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ABS系统电磁干扰处理及传感器信号验证方法

  本期话题:ABS系统电磁干扰处理及传感器信号验证方法

  科普一下电磁辐射,所谓的电磁辐射就是能量以电磁波形式发射到空间的现象。电流在导体内的流动会产生电场,电流在导体内变化会产生磁场,因此辐射出去的叫电磁波。对我们生活环境有影响的电磁辐射分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两种。大自然引起的如雷、电一类的电磁辐射属于天然电磁辐射类,而人为电磁辐射污染则主要包括脉冲放电、工频交变磁场、微波、射频电磁辐射等。

  发动机的点火系统会产生很强的宽带电磁辐射。对于我们来说,怎么样直观的感觉到电磁辐射的存在,这个并不难,相信大家或多或少都遇到过。在维修摩托车的时候便宜的数字万用表拿上去测试,仪表一靠近运行中的摩托车,数字就乱跳,这种就是点火系统的电磁辐射。

  ABS系统是使用MCU控制,现代MCU运行频率较高,电磁辐射的干扰就是不可避免的。电磁干扰分为直接干扰(通过导体、公共阻抗耦合等),和间接间接干扰(通过串扰或辐射耦合)两种,对于后装系统而言,基本是间接干扰为多数。

  摩托车上的干扰是属于辐射耦合,经辐射的耦合也称为串扰,所以摩托车上的电磁干扰标准称呼为串扰。串扰的发生是在电流流经导体时产生电磁场,而电磁场在邻近的导体中感应瞬态电流。

  MYTX品牌摩托车用ABS防抱死系统,当下在我们摩托车后市场圈内保有量是首屈一指的,因为这个是后装系统,属于是车辆制动性能升级套件,所以安装工作都是在维修店内进行的,由于我们普遍缺乏工厂的各种安装测试设备和严格执行操作规程的习惯,造成ABS系统会出现这样那样的情况。我们在为系统安装提供远程指导的时候发现有两个问题是维修技师无法妥善处理的。

  第一个是电磁干扰问题,简单说就是车辆一启动ABS系统自动复位,退出控制,指示灯亮起来。第二个是传感器安装位置,有时候这样安装没问题,有时候就要报故障码,找不到一个一次性安装合格的方法。

  今天对这两个大家在安装过程中遇到的问题,我们做次群语音分享,说句笑话,这东西规范安装一套的人工费用起码是800块,咱们这年头修其他机械东西,这个价格估计难找了。所以给大家从理论与实际角度出发,剖析下问题的原理,也希望大家能够在科学的基础上轻松快速的提升自己的劳动所得。

  先说第一个问题,电磁干扰,这种情况我们遇到的不多,不过每次在现场使用传统诊断手段都找不到问题点,最后都是使用示波器远程协助的方式解决。前几天在济南高老板门店里,一个台湾车主的一台永源250电喷车安装ABS,所有东西都装好了,一启动ABS系统瞬间退出控制,故障灯点亮。

  车主是搞电子专业的,对这些东西是相当懂行,马上说这是电磁辐射的干扰,因为当时需要试车,确定ABS性能,所以找了块电瓶,单独给ABS系统供电,和车上的电源完全分开。但是依然是起动后就复位。车主是行家,说这个问题要用示波器来找查找故障源。

  车主虽然是电子行家,但是他不懂摩托车,看不懂摩托车波形代表的意义。知道是电磁辐射,不过抓不到点上。高老板店里的维修技师在群里发了左右两个缸的次级点火波形视频,我们告诉他左缸高压包出问题了。由于德尔福电喷系统的特殊性,日系车的高压包上去还不行。维修技师建议说取掉高压包走单缸,我们告诉他不行,一样会有电磁辐射,取掉左缸高压包起动发动机,果然是ABS又出现复位。

  随后去买了个德尔福原厂高压包上去,再启动就没有复位问题出现,路试一切正常。这个电磁辐射是如何确定的?我们是通过高压次级波形上的异常震荡来发现的。

  

 

  示波器有个最大的优势,就是任何一种波形在相同的前提条件下都有一个标准波形,我们称之为波形模板,只要出现不同于模板的波形,判定为故障状态。这个特点极大的方便了示波器的使用者,虽然你可能短时间学不会看标准模板,但是不要紧,现在网络很发达,你所需要做的就是正确的采集下来波形,其他的就交给我们。

  第二个问题,传感器信号验证方法。

  我们知道ABS系统是靠将车轮控制在抱死与未抱死的临界阶段来降低刹车距离,降低甩尾摔车的风险。作为ABS系统而言,得到车轮转动速度的信号就显得尤其重要,如果这个信号传输出了问题,就等于是没有ABS系统,变成了普通刹车状态。

  可以说整个ABS系统工作是否正常,能不能介入工作状态,完全是靠车轮上的传感器信号来决定的。这点好比摩托车电喷系统,任你多好的电喷系统,有怎么怎么样的先进功能,不好意思,曲轴位置传感器没信号出来,所有电喷系统全都要熄火停车,没有一个例外。因此在后装ABS系统的时候,车轮上传感器的信号验证是个必须要进行的安装测试工作,对客户负责,同时也是对自己的技术劳动负责。尊重你的技术,才能得到别人的尊重。

  为什么我们很强调传感器的安装角度,因为角度安装的差异,虽然通过减小间隙来满足信号强度,但同时带来了信号抗干扰能力急剧下降,看似工作正常,一旦有电磁干扰情况下,信号就会异常。这就是一定要符合安装正确方向的原因。

  我们先来看看传感器的结构原理。

  霍尔元件的两个虚线长条形霍尔感应区,安装时应与齿槽平行。齿圈的齿槽旋转,会切割霍尔元件后面的钕铁硼永磁体的磁力线,造成磁力线在齿槽处分散,在齿顶处集中,这种磁力线集中与分散现象作用于霍尔元件的两个感应区后,霍尔元件就会输出对应的电流。

  

 

  在加装传感器过程中,由于没有按照传感器内部霍尔元件的定位位置方向去准确安装,会出现安装错误或角度差异,随着角度的偏差逐步增大,霍尔感应区的磁力线通过量逐步减少,这样霍尔器件与齿圈的间隙值需要减少间隙,才能输出可以供ECU采集电路识别的电流值信号,但这种电流值的占空比将改变,并带来很多不稳定的杂波,信号的抗干扰能力变差。随着角度进一步增大到90度交叉,齿圈的转动时,霍尔元件后面的钕铁硼永磁体的磁力线被齿圈切割时,分散和集中的磁力线将不会通过霍尔感应区进行交变,造成无信号或误信号输出。

  霍尔元件在注塑体内的定位布局方向,决定着这款传感器的安装方向。一般来说,如果没有图纸规定或者数模可以识别的情况下,弯头的传感器形状,出线方向,需要与齿槽平行。直头的传感器形状,头部中心点至安装孔中心点的直线,需要和齿槽平行。但不排除很多规格的传感器,是厂家定制,内部霍尔器件的安装方向有要根据设计图纸去准确确定。

  原理来了一大堆,实际中如何测试,还要先看看霍尔的工作方式。

  现阶段广泛用于摩托车ABS系统的传感器,为主动霍尔式传感器,内部霍尔元件采用的是德国英飞凌公司的两线制电流型霍尔,基本参数如下:

  供电电源电压:DC 4.5 V ~ 20 V

  输出类型:PWM(电流)

  输出电流值:低电平5.9~8.4mA,典型值7mA。高电平11.8~16.8mA,典型值14 mA。

  换句话说,霍尔是输出电流,毫安级的微小电流给ABS控制模块,如果是电压,我们可以使用示波器直接来测试。为什么这里我们说是用示波器而不是用万用表,因为传感器输出的不是线性电信号,而是一个方波信号,万用表的采样率不够,不能正确显示电压值。这就好比用万用表去测量点火器到高压包的输出线,能测量出来多少电压?大家下来可以自己试试看。

  但是现在我们面对的是电流信号,示波器是无法直接测试电流的,只能测试电压,这个情况下,怎么保证信号的真实性,如何去验证。

  方法总比困难多,基于传感器的原理,通过数学建模和软件仿真,利用计算机我们解决了这个问题,开发出了专利产品,ABS逻辑信号检测模块,利用来验证传感器信号的真实性。当然,同样是利用示波器来显示。

  

 

  怎么使用呢这个检测模块,它上面有六条导线,粗红粗黑是电源线,分别接电瓶正负极;细红细黑分别接传感器正负极;细黄线接示波器探针正极,细蓝线接探针负极。转动车轮,轮速信号就会显示在示波器上。

  资深示波器使用者都知道电压是个结果,电流是个过程。通过检测模块把电流这个过程,转换为示波器可以显示出来的电压结果。这也是拓展使用示波器的功能。

  

 

  把电流信号转变为电压信号,利用示波器的高速采样率来还原信号。只要车轮在转动,信号波形就会连续不断的出现,这个信号和磁电式信号是有区别的,信号幅值和转速无关,是固定值。

  我们常说凡事多问几个为什么。霍尔式传感器信号检查转换麻烦,没有示波器的人根本无从下手,为什么我们不使用磁电式信号发生器。听着名字很高大上,不过你可以简单理解为触发线圈,没那么吓人的。

  磁电式传感器输出是交流电压信号,体积大,为自发电方式,一般在车速15公里以上才会输出可供采集电路识别的交流电压信号,随着车速增高,电压值越大。也就是说,低速时,输出的交流电压信号值太小,采集电路采集不到,比如我们现在汽车的ECU,采集电路的识别能力必须大于0.4V以上才能采集到信号。另外交流电压信号需要转换成方波供单片机使用,现在比较稳定的转换器芯片价格太高。还有就是磁电式传感器因为是交流电压信号,抗干扰能力更差。

  而霍尔式传感器,输出是电流信号,不受速度的形状,速度一公里和速度一百公里都是同样的信号,另外转换成方波信号的转换器性价比很好。电流信号在导线中的传输,抗干扰能力比电压信号要强很多。

  汽车系统的ABS,只有在鼓式制动器结构用磁电式传感器,而且必须使用,因为大部分这种结构的,只有制动鼓内有安装位置,这样传感器就必须对耐高温性有很好要求,霍尔式就无法解决,只有磁电式才能安装在制动鼓内。制动鼓内在长距离下坡路,可能会有150°以上的高温,霍尔式就会失效。

  所以摩托车的传感器,是综合电磁干扰能力和低速信号稳定性,以及ECU信号转换电路成本和可靠稳定性这些方面去考虑的,所以选择霍尔式的比选择磁电式的要优越的多。

  如果选用磁电的,传感器安装体积增大,安装支架复杂,抗干扰能力变差,低速信号不稳定,ECU采集电路转换器芯片价格比霍尔式的高出六倍左右。

  现在采集霍尔传感器信号的芯片,为美国TI德州仪器产品,价格约3美元。磁电式传感器信号采集电路芯片是美国ON安森美产品,价格约17美元左右。

  理论是实践的翅膀,充足的理论知识,才能让我们在摩托车维修诊断中走的更快更稳。记得是1997年的时候,曾经修过一台卧机100发动机的车,发动机状态一切正常,就是跑在路上,经常出现发动机里面发出很响的咔一声长响,象要炸开来一样,出现响声的时候吓得赶紧拉离合减速,声音马上又没有了,继续跑不了几百米又是这种突发的咔一声长响,又吓的拉离合,又好了,反反复复,没玩没了,没有固定的发作规律。当年开大箱开了不下10次,还是没有找到毛病,那个时候没有退换货,修不好就是没钱收。

  后来去翻书反反复复的看,最后一句话给出来了答案。

  这是什么故障,故障的理论是什么?下来我们看看谁能给出标准答案。

  有足足一周的时间给大家去想这个问题,卧机发动机,修的不要不要的机型,对于我们很多人来说,没修过一千台也修过八百台的机型。

  下次群语音的时候,我们一起来分享。理论的重要性。

  本届赛事的发展渊源可以追溯到23年以前,是行业里面具有公信力的赛事中最早的,没有之一。

  关于举办2018(摩友天下杯)中国摩托车诊断技术大赛暨新技术讲座的通知

  为深入贯彻学习党的十九大精神,建设知识型、技能型、创新型劳动者大军,营造劳动光荣的社会风尚和敬业风气。培育精益求精的工匠精神,弘扬尊重职业技能、尊重技能人才的良好社会氛围,从而推动我国摩托车事业的发展。

  自1995年开始,由《摩托车》杂志发起主办的全国摩托车维修技术大赛,已经成功举办了数届,得到了摩托车企业及相关行业的大力支持和关注,同时也得到了全国摩托车后市场从业人员的高度赞誉,在全国摩托车维修技术行业中有着广泛的影响。

  摩托车进入国三排放以来,随着大量新车型、新技术的不断涌现,尤其是马上面临的国四排放标准,让摩托车维修保养的观念发生着本质的变化。传统的维修理念与工艺受到了前所未有的挑战,先拆卸后诊断的落后工艺严重制约了现代维修技术的发展,直接造成了维修行业和客户维修成本难以估量的增加,严重动摇了维修行业与客户相互信任的基础。

  面对大数据、大智慧、大格局时代。为赢在未来,《摩托车》杂志与时俱进、高屋建瓴,将以往传统的摩托车维修技术大赛升级转型为摩托车诊断技术大赛,旨在改变传统维修观念,引领摩托车后市场行业走上科学化发展的道路。

  由《摩托车》杂志社主办、成都市双流区工商业联合会支持参与的“2018(摩友天下杯)中国摩托车诊断技术大赛”。定于2018年11月6日~8日,在四川省成都市举办。届时地方领导,新闻传媒将参与本次活动。

  赛事期间,我们还将同期举行后市场行业新技术研讨学习与交流,让参与者通过学习交流活动,将各项技能再上新台阶,完成从量变到质变的转化。

  一、赛事形式

  (一)本次摩托车诊断技术大赛设置理论考试(应知)和实际操作(应会)两个部分。理论考试采用闭卷方式,通过试题,考核参赛人员的诊断技术理论基础。实际操作考试分为规范操作和故障诊断分析两大部分,考核参赛人员的规范操作水平和现代诊断设备应用与故障诊断的能力。各项的分数均为100分,经最后加权积分,评出最后的名次。

  为便于广大参赛人员复习,本次赛事的理论复习题将在微信公众号、各相关网络群、网站中公布刊出。同时将在各地举办赛前辅导班,以提高参赛人员的实际操作技能。

  (二)大赛范围

  化油器型式车系的故障诊断

  电子燃油喷射系统的故障诊断

  车辆安全系统的故障诊断

  万用表、示波设备、诊断仪、电导仪、热成像仪等设备在摩托车诊断技术中的应用

  (三)本次大赛实际操作所涉及的设备包括:优利德UT系列万用表、示波设备;宙斯特MST系列综合摩托车诊断仪、蓄电池检测仪、热成像仪等。

  二、奖项设置

  (1)参赛纪念奖,凡报名参与赛事者,将获得由主办单位联合颁发的参赛荣誉证书。

  (2)设优秀奖20名,颁发优秀奖奖杯和证书。

  (3)设电气故障与机械故障单项诊断三等奖各3名,颁发单项奖奖杯与证书。

  (4)设电气故障与机械故障单项诊断二等奖各2名,颁发单项奖奖杯与证书。

  (5)设电气故障与机械故障单项诊断一等奖各1名,颁发单项奖奖杯与证书。

  (6)设三等奖3名,颁发三等奖奖杯与证书及奖金二千元。

  (7)设二等奖2名,颁发二等奖奖杯与证书及奖金四千元。

  (8)设一等奖1名,颁发一等奖奖杯与证书及奖金一万元。

  参赛选手的获奖奖项就高不就低,不可累积。

  三、报名办法及报到时间

  参赛人员请于2018年10月20日以前将赛事期间的食宿费990元,汇入赛事指定账户中。各地有行业团队组织参与的,请于此时间以前在当地组织者处报名缴费。

  报到时间:2018年11月5日

  报到地点:成都市西航港西南培训中心接待大厅(双流区腾飞二路519号)

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