Storingzoeken in sensorbedrading

Onderwerpen:

  • Inleiding
  • Meting zonder storing
  • Storing 1 – Onderbroken signaaldraad
  • Storing 2 – Onderbroken voedingsdraad
  • Storing 3 – Onderbroken massadraad
  • Storing 4 – Overgangsweerstand
  • Storing 5 – Kortsluiting tussen voedings- en signaaldraad
  • Storing 6 – Kortsluiting tussen voedings- en massadraad
  • Reparatie van een onderbroken draad

Inleiding:
Bij een vermoeden dat er sprake is van een storing, lezen we eerst de auto uit. De storingscode geeft ons een richting om verder te zoeken. Indien er geen foutcodes in het storingsgeheugen zijn opgeslagen, kijken we of we afwijkingen in de live data kunnen herkennen. Zie de pagina On Board Diagnostics.

In het geval dat de foutcode betrekking heeft op een sensor, wil dat nog niet zeggen dat de sensor defect is. Om uit te sluiten of er een probleem in de bedrading en/of stekkeraansluitingen aanwezig is, gaan met met behulp van elektroschema’s en meetapparatuur bepaalde dingen uitsluiten. Op deze pagina worden een aantal mogelijke situaties geschetst en is te zien dat de beschrijving van de storingscode kan afwijken van de werkelijke oorzaak.

Meting zonder storing:
De volgende afbeelding toont de meting van de voedingsspanning en massa van een actieve sensor.

De actieve sensor krijgt een plus (5 volt) en een massa via het regelapparaat. In dit geval is de voeding dus in orde. Een tweede meting kunnen we doen aan de massadraad (pin 3 op de sensor, en / of pin 4 op de ECU). Het signaal moet tussen de 0,5 en 4,5 volt bedragen.

Naast actieve sensoren, hebben we ook te maken met passieve en intelligente sensoren. Lees hier meer over op de pagina: sensortypes en signalen.

De sensor gebruikt de voedings-spanning van  5 volt om het signaal te vormen. Het signaal moet tussen de 0,5 en 4,5 volt bedragen. De ECU leest de hoogte van de spanning (of in andere gevallen de frequentie) en vertaalt dit naar een waarde. Dit kan bijvoorbeeld de waarde van de laaddruksensor zijn: bij een turbodruk van 1,5 bar verstuurt de sensor een spanning van 3,25 volt naar de ECU. 

Bij deze meting wordt de signaalspanning ten opzichte van de massa gemeten en is in orde.

Met behulp van een breakout-box kunnen we in de stekker van de ECU meten. We weten dan welke spanningen de ECU uitstuurt en ontvangt. 

In de volgende meting meten we opnieuw 3,25 volt, maar dan op de ingang van de ECU. Dat betekent dat de signaaldraad in orde is: de spanning wordt 1:1 van de sensor aan de ECU doorgegeven.

Het sensorsignaal zal nooit 0,0 of 5,0 volt bedragen. Er wordt altijd een bepaald bereik aangehouden. Vaak bedraagt dit tussen de 0,5 en 4,5 volt. De sensor zal geen spanningen lager dan 0,5, of hoger dan 4,5 volt uitsturen. Bij defecten aan de sensoren of de bedrading, kan de ECU aan de hoogte van de spanning herkennen of de waarde binnen, of buiten het meetbereik valt:

  • spanningen lager dan 0,5 volt: de ECU genereert een foutcode met de beschrijving: “sensor X, kortsluiting met massa” of “massasluiting”;
  • bij spanningen hoger dan 4,5 volt wordt “plussluiting” in de beschrijving van de storingscode aangegeven.

Storing 1 – Onderbroken signaaldraad:
Bij een onderbroken signaaldraad kan de signaalspanning van de sensor de ECU niet bereiken. In deze paragraaf kun je lezen wat je in deze situatie op de aansluitingen van zowel de sensor als de ECU meet.

We verrichten de volgende metingen aan de actieve sensor en krijgen de volgende meetwaarden:

  • voedingsdraad (pin 1) ten opzichte van de sensormassa (pin 2) bedraagt 5 volt;
  • signaalspanning t.o.v. massa bedraagt 2,9 volt.

De voeding en het gegenereerde sensorsignaal zijn in orde. Echter, het sensorsignaal bereikt door de onderbreking de ECU niet. 
Om de spanning aan de ingang van de ECU te meten, gebruiken we een breakout-box.

Met behulp van een breakout-box voeren we een meting uit op pin 4 van de ECU t.o.v. de massa (of pin 2 van de sensor). We meten een spanning van 4,98 volt.

De spanning aan de ECU-zijde is dus hoger dan de spanning die de sensor heeft verstuurd. Een schakeling in de ECU is verantwoordelijk voor de uitgangsspanning van 4,98 volt. Dat heeft enerzijds te maken met de manier van signaalverwerking, maar ook voor het herkennen van onderbrekingen.

De ECU meet nu zijn eigen uitgangs-spanning en herkent dit, vanwege de voedingsspanning van 4,98 volt, als een plussluiting.

We meten vervolgens het spannings-verschil over de draad tussen de ECU en de sensor. Het spanningsverschil moet in een storingsvrije situatie nagenoeg 0 volt zijn.

In dit geval meten we een spanningsverschil van 2,08 volt; namelijk  2,9 volt (sensor) ten opzichte van 4,98 volt (ECU).

De spanningen kunnen je op het verkeerde been zetten.

Demonteer de stekker van de sensor. Op het moment dat er geen onderbreking in de draad aanwezig was, dan zouden we de 4,98 volt vanaf de ECU in de gedemonteerde stekker meten. Nu meten we op pin 4 van de ECU 4,98 volt, maar in de gedemonteerde stekker 0 volt.

In dit geval kunnen we dus al concluderen dat de signaaldraad onderbroken is.

Bij een onderbroken signaaldraad bedraagt de spanning op de signaalingang van de ECU ongeveer 5.0 volt. 

Op de pagina: sensortypes en signalen, in de paragraaf: “spanningsvoorziening en signaalverwerking” kun je lezen hoe de ECU het signaal van de actieve sensor verwerkt. Met die kennis kunnen je beter begrijpen hoe we om kunnen gaan met storingen zoals de onderbroken signaaldraad. 

De spanning van 4,98 volt wordt in de ECU gegenereerd. Tussen de plusdraad (afkomstig van de 78L05) en de ADC zitten een aantal weerstanden welke de signaalspanning naar 5 volt trekken op het moment dat er geen spanning via de signaal-aansluiting binnen komt. De ADC meet deze spanning en verwerkt deze spanning naar een digitaal signaal. De ECU ontvangt dus een signaal over een spanning welke buiten bereik is en genereert een foutcode.

Let op: bij een soortgelijke storing bedraagt de spanning niet altijd exact 4,98 of 5,0 volt! 
Op de pagina: Casus: storing brandstofdruksensor – kortsluiting met plus staat een storing beschreven waar deze spanningswaarde afwijkt.

Storing 2 – Onderbroken voedingsdraad:
Tussen het knooppunt van de plusdraad tussen de drie sensoren en de stekker van de sensor bevindt zich een onderbreking. De voedingsspanning van 5 volt kan de sensor nu niet bereiken. Zonder voedingsspanning en massa kan de sensor niet functioneren.

Omdat we in de vorige meting de voeding en massa op de stekker hadden gemeten, moeten we nog wel uitsluiten welke van de twee draden een probleem heeft. We meten daarom de plus op een andere sensor in hetzelfde pluscircuit. Op de ECU kan uiteraard ook, indien er een breakout-box voorhanden is.

Op pin 1 van sensor A ten opzichte van de massa van sensor B meten we 5 volt. Dat betekent dat de massa van sensor B in orde is.

Wanneer er door de onderbroken voedingsdraad geen stroom door de elektronica van de actieve sensor loopt, meten we een spanning van 4,98 volt op de signaalingang van de ECU. We hebben een soortgelijke situatie als met de onderbroken signaaldraad: de interne weerstanden in de ECU trekken de signaalspanning omhoog: naar 4,98 volt. Omdat de signaaldraad in dit geval wél in orde is, meten we de spanning van 4,98 volt ook op de stekker van de sensor.

In de gevallen waarbij de spanning net boven de 5,0 volt is, kan de spanning van de spanningsstabilisator omhoog zijn gelift. Zie daarvoor de paragraaf: “spanningsvoorziening en signaalverwerking” op de pagina: “sensortypes en signalen“.

Storing 3 – Onderbroken massadraad:
In dit geval is niet de plus, maar de massadraad onderbroken. Er komt wel een voedingsspanning van 5 volt aan bij de sensor, maar omdat we ten opzichte van een onderbroken draad meten, heeft de voltmeter geen referentiespanning en geeft hij 0 volt aan.

Bij het verplaatsen van de min-meetpen naar de massa van de carrosserie of de accu, geeft de voltmeter wel 5 volt aan.

Wanneer we op de min-meetpen op de massa-aansluiting van sensoren A en C aansluiten, moeten we ook 5 volt verschil meten. Zouden we in pin 2 van sensor A wél 5 volt, maar bij sensor C géén 5 volt meten, dan bevindt de onderbreking zich in de draad tussen sensor A en B, dus tussen de twee eerste knooppunten in.

Net als bij de onderbroken signaal- en plusdraad, meten we ook nu een spanning van 4,98 volt op de signaaldraad.

Storing 4 – Overgangsweerstand:
In de vorige paragraaf werd er al gesproken over spanningsverlies als gevolg van een overgangsweerstand. In het volgende schema zien we een weerstand in de voedingsdraad. Op het moment dat er stroom door de voedingsdraad loopt, zorgt de overgangsweerstand voor een (vermoedelijk) te lage spanning op pin 1 van stekker B. We meten namelijk 4 volt i.p.v. de 5 volt die we verwachtte te meten.

De opgeslagen DTC-beschrijving kan in dit geval zijn: “signaal onderste grenswaarde onderschreden”.

Als we pin 1 van stekker B t.o.v. pin 1 van stekker C meten, zouden we een verschil van (5-5) = 0 volt moeten hebben. We zien nu 1 volt verschil.

Omdat het spanningsverlies alleen in de draad van sensor B en niet van sensor C aanwezig is, kunnen we er vanuit gaan dat de draad tussen het knooppunt van de horizontale draad in het schema en de stekker niet in orde is.

Storing 5 – Kortsluiting tussen voedings- en signaaldraad:
Een mogelijke storing in de bedrading is kortsluiting. Kortsluiting komen we tegen in de volgende situaties:

  • tussen de voedingsdraad en de signaaldraad (plussluiting);
  • tussen de massadraad en de signaaldraad (massasluiting);
  • tussen één van de drie draden met elkaar en / of met de carrosserie (massasluiting);

In dit schema zien we kortsluiting tussen de signaaldraad en de plusdraad (plussluiting). We meten een signaalspanning die gelijk is aan de voedingsspanning van 5 volt.

Bij het meten van 5 volt op pin 3 van de sensor en pin 4 van de ECU, kan het probleem zich intern in de sensor bevinden. Om dat uit te sluiten, controleren we met een Ohm-meter kortsluiting in de bedrading. Om een veilige en correcte meting te verkrijgen, schakelen we de ECU uit, demonteren de stekker van de ECU én demonteren we de stekkers van de sensoren die met de knooppunten met elkaar zijn verbonden. Doordat er kortsluiting aanwezig is, meten we met de Ohm-meter een verbinding. 

Deze bedraagt in dit geval 0,0 Ohm omdat de draden verbinding met elkaar maken. In werkelijkheid kan deze waarde een paar Ohm hoger uitvallen. Wanneer er geen kortsluiting aanwezig is, geeft de ohmmeter OL of 1. aan (oneindig hoge weerstand) omdat er geen elektrische verbinding tussen de draden en meetpennen is.

Storing 6 – Kortsluiting tussen voedings- en massadraad:
Bij een kortsluiting tussen de voedings- en massadraad schakelt de ECU de voeding van pin 1 uit. Alle sensoren die door pin 1 worden gevoed, zullen niet meer functioneren. Er zullen dus storingscodes worden opgeslagen over meerdere sensoren.

Op de signaaldraad meten we ook in dit geval een spanning van 5,0, welke afkomstig is van de ECU.

Om uit te sluiten of we te maken hebben met kortsluiting, demonteren we net als in de vorige paragraaf de stekkers van zowel de ECU als van alle sensoren in het desbetreffende circuit. Met een ohmmeter meten de de weerstand tussen de rode en bruine draden.

Reparatie van een onderbroken draad:
Van de vijf storingen die in de vorige paragrafen zijn beschreven kunnen deze in de meeste gevallen redelijk makkelijk worden verholpen.

Knip de draad van de draad met de onderbreking of overgangsweerstand zo kort mogelijk in de kabelboom af.
Breng zo nodig isolatie aan. Zoek de dichtstbijzijnde sensor die in hetzelfde stroomcircuit is aangesloten. Bij actieve sensoren vind je dat gemakkelijk terug in een elektrisch schema. In het schema is de dichtstbijzijnde sensor C. Soldeer netjes een nieuwe draad aan de plusdraad.

Werk altijd met krimpkousjes om toekomstige problemen door het indringen van vocht te voorkomen. Plak je dit met isolatietape dicht, dan ontstaan er binnen afzienbare tijd nieuwe problemen!