Trong chẩn đoán điện và cơ khí ô tô, dạng sóng từ cảm biến vị trí trục khuỷu cung cấp nhiều thông tin hơn một phép kiểm tra điện áp đơn lẻ. Khi tín hiệu được hiển thị theo thời gian, kỹ thuật viên có thể quan sát biên độ, nhịp xung và sự thay đổi tương ứng với tốc độ quay của động cơ.
OWON VDS2064 là máy hiện sóng số kết nối máy tính, được sử dụng trong ví dụ kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu kiểu từ điện. Màn hình máy tính giúp hiển thị chi tiết dạng sóng để người thực hiện phân tích các sai lệch có thể liên quan đến tín hiệu cảm biến hoặc hoạt động cơ khí của động cơ.
Nguyên lý tín hiệu của cảm biến trục khuỷu từ điện
Cảm biến vị trí trục khuỷu kiểu từ điện có thể tự tạo tín hiệu mà không cần nguồn cấp bổ sung. Khi bánh răng hoặc bánh kim loại quay qua cảm biến, từ trường thay đổi và tạo ra điện áp biến thiên trong mạch.
Biên độ tín hiệu không cố định ở mọi chế độ hoạt động. Khi tốc độ quay tăng, biên độ thường tăng theo. Dạng sóng cũng phản ánh sự thay đổi tốc độ của trục khuỷu trong bốn kỳ hoạt động của động cơ gồm nạp, nén, sinh công và xả. Vì vậy, sự không đồng đều giữa các phần của dạng sóng có thể là dữ liệu hữu ích khi đánh giá hoạt động cơ khí.
Tuy nhiên, không nên kết luận hư hỏng chỉ từ một điểm bất thường. Dạng sóng cần được xem xét cùng hiện tượng thực tế của động cơ, tình trạng đầu nối, cách đấu dây và các bước kiểm tra cơ khí liên quan.
Chuẩn bị đo bằng OWON VDS2064
Thiết lập được mô tả gồm máy tính xách tay, máy hiện sóng số OWON VDS2064, phần mềm PC và dây kết nối đo. Sau khi cài đặt phần mềm và kết nối thiết bị, kỹ thuật viên có thể thu tín hiệu từ cảm biến để quan sát trên màn hình máy tính.
Khi phân tích, cần chú ý ba yếu tố chính:
- Biên độ: xem mức tín hiệu có thay đổi theo tốc độ quay hay không.
- Độ đồng đều: so sánh các phần lặp lại của dạng sóng để tìm chênh lệch bất thường.
- Vị trí xung: kiểm tra sự dịch chuyển có thể xuất hiện khi hai đầu cảm biến bị đấu ngược.
Các mức thời gian và điện áp trong ví dụ chỉ phản ánh phép đo cụ thể. Việc lựa chọn thang đo thực tế cần phù hợp với tín hiệu đang quan sát, thay vì mặc định dùng cùng một thiết lập cho mọi loại động cơ.
Phân tích trường hợp biên độ dạng sóng chênh lệch
Một trường hợp được ghi nhận trên động cơ Weichai WP7 của cần cẩu Zoomlion sau khi đại tu. Sau ba tháng, động cơ không thể tăng ổn định đến 1900 vòng/phút. Khi van xả áp mở ở mức này, tốc độ giảm về 1500 vòng/phút. Dạng sóng ban đầu được quan sát với thiết lập 5 ms/div và 10 V/div.
Bốn tháng sau, tốc độ tối đa chỉ còn 1500 vòng/phút. Khi đo lại bằng OWON VDS2064 ở thiết lập 10 ms/div và 10 V/div, mức chênh lệch biên độ trên dạng sóng trở nên rõ hơn.
Quá trình kiểm tra tiếp theo tập trung vào khả năng trục khuỷu dịch chuyển theo phương dọc hoặc phương đứng. Trong trường hợp cụ thể này, kiểm tra cơ khí cho thấy tình trạng liên quan đến bạc trục, làm độ đảo lên xuống của trục khuỷu quá lớn. Điểm đáng chú ý là máy hiện sóng không trực tiếp xác nhận nguyên nhân cơ khí; thiết bị cung cấp dạng sóng bất thường để định hướng bước kiểm tra tiếp theo.
Dùng dạng sóng để nhận biết tốc độ quay không đều
Dạng sóng cảm biến trục khuỷu còn có thể hỗ trợ đánh giá gián tiếp hiện tượng một xi-lanh không sinh công đúng thời điểm. Nếu một xi-lanh không làm việc, tốc độ trục khuỷu có thể giảm tại phần chu kỳ tương ứng. Sự thay đổi tốc độ này có khả năng biểu hiện thành sai khác trên dạng sóng cảm biến.
Cách phân tích trên không nhất thiết thay thế việc kiểm tra dạng sóng đánh lửa sơ cấp hoặc thứ cấp. Giá trị của nó nằm ở khả năng bổ sung góc nhìn về chuyển động của trục khuỷu, đặc biệt khi kỹ thuật viên cần liên hệ tín hiệu điện với trạng thái vận hành cơ khí.
Vì sao không được đảo hai đầu cảm biến?
Hai đầu của cảm biến vị trí trục khuỷu từ điện không tương đương đối với ECU. Nếu đấu ngược, dạng sóng có thể lệch so với cách đấu đúng khoảng “nửa răng”. Sai lệch này có thể làm thời điểm tín hiệu không chính xác hoặc khiến ECU nhận định thời điểm đang có vấn đề.
Nguồn dữ liệu đưa ra ví dụ trên xe bán tải Great Wall Fengjun 6 phiên bản tiêu chuẩn khí thải China 5, trong đó dạng sóng khi kết nối đúng được so sánh với dạng sóng sau khi đảo đầu cảm biến. Đây là lý do cần kiểm tra sơ đồ mạch và cực tính đầu nối trước khi diễn giải tín hiệu là lỗi cảm biến hoặc lỗi cơ khí.
Đặc điểm của dòng máy hiện sóng PC OWON VDS
Dòng máy hiện sóng PC VDS được thiết kế theo hướng nhỏ gọn, thuận tiện mang theo trong công việc bảo dưỡng ô tô. Theo thông tin sản phẩm được cung cấp, dòng thiết bị này có băng thông tối đa 100 MHz, tốc độ lấy mẫu thời gian thực tối đa 1 GS/s và độ dài bản ghi 10 M.
Giao diện hỗ trợ FFT, chế độ X-Y và hiển thị hai dạng xem dạng sóng trên cùng màn hình. Các lựa chọn kích hoạt gồm cạnh, video, độ dốc, xung và luân phiên. Dòng VDS còn được giới thiệu với tính năng cách ly USB nhằm giảm nhiễu tín hiệu và tăng khả năng bảo vệ máy tính, cấp nguồn qua USB, tùy chọn điều khiển từ xa qua LAN cùng thiết kế thân máy mỏng.
Đối với công việc chẩn đoán cảm biến ô tô, lợi ích thực tế của OWON VDS2064 nằm ở khả năng đưa dạng sóng lên màn hình máy tính để quan sát chi tiết. Khi kết hợp dữ liệu dạng sóng với triệu chứng vận hành và kiểm tra cơ khí, kỹ thuật viên có thêm cơ sở để khoanh vùng nguyên nhân, kiểm tra cực tính cảm biến và đánh giá sự ổn định của tốc độ trục khuỷu.
