены для определения состояния оборудования без вывода из эксплуатации. Их основная задача – предсказать, когда будет нужно провести то или иное техническое обслуживание, чтобы предотвратить приближающийся отказ оборудования.
Линейка поставок компании Texas Instruments содержит все необходимые компоненты для построения систем предиктивного обслуживания:
|
| Период измерений, ч | Средний ток потребления, мкА | Время автономной работы, часы/годы |
|---|---|---|
| 1 | 31,7 | 44037/5 |
| 2 | 16,5 | 84606/9,65 |
| 4 | 8,8 | 158636/18,1 |
| 6 | 6,2 | 225161/25,7 |
Добавление BLE-процессора в датчик несколько увеличивает энергопотребление. Поскольку события подключения к датчику по BLE пользователем достаточно редки, основной вклад в увеличение среднего тока потребления будет давать рассылка беспроводным контроллером adv-пакетов, а точнее – интервал между их рассылкой.
Увеличение интервала между рассылкой adv-пакетов снижает среднее энергопотребление (таблица 2), но, с другой стороны, несколько затрудняет обнаружение устройства, рассылающего пакеты (по крайней мере, стандартными средствами или при настройках поиска близлежащих устройств «по умолчанию»).
Таблица 2. Средний ток потребления и длительность работы датчика вибраций при подключенном BLE-процессоре в зависимости от интервала рассылки adv-пакетов
| Интервал рассылки, с | Средний ток потребления, мкА | Время автономной работы, часы/годы |
|---|---|---|
| 0,1 | 303,4 | 4601/0,5 |
| 1 | 56,6 | 24665/2,8 |
| 2 | 41,7 | 33506/3,82 |
| 5 | 31,17 | 44789/5,1 |
Дальнейшим усовершенствованием проекта в плане энергопотребления может быть применение внешнего нанотаймера/супервизора для отключения питания на время паузы между замерами. Также можно использовать adv-пакеты для фоновой трансляции результатов измерений – не просто максимальных значений и их частот, а полного спектра. Конечно, такое решение потребует некоторых дополнительных изменений программного обеспечения на смартфоне: режим рассылки adv-пакетов не предусматривает подтверждения их приема и какого-либо протокола обмена данными, рассылка идет в одностороннем порядке.
Заключение
Опорный проект датчика вибраций является прекрасным примером системы с беспроводным BLE-интерфейсом, реализованным на микроконтроллере и беспроводном сетевом процессоре. Отдельного упоминания достойны задействованные в проекте меры по оптимизации энергопотребления как на стороне аналогово-измерительной части, так и на стороне микроконтроллеров.
Напрямую проект может быть применен в таких задачах, как:
- мониторинг систем вентиляции и кондиционирования;
- мониторинг холодильных установок;
- отслеживание состояния насосов;
- датчик вибрации конструкций и сооружений.
detector