Äventyr med oscilloskop

[Towil]

Det roliga är att avgöra om det är i verkligheten eller härhör från dålig probning.

[tronde]

Dette er fra da jeg testet Hantek-proben på bil med wasted spark system.

[G-son]

Dette er fra da jeg testet Hantek-proben på bil med wasted spark system.

Där har du precis det jag vill få fram. Det löser sig så småningom...


Lite från dagens pyssel, första testen på riktiga motorer! Först, en simpel piezosensor (i princip en mikrofon) i luftfiltret på en moped. Tomgång till vänster, gasar till i mitten, och varvar ner till höger. Intressant att det tydligt går se vilka varv motorn tänder och när den missar på tomgång, gröna prickar markerar några varv där den tänder, röda där den inte gör det.



Dagens faktiska felsökning, ett Serva 950W tvåtaktselverk utan gnista. CDI-tändsystem. Röd vågform är signalen till CDI som säger till CDIn att det är dags att ge gnista, blå är spänningen från CDI till tändspole. CDIn verkar göra sitt jobb, det kommer ju en spänningspuls till tändspolen, men ingen gnista från tändspolen. Har testat annan tändspole också utan skillnad. Alla spolar resistansmätta, inga mätvärden är uppenbart tokiga i alla fall.
Jag får som mest runt 75V (peak) från spolen som driver CDIn när jag drar hårt i startsnöret, kanske 10-20V mindre än så från CDI till tändspole. Är osäker på om 75V till CDI är rimligt på "startsnörevarvtal", är det alldeles för lågt borde det vara matarspolen som strular, är det normalt känns det mer troligt att det är CDIn som ger för klena pulser till tändspolen, kanske p.g.a. defekt kondensator.
För den som inte är bekant med denna typ av CDI-tändningar: En spole i generatorn laddar upp en kondensator på ~1 mikrofarad i CDIn till ganska hög spänning, ett par hundra volt på en motor som går. Sedan dumpas hela den laddningen snabbt genom tändspolen och ska ge en gnista från den.

[G-son]

*Dubbelpost*

[torbjorn_forsman]

Beträffande de där små tvåtaktselverken så har jag flera gånger haft tändningsproblem pga glappande flatstiftskabelskor på dem. En gång även en trasig tändspole.
Mätvärden på tändspolen (ej original, utan medelvärde av två tändspolar jag köpte på Ebay för ca 25 kr/st) :
Resistans primär 0,31 ohm
Induktans primär 35 uH
Q-värde primär 6,5
Induktans primär med kortsluten sekundär 12 uH
Q-värde primär med kortsluten sekundär 1,9
Resistans sekundär 3,15 kohm
Induktans sekundär 0,98 H
Q-värde sekundär 15
Omsättningstal ca 168

Växelströmsmätningarna är gjorda vid 10 kHz. Ovanligt låga induktanser och högt omsättningstal jämfört med andra CDI-tändspolar jag har haft att göra med.

[G-son]

Resistanssiffrorna låter bekanta (och jag har testat en annan spole utan resultat). Resten har jag nog inte grejer för att mäta tyvärr.
Samtliga kabelskor sitter stadigt, så där verkar det vara okej i alla fall.

[G-son]

Ett test av skillnaden man får utan/med ballastresistor i serie med spole, t.ex. som det brukar vara med brytartändningen på bilar.

Blått är spänning på tändspolen, rött är strömmen genom den. Använder en elektromagnet till detta test istället för tändspole (kräver inte särskilt hög ström så simplare att hantera), men en spole är en spole, grundprincipen blir samma. Den studsande spänningen i början är kontakten i strömbrytaren som studsar, inget att bry sig om idag.
Anyway. Vid tillslag går spänningen över spolen direkt upp till ca 14V och ligger stabilt där sedan. Strömmen stiger relativt långsamt till sitt max efter ~30 millisekunder.



Nu med en resistor i serie, ungefär samma resistans som spolen. Spänningen går inledningsvis upp till 14V här också, men sjunker sedan efter hand som strömmen ökar. När strömmen nått sitt max har spänningen sjunkit till halva matningsspänningen, och det tog bara halva tiden för strömmen att nå sitt max.



Så... Ballastresistorn i ett brytartändsystem har ett antal intressanta funktioner. Den gör att det tar kortare tid att "ladda upp" tändspolen, viktigt för en motor med många cylindrar som körs på högt varvtal. På låga varvtal blir det mer av en strömbegränsning och det minskar värmeutvecklingen i spolen när bara en del av matningsspänningen ligger över tändspolen, man grillar inte brytare och tändspole så lätt. Vid start när batterispänningen är ovanligt låg kopplas balllasten förbi och man får maximal styrka på gnistan trots att spänningen är långt under det normala just då.

Simpla grejer men många intressanta funktioner ändå.

[torbjorn_forsman]

Och det kan vara värt att komma ihåg att på en tändspole utan yttre förkopplingsmotstånd, ordnar man samma funktion genom att linda primärlindningen med tunnare tråd så den får högre likströmsresistans men antalet varv är detsamma.

[G-son]

Blev ytterligare lite oscilloskopsmätning på en moped medan jag slog ihjäl tid i garaget. Detta är gnistan på en moped med CDI-tändning. Toppen är när gnistan tänds, höjden representerar hur hög spänning som krävs för att gnistan ska hoppa över gnistgapet, den ganska horisontella del som följer under kanske 80 mikrosekunder sedan är den tid gnistan är tänd, det behövs inte så mycket spänning då, svängningarna som följer sedan för vara den sista energin i tändspolen som försvinner efter att gnistan slocknat.

På andra (icke CDI-) tändsystem brukar gnistan vara mycket längre, knappa millisekunden som minst. Intressanta skillnader mellan olika varianter.

[G-son]

Det dök upp en diskussion om hur många stygn per minut en viss symaskinsmodell (Husqvarna Automatic) klarade av. Hade ingen färdig mätare för det, men det gick ganska snabbt improvisera med oscilloskopet, en magnet fasttejpad på handhjulet och en spole kopplad till oscilloskopet. Varvtalet (och därmed antal stygn per minut) visas nere till höger.

[BengtER]

Måste backa tillbaka till frågan om 1x kontra 10x på proben. Det är inte för att begränsa spänningen man använder en 10x prob utan för att minska kapacitansen!!! (!!!!!) 10x probar används för att kunna mäta på snabba signaler, 200-300 MHz eller mer. Det går inte med en 1x prob för den har för hög kapacitiv belastning. 10x proben däremot ger en 10x kapacitiv spänningsdelning av probens belastning så proben kanske bara belastar med 5 pF eller så.

Sedan får man så klart en spänningsdämpning på köpet men det är inte det som är tricket så att säga. Begränsa spänningen är enkelt att göra utanför på andra sätt och det finns högspänningsprobar som har just det syftet. Då har de också bättre isolering mot jord i handtaget osv.

[Towil]

Korrekt, det är för frekvensen och det funkar till runt 500MHz sedan får man börja använda aktiva prober.

Även om man har 10x prober så ställer även jordledning till problem.

[G-son]

Sedan får man så klart en spänningsdämpning på köpet men det är inte det som är tricket så att säga. Begränsa spänningen är enkelt att göra utanför på andra sätt

Nu blir jag nyfiken och vill höra mer.

[torbjorn_forsman]

Jag skulle vilja säga att man framför allt använder 10:1 -probar när man mäter på högohmiga saker där oscilloskopets ingångsimpedans (t ex 1 Mohm // 35 pF) skulle lasta ner kretsen för mycket.

Någon större skillnad i spänningstålighet är det inte, typiskt brukar en oscilloskopingång klara 400 V (dock ofta mindre på billiga digitaloscilloskop), och en billig 10:1 -prob klarar 600 V. Däremot är det ju inget ovanligt att man behöver 10:1 -proben för att få in hela kurvan på skärmen, om t ex oscilloskopets okänsligaste inställning är 20 V/skaldel och vi har 8 skaldelar i Y-led, så kan man ju inte se en hel kurvform på mer än 160 V t-t utan vidare.

Ska man mäta på högre spänningar än 600 V mot jord (och inte vill shunta bort signal med t ex gnistgap, glimlampor eller zenerdioder), så får man börja snegla på 100:1 -probar, de brukar klara 800 V eller 2000 V. 1000:1 -probar finns som klarar uppåt 40 kV! De kan vara bra att ha om man ska mäta på t ex tändsystem eller elstängselapparater.

[BengtER]

Allt du säger stämmer men jag vill ändå påstå att huvudanledningen är höga frekvenser. Självklart kan oscilloskop användas för låga frekvenser också och görs så väldigt mycket och då handlar det kanske mest om fördelen att belasta med 10 Mohm istället för 1 Mohm. Men varför i så fall strula med att kunna välja och inte helt enkelt alltid köra med 10 Mohm? Har du lagt märke till att dyrare högfrekvensoscilloskop oftast bara har 10x probar. OBS, 10x prob, inte en fast impedans i skopet på 10 Mohm. Konstigt eller hur? Men kolla in video nr 2 ovan, den förklarar detta väldigt bra. Det är faktiskt riktigt svårt att hitta bra information om detta nu för tiden och videon ovan är en av de bästa jag sett.

Tricket med de där kondingarna är alltså att för låga frekvenser är det den resistiva spänningsdelningen som ger oss en dämpning på 10 x men vid höga är det kondensatorerna som totalt dominerar men de har samma delningsförhållande så vi får samma dämpning på höga frekvenser också! Utan dessa förvandlas proben och dess ingång till ett mycket effektivt lågpassfilter.