Subyek:
- Umum
- Mengukur siklus kerja
- Siklus kerja dengan sirkuit positif
- Siklus kerja untuk sirkuit ground
- Siklus kerja diukur dari catu daya
- Memecahkan masalah pengatur tekanan bahan bakar yang dikontrol PWM
Umum:
Dengan rangkaian duty cycle, intensitas arus dapat dikontrol oleh konsumen. Arus dapat diatur tanpa menyebabkan hilangnya daya, seperti halnya resistor seri. Dalam teknologi otomotif, duty cycle dapat digunakan antara lain untuk mengatur kecepatan kipas pemanas, posisi, misalnya posisi throttle motor, atau untuk menyalakan lampu.
Saat menerapkan siklus kerja pada lampu, lampu dapat dibuat menyala kurang terang. Hal ini antara lain digunakan untuk lampu belakang, dimana satu lampu dapat menyala dengan dua intensitas berbeda yaitu untuk penerangan normal dan lampu rem. Dalam pencahayaan normal, lampu menyala lemah (di sini siklus kerja diterapkan untuk membatasi arus yang melalui lampu). Dengan adanya lampu rem, siklus kerja lampu akan berubah sehingga lampu menyala lebih terang.
Gambar tersebut memperlihatkan lampu belakang BMW seri 5, dimana lampu belakang kiri juga berfungsi sebagai lampu rem dengan penerangan yang lebih terang.
Mengukur pada siklus kerja:
Siklus kerja dapat diukur dengan osiloskop. Osiloskop secara grafis akan menampilkan perkembangan tegangan terhadap waktu.
Ketika siklus kerja diukur dengan multimeter, nilai tegangan yang benar tidak akan pernah ditampilkan. Karena tegangan bervariasi secara konstan selama satu siklus kerja, multimeter akan menunjukkan tegangan rata-rata karena terlalu lambat.
Siklus kerja dengan sirkuit positif:
Gambar di bawah menunjukkan diagram air terjun dengan kutub positif baterai (12 volt) di bagian atas, diikuti oleh sekring, ECU (saklar elektronik), konsumen (dalam hal ini lampu) dan terakhir ground. ECU secara konstan menghidupkan dan mematikan catu daya.
Osiloskop mengukur tegangan antara plus lampu dan ground kendaraan. Pengaturan osiloskop adalah sebagai berikut: 2 volt per divisi dan 5 milidetik per divisi. Artinya setiap kotak dari bawah ke atas adalah 2 volt, jadi jika kotak-kotak dari garis menaik dijumlahkan (total 6), maka tegangan terukur tertinggi adalah 12 volt.
Durasinya dari kiri ke kanan. Setiap kotak (divisi) diatur ke 5 milidetik. Jika Anda melihat dari kiri ke kanan, Anda dapat melihat bahwa garis tersebut memiliki tinggi 10 milidetik dan rendah 10 milidetik.
Sama seperti multimeter, osiloskop mengukur perbedaan tegangan antara kabel positif dan kabel negatif yang terhubung ke meter. Pada saat lampu dinyalakan pada diagram di bawah ini, kabel positif bertegangan 12 volt dan kabel negatif (selalu) bertegangan 0 volt karena dihubungkan ke bumi. Perbedaan antara keduanya ditunjukkan oleh meteran; perbedaan antara 12 volt dan 0 volt adalah 12 volt. 12 volt ini ditampilkan di layar meteran. Ketika siklus kerja tinggi, lampu menyala. Hal ini tidak terjadi pada sirkuit ground. Hal ini dijelaskan pada paragraf berikutnya.
Untuk menentukan siklus kerja, penting untuk mengetahui apa arti 1 periode. Selama suatu periode, ketegangannya tinggi dan rendah. Setelah periode ini, periode berikutnya dimulai. Pada gambar scope di bawah, 1 titik ditandai dengan warna biru. Hal ini menunjukkan bahwa periode tersebut berlangsung total 20 milidetik, yaitu tinggi 10 ms dan rendah 10 ms. Oleh karena itu dapat dibaca bahwa separuh waktu tegangannya tinggi dan separuhnya lagi rendah. Oleh karena itu, siklus tugas dalam gambar lingkup ini adalah 50%. Dalam hal ini lampu menyala lemah.
Pada gambar di bawah, periodenya tetap sama (20 ms), tetapi dalam kasus ini tegangan hanya tinggi selama seperempat waktu (5 ms) dan rendah selama tiga perempat waktu (15 ms). Dengan pengukuran ini siklus tugasnya adalah 25%. Artinya lampu sekarang menyala lebih lemah dibandingkan dengan siklus kerja 50%, karena lampu hanya menerima daya selama seperempat dari total periode.
Siklus kerja untuk sirkuit ground:
Dalam teknologi otomotif, sirkuit ground biasanya digunakan. Dengan konsumen yang beralih secara massal, siklus kerjanya akan terbalik dibandingkan dengan rangkaian positif. Contohnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Saat lampu mati, ECU memutus koneksi ke ground. Artinya rangkaiannya terputus. Dalam hal ini, tegangan 12 volt ada pada input ECU. Artinya tegangan ini juga ada pada sambungan negatif lampu. Dalam hal ini beda tegangan pada saat lampu dimatikan adalah 12 volt.
Begitu ECU mengalihkan lampu ke ground, lampu akan menyala. Arus kemudian mengalir dari positif ke negatif. Lampu menggunakan 12 volt untuk menyala, jadi ada 0 volt pada sambungan negatif lampu. Dalam hal ini terdapat 0 volt pada kabel positif dan 0 volt pada kabel negatif. Perbedaan tegangan kemudian 0 volt. Artinya pada tegangan 0 volt lampu dinyalakan dan pada tegangan 12 volt lampu dimatikan.
Untuk membuat lampu menyala lebih lemah, waktu selama lampu menerima daya harus dipersingkat. Hal ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Dalam satu periode tegangan tinggi selama 15 ms (lampu mati) dan rendah selama 5 ms (lampu menyala). Dalam hal ini, lampu hanya dinyalakan selama seperempat periode, sehingga daya nyalanya akan lebih lemah.
Siklus kerja diukur dari catu daya:
Pengukuran sebelumnya semuanya dilakukan sehubungan dengan massa kendaraan. Pilihan lainnya adalah mengukur dari positif baterai ke tanah konsumen, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
Ketika ECU sudah terhubung ke ground, lampu akan menyala. Dalam hal ini, tegangan suplai 12 volt dikonsumsi oleh lampu untuk menyala. Jadi akan ada tegangan 0 volt pada kabel negatif osiloskop. Terdapat tegangan 12 volt pada kabel positif. Jika terjadi perbedaan tegangan sebesar 12 volt antar kabel pengukur, maka garis 12 volt pada layar akan menunjukkan bahwa lampu telah menyala. Jadi ini adalah 25% dari periode tersebut.
Begitu ECU memutus sambungan ke ground, tegangan 12 volt juga akan berada di sisi negatif lampu. Perbedaan tegangan antara kabel pengukur osiloskop akan menjadi 0 volt. 0 volt kemudian akan ditampilkan di layar saat lampu dimatikan.
Memecahkan masalah pengatur tekanan bahan bakar yang dikontrol PWM:
Di halaman Rangkaian ECU katup PWM menjelaskan seperti apa rangkaian di ECU pengatur tekanan rel yang dikontrol PWM. Oleh karena itu disarankan untuk membaca terlebih dahulu informasi pada halaman tersebut.
Pengatur tekanan rel pada rel bertekanan tinggi mesin diesel common rail dibuat olehnya perangkat kontrol mesin dikontrol dengan PWM (Modulasi Lebar Pulsa).
Saat dalam keadaan diam, katup pada pengatur tekanan terbuka, sehingga tekanan bahan bakar keluar dari rel tekanan tinggi melalui saluran balik. Katup menutup ketika diaktifkan. Tekanan di rel meningkat. Ketika sensor tekanan rel mencatat tekanan (terlalu) tinggi, ECU menyesuaikan sinyal PWM.
Gambar di bawah menunjukkan skema unit kendali mesin (J623) dan pengatur tekanan rel (N276). Regulator tekanan rel disuplai pada pin 2 dengan tegangan antara 13 dan 14,6 volt (tergantung tegangan pengisian saat mesin hidup). ECU menghubungkan pin 45 ke ground ketika katup perlu diaktifkan. Arus akan mengalir melalui kumparan N276 segera setelah pin 45 dihubungkan ke ground. Tekanan di common rail semakin meningkat. Saat ECU memutus hubungan antara pin 45 dan ground, peningkatan tekanan di rel bahan bakar berhenti. Pegas pada pengatur tekanan membuka katup sedikit, sehingga bahan bakar mengalir kembali ke tangki melalui saluran balik.
Gambar lingkup menunjukkan tegangan suplai (biru) dan kontrol PWM (merah). Tegangan suplai sekitar 13,5 volt dan konstan.
Tegangan sinyal kontrol PWM (merah) antara 0 dan 13,5 volt. Gambar lingkup ini menunjukkan bahwa katup terus-menerus dihidupkan dan dimatikan.
Arus (hijau) meningkat segera setelah katup diberi energi dan menurun setelah penonaktifan.
Saat istirahat tegangannya 13,5 volt. Katup PWM tidak terkontrol.
Pegas pada katup memastikan katup terbuka saat diam.
Saat ECU dalam keadaan hidup (dapat dilihat pada gambar lingkup ketika sinyal merah 0 volt), arus mengalir melalui kumparan (gambar hijau), menyebabkan katup menutup.
Gambar lingkup menunjukkan bahwa katup selalu dihidupkan dalam waktu singkat dan dimatikan dalam jangka waktu yang lebih lama. Artinya tekanan bahan bakar harus relatif rendah.
Kami membacakan mobil dan melihat data langsung. Tekanan bahan bakar hampir 300 bar pada kecepatan idle. Ini bagus.
Kerusakan: mesin tidak lagi hidup saat dihidupkan.
Mesin tidak hidup saat start. Kami yakin bahan bakar di dalam tangki cukup. Kita secara alami memulai dengan membaca kesalahan. Dalam hal ini tidak ada kesalahan yang disimpan. Itu sebabnya kami melihat data langsung (dalam VCDS ini disebut blok nilai terukur). Saat start, kecepatan start adalah 231 rpm. ECU menerima sinyal poros engkol. Bagus.
Tekanan bahan bakar saat start adalah 7.1 bar. Itu terlalu rendah untuk menghidupkan mesin.
Tekanan bahan bakar yang terlalu rendah dapat disebabkan oleh hal-hal berikut:
- terlalu sedikit bahan bakar di dalam tangki
- pompa bahan bakar (pompa umpan atau pompa tekanan tinggi) rusak
- filter bahan bakar tersumbat
- katup kontrol tekanan bahan bakar rusak
Untuk mengetahui mengapa tekanan bahan bakar tetap terlalu rendah, kami memeriksa tegangan komponen kelistrikan dengan osiloskop.
Sebelumnya di bagian ini gambar cakupan pengatur tekanan bahan bakar PWM yang berfungsi dengan baik telah ditampilkan. Gambar lingkup berikutnya adalah pengukuran lain dari pengatur tekanan ini, tetapi sekarang tidak berfungsi.
Ketika arus meningkat, tegangan suplai menurun. Oleh karena itu, tegangan suplai berkurang ketika arus mengalir. Selain itu, poin-poin berikut ini menonjol:
- Saat dinyalakan, tegangan suplai turun ke nilai yang lebih rendah; biasanya resistansi transisi menyebabkan penurunan mendadak (garis vertikal pada gambar lingkup ke tegangan lebih rendah);
- Setelah koil dinyalakan, penumpukan arus mengikuti kurva pengisian karakteristik sesuai dengan e-power. Aliran arus selama pelepasan dicerminkan oleh peningkatan bertahap tegangan suplai. Arus tidak turun hingga 0 A. Arus terus mengalir setelah kendali berakhir.
- Segera setelah kumparan dimatikan, tidak ada puncak induksi yang terlihat pada gambar merah (tegangan naik dari 0 menjadi 14 volt). Pertimbangkan untuk mematikan koil injektor, yang dapat menyebabkan tegangan puncak hingga 60 volt.
Oleh karena itu terdapat hambatan transisi pada kabel catu daya ke pengatur tekanan bahan bakar. Hanya ketika arus mengalir barulah terjadi penurunan tegangan karena hambatan transisi. Ketika ground dimatikan, tidak ada arus yang mengalir dan tegangan suplai tetap sama persis dengan tegangan baterai.
Sekarang kembali ke diagram: kabel listrik dilingkari merah. Langkah selanjutnya adalah menemukan lokasi kabel yang rusak. Kerusakan dapat terjadi akibat gesekan pada bagian mesin, atau karena tersangkutnya kabel pada pekerjaan pemasangan sebelumnya. Setelah kerusakan ditemukan, maka dapat diperbaiki.
Sekarang sudah jelas apa yang menyebabkan terjadinya resistensi transisi. Anda mungkin telah memperhatikan bahwa ada pembicaraan tentang hilangnya puncak induksi dalam sinyal cakupan. Ketika kumparan dimatikan, pola arus perlahan turun ke nilai yang lebih rendah. Jadi tidak ada gangguan kendali; ini dihentikan, tetapi arus terus mengalir melalui kumparan.
Ketika FET dibuat konduktif oleh mikroprosesor, arus dapat mengalir dari saluran ke sumber dan juga melalui kumparan. Kumparan kemudian diberi energi dan katup kontrol dapat menutup melawan gaya pegas akibat medan magnet yang dihasilkan.
Segera setelah kendali FET berakhir, tidak ada lagi arus yang mengalir melalui kumparan ke ground. Dioda freewheeling memastikan bahwa arus induksi, sebagai akibat dari energi sisa dalam kumparan, disalurkan ke positif. Hal ini memastikan pengurangan arus secara bertahap dan mencegah terjadinya induksi. Proses ini ditandai dengan panah merah pada gambar.
Hal ini menjelaskan mengapa aliran arus masih terlihat pada gambar lingkup setelah kontrol berakhir.
