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示波器的浮地输入(新款示波器的独特功能)

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发表于 2015-6-3 16:26:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
浮地输入
转自 Steve Smith - Pico Technology

    新Picoscope4000系列的发布给我们带来了一个独特而新颖的功能,那就是浮地输入。因为这个新兴的功能无论是对于Pico公司还是对于整个汽车市场都是第一次尝试, 那么这个功能对于工程师来说到底会有什么特别的意义呢,这个新兴的功能又会给我们的日常维修和测试带来什么不一样的改变呢?

    新的浮地测试功能意味着我们新款的4000系列Picoscope不再像老款示波器一样所有的输入通道共用一个公共地。每一个输入通道都要求独立接地,并且能够被连接到相对车身地±30V的参考电压上。

    因此参考地的电压可以在相对车身地电压的±30V内(浮地 )。

    下面这个示例极好的描述了新款PICO示波器与老款在结构上的差异

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老款的4000系列各通道公用一个公共地(GROUND表示地

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新款的4000系列要求各通道单独接地

那么浮地输入会给我们工程师带来哪些好处呢?

用一个通道完成电压降测试

    我们可以将新的4000系列示波器想象成装在一个盒子里的4个独立的万用表。每一个万用表代表一个带有2根测试引线(信号和地)的一个输入通道。

    现在想一下我们是如何使用万用表来测量启动电机正极线缆的电压降的,将信号线和地线分别接到启动机电缆的两端,然后启动起动电机(此时测试的两端电压都在0V以上)。新的4000系列示波器能够用一个通道实现一模一样的测试。

    而在之前我们需要两个通道和一个数学通道通过运算用一个通道减去另一个通道的数值来获取低压降的数值。

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早先我们需要两个通道和一个数学通道 "A-B"来计算电压降

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新的4000系列就可以实现电压降测试


浮地传感器(曲轴位置)

      这里有一个很有意思的事情,那就是所有的整车厂都没有将感应式曲轴传感器接地。所以当我们测量这种布线方式的曲轴传感器的时候,我们在曲轴传感器的两条连接线上都可以看到传感器波形。

      当我们使用共地输入的示波器测量这种传感器的同时也测量相对车身地的信号时,是存在很大的风险的,这样测量可能会影响曲轴传感器的信号,产生故障代码甚至使发动机熄火。这是因为我们的测试线地线端(连接到曲轴传感器)将会在示波器内部被连接到车身地,并会因此给曲轴传感器一个车身地的参考电压。


      因为在示波器的各通道之间没有任何连接,所以浮地输入有效的阻止了这种电路之间的相互干扰。这样你就可以随意的测量多个信号都不会对浮地传感器产生任何影响,无论这些信号是参考车身地的还是参考在车身地±30V以内的电压值。

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曲轴位置与悬浮地

用一个通道测量反极性执行器

      节气门控制器就是一个将反极性功能应用到极致的汽车应用例子之一。下面这张图向我们展示了节气门电机运行的过程以及测量电压的极性在节气门从关闭到全开过程中是如何转换的。示波器测试探头跨接在节气门电机两端,并且与车身地没有相对电压,所以这种情况下其他示波器其他通道被接在车身地上将对其信号没有任何影响,也不会影响节气门的运转。

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      因为每个输入通道的参考地都是独立于其他通道的,所以我们不用再担心一定要用一个大于0V的参考地了。对于我们来说,另一个好处是我们再也不用担心因某次意外的电池反接而造成的不必要的损失了,因为示波器可以很轻松的检测到-12V的电压并显示出来(就像万用表一样)。

用一个通道测量元器件

      宽频氧传感器使用了一个测量元器件可以在传感器连接器两端产生一个450mV的电压。浮地输入允许工程师在连接这个传感器两端直接测量这个450mV的同时,也可以利用其余的输入通道进行其他的测量(比如测量燃油泵的电压)。


      如果用一个公共地输入的示波器的话,我们测量这个450mV的信号就需要使用2个通道分别接入到连接器的两端,并且都以车身地为参考电压,然后我们还需要一个数学通道来对这两个通道的数值做差来实现这个450mV信号的测量。

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公共地示波器 vs.新Picoscope4000系列浮地输入

      上图,我们可以看到一个公共地示波器用两个通道(绿色和品红色)分别测量端子1和端子5(宽屏传感器的两端)的对地(车身地)电压,比如测得的值分别是2.977V和2.519V,做差之后得到了我们想要的458mV。而我们使用浮地示波器直接测量传感器的输出端子1和端子5,我们可以直接得到一个基本一致的值450mV。

      浮地输入让我们工程师可以更加自由的,就跟使用万用表一样简单的去测量不同的电路,并且不用牺牲其他的输入通道,因此我们在享受新的测量技术的同时也扩展了我们的测量范围。





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