Что такое ацп датчика

Коды АЦП

Параметры кодов АЦП относятся к аналоговым датчикам системы управления:

• Датчик положения дроссельной заслонки
• Датчик температуры
• Датчик массового расхода воздуха
• Датчик L-зонд
• Потенциометр СО.

Физически, коды АЦП отражают напряжение, которое выдает датчик. Как правило, эти параметры используются для проверки цепей датчиков. Если возникают коды неисправности, связанные с низким или высоким уровнем сигнала такого датчика, то система управления работает по резервным режимам. При этом значение параметра, относящегося к этому датчику, выбирается либо из аварийной таблицы, либо рассчитывает по заданным формулам, например, температура охлаждающей жидкости при неисправном датчике температуры увеличивается по времени работы двигателя.

Если, при физическом изменении параметра, измеряемого датчиком, код АЦП остается величиной постоянной, то электрическая цепь подключения датчика неработоспособна.

Величины АЦП являются безразмерной величиной, но для пользователя в тестерах-сканерах их приводят к напряжению, которое выдает конкретный датчик.

Поэтому, используя код АЦП, например, с датчика L-зонд можно более наглядно оценивать работу в системе контура обратной связи по поддержанию стехиометрического состава смеси. Если датчик L-зонд неработоспособен, то код АЦП находится в диапазоне 0,4-0,7В.

Значение кода АЦП (выходное напряжение) с датчика положения дросселя может указать нижнюю границу, при котором система определяет ошибку датчика. Положению дроссельной заслонки равному нулю соответствует напряжение с датчика 0.52 В.

При включенном зажигании выходное напряжение с датчика массового расхода (код АЦП) должно равняться 1,00В.

Датчик температуры, датчик положения дроссельной заслонки, датчик массового расхода питаются напряжением 5,00В, которое выдает блок управления. Если блок управления выдает нестабильное напряжение, то показания датчиков будут меняться и поведение системы в этом случае непредсказуемо.

Всем привет)
Как же достали эти ошибки, чуть что не так сразу загорается check engine))
Попробуем разобратся ))
Что-то случается, и любимый (или нелюбимый), но все-таки — ВАЗ — тупит, дергает, и всяко делает мозг владельцу. И тогда он (мозг, конечно) начинает думать, как бы вернуть все как было. Или даже сделать лучше. И конечно, для этого выбирает пути. Описывать эти пути не буду, в общем, все сводится к получению информации с целью — починить и вымутить подешевле, или заплатить по полной, но с гарантией. И вот – ищет человек в интернете, через знакомых, в ближайших и дальних сервисах. И все диагносты что-то говорят, и все умное, или даже сверх понимания простого смертного.

Итак — инжектор ВАЗ. Вот он сломался. Если горит лампа check engine – то все довольно просто (хотя и тут могут быть «засады», но об этом потом). Так вот, горит. Считали на сервисе код – ага, неисправен датчик какой-то. Хорошо. Поменяли – помогло. ОК. Ничего нового. А если не помогло? Или check не горит, а машина «не едет»?

Короче. Если что-то не так, можно попробовать вот что.

Находим сервис, чтобы был прибор для измерения компрессии в двигателе. Ну и ясно, сканер. Квалификация диагноста не так важна (без обиды, диагносты), можно смотреть самому. Даже нужно. Ну, или не нужно, если доверяете диагносту.

В общем, если двигатель работает на холостых оборотах неровно, начинаем с механической части. Измеряем компрессию в цилиндрах. Сколько должно быть? Ну, сколько? Авторитетный механик точно знает, сколько. Но это неважно. Должно быть ровно. Почти ровно. Главное, без резких перепадов. Например, если на автомобиле установлен спортивный распредвал/ы – значения, которые покажет компрессометр, могут быть и при исправной механике значительно ниже «нормы». Или если двигатель имеет естественный износ, тоже – ниже. Но, повторюсь, без значительных перепадов значений по цилиндрам. Если компрессия неровная, основных причин тому две: недостатки шатунно-поршневой группы, например изношенные или залипшие кольца, или негерметичность клапанов головки блока цилиндров.

Тут, чтобы понять, есть простой способ. Что делать? Измерить компрессию обычным способом (сняв предварительно разъем с датчика положения коленвала, чтобы исключить подачу топлива и искрообразование). При обнаружении одного или нескольких цилиндров со сниженной компрессией через свечное отверстие залить в подозрительный цилиндр немного моторного масла (лучше использовать для этого шприц), кубов пять (5 куб. см) или около того. Итак, крутим стартер, смотрим на прибор. О, боги. Компрессия растет с добавлением масла. Ля песец. Кольца. Или еще что-то по шатунно-поршневой группе, гадать уже не надо – надо разбирать мотор, ибо требуется ремонт блока цилиндров. Не растет (компрессия при прокрутке) – клапаны (негерметичны). Светит ремонт головки блока цилиндров.

Если компрессия в цилиндрах ровная, идем дальше. Теперь по электронике.

Почему горит лампа check engine? Значит, есть ошибка, или даже несколько. Что такое ошибка? Для владельца – тревожный сигнал, время диагностики, для контроллера системы впрыска – выход значения за пределы нормы. Не надо скидывать ошибку, снимая и одевая клемму аккумулятора – ошибки даны в помощь, чтобы понять, что не так. Иногда, правда, можно и скинуть, ведь как все компьютеры, блок управления двигателем (он же контроллер ЭСУД, ЭБУ), бывает, и подвисает, и глючит. Особенно «тонкая душа» у блоков Январь (АВТЭЛ) (или Ителма) 7 версий.

В общем, если лампа check engine горит – смотрим, что причиной тому. Наиболее вероятно – датчик положения дроссельной заслонки, датчик кислорода, датчик положения коленвала, регулятор холостого хода, конечно, разных ошибок много. Простые случаи разбирать не будем. Скучно. Кстати, не забываем проверить давление в топливной системе – оч.важный момент

Бывает, что check engine не горит (а неисправность есть). И все проверили, и компрессию, и давление топлива – все. Что делать дальше? Значительный источник проблем в инжекторе ВАЗ – датчик массового расхода воздуха. ДМРВ — сокращенно. Это реально глючный датчик. И вот когда речь идет о нем, начинается битва титанов диагностики. Говорят, что расход воздуха должен быть такой-то или какой-то другой. Но. Главное, о чем почти никто не говорит – это о напряжении канала АЦП (аналого-цифрового преобразования) датчика расхода воздуха. А это важно, ибо в этом напряжении суть всего датчика. Так вот, при включенном зажигании (но незапущенном двигателе) напряжение канала АЦП ДМРВ должно быть 0,996В (вольт). И не надо мерить сопротивление, или х.з.ч. еще. АЦП. Через диагностику. И должно быть 0,996В. Меньше вряд ли бывает (по нолям, если отключен/обрыв). А вот больше — бывает часто. Например, 1,016В или еще больше, 1,035В или через шаг – дальше, 1,055В и т.д. Что это значит? Если с помощью программы для чип-тюнинга посмотреть калибровочную таблицу датчика расхода воздуха, можно увидеть, что при напряжении 0,996В расход воздуха равен 0кг/ч. С увеличением расхода воздуха растет и напряжение, т.е. датчик работает как мини электростанция, по изменению напряжения контроллер системы впрыска видит, сколько воздуха прошло, и делает свои вычисления. Таким образом, если при незаведенном двигателе напряжение канала АЦП выше 0,996В — контроллер видит расход воздуха. И не важно, значительные отклонения, или нет. Вычисления нарушаются, и готовится неправильная (несоответствующая определенному режиму работы двигателя) смесь, что приводит к проблемам, таким как рывки (в разных режимах), перерасход топлива, общее тупление и тому подобное.

Конечно, напряжение канала АЦП датчика расхода воздуха не единственный показатель его работоспособности. Бывали неоднократно случаи, когда значения сильно были не в норме, а машина все равно ехала нормально, но бывали и случаи, когда даже небольшое отклонение, например 1,016В уже давало негативный эффект. Я думаю, это как температура у человека – иногда и при высокой можно что-то делать, а иногда даже незначительное повышение ведет к очень плохому самочувствию.

ДМРВ, как известно, производит фирма Bosch. Обычно ДМРВ живет недолго на автомобилях ВАЗ. Почему-то. Есть германские датчики, и наши, по лицензии. Лучше – как почти всегда, и, к сожалению – импортные.

Убить даже исправный ДМРВ можно, например, чрезмерно заливая воздушный фильтр пониженного сопротивления («нулевик») заправочным маслом. Имейте в виду.

Еще момент: напряжение канала АЦП может быть завышено из-за неисправности контроллера системы впрыска (неверная обработка сигнала). Поэтому надо проверять и датчик, и блок управления. Правда, это бывает редко, и в основном, если контроллер старый (физически).

Почему же контроллер так редко (почти никогда, кроме, пожалуй, обрыва цепи управления) выдает ошибку по ДМРВ? Дело в том, диапазон значений этого датчика очень широк. И любые значения, лежащие в пределах диапазона, не считаются ошибочными, ну, а что искажения есть – контроллеру как-то все равно. Более того, иногда даже бывает, что контроллер грешит на другие датчики, например, выдает ошибку датчика положения коленвала, т.к. считает, что обороты двигателя не соответствуют текущему расходу воздуха.

Вот такая пертуха)))
Всем спасибо за внимание удачи на дорогах)

Что нужно для того, чтобы стать профессиональным разработчиком программ для микроконтроллеров и выйти на такой уровень мастерства, который позволит с лёгкостью найти и устроиться на работу с высокой зарплатой (средняя зарплата программиста микроконтроллеров по России на начало 2017 года составляет 80 000 рублей). Подробнее.

АПЦ – это Аналого-Цифровой Преобразователь. По английски ADC (Analog-to-Digital Converter). То есть специальное устройство, которое преобразует аналоговый сигнал в цифровой.

АЦП применяется в цифровой технике. В частности, почти все современные микроконтроллеры имеют встроенный АЦП.

Как вы уже наверняка знаете, микропроцессоры (как и компьютерные процессоры) не понимают ничего, кроме двоичных чисел. Из этого следует, что микропроцессор (который является основой любого микроконтроллера) не может напрямую обработать аналоговый сигнал.

Например, если вы создаёте программу для микроконтроллера, которая отслеживает температуру, то микропроцессор должен каким-то образом понять, что, например, напряжение 1В на его аналоговом входе соответствует температуре 10 градусов, а 5В – температуре 100 градусов (это просто пример, пока не обращайте внимание на числа).

Для того, чтобы объяснить это микропроцессору, который, как мы помним, понимает только двоичные числа, используется АЦП, который, как я уже сказал, преобразует аналоговый сигнал в двоичный код. Далее в общих чертах рассмотрим работу АЦП.

Принцип работы АЦП

Итак, мы узнали, что АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Но как он это делает?

Я не буду рассказывать, как это происходит на уровне электронных схем – это тема для электронщиков. Разработчикам же устройств на микроконтроллерах (особенно начинающим), вполне достаточно знать общий принцип работы АЦП, чтобы понимать, как будет работать создаваемое ими устройство и достаточна ли будет точность измеряемого аналогового значения.

Итак, первым делом АЦП должен преобразовать аналоговый сигнал в дискретный. Для чего это нужно?

Как вы уже знаете, аналоговый сигнал – это непрерывный сигнал. То есть такой сигнал может принимать бесконечное количество значений, и ни у какого процессора не хватит “мозгов” для обработки всех этих значений.

Поэтому первая задача АЦП – это разбить измеряемый диапазон на какое-то конечное количество значений.

Например, мы хотим измерить напряжение в диапазоне от 0 до 9 В. Допустим, нам достаточно точности в 1В. Тогда мы разбиваем этот диапазон на 10 значений и получаем, что каждому значению напряжения соответствует такое же число. То есть 0 – это 0 В, 5 – 5 В и т.п.

А как же, например, напряжение 4,3 В? Да никак. Оно просто округляется, и АЦП преобразует его в число 4. Этот простой пример отображён на рисунке ниже.

Возникает вопрос – а как измерять большие напряжения? Или как повысить точность (например, если мы хотим измерять напряжение с точностью до 0,1В)?

Расскажу и об этом, но сначала о разрядности АЦП.

Разрядность АЦП

Разрядность АЦП – это разрядность его выходного сигнала. То есть количество битов в числе, которое получается на выходе АЦП.

Например, 8-разрядный АЦП может выдать 2 8 = 256 значений – от 0 до 255 (если речь идёт о положительных числах).

Это значит, что измеряемый диапазон (сигнал на входе АЦП или на аналоговом входе микроконтроллера) мы можем разбить на 256 значений. Таким образом мы можем определить точность измеряемого значения, которую может обеспечить данный АЦП. Сделать это можно по формуле:

Где Р – это разрядность АЦП, Д – диапазон измеряемых значений, Х – точность (дискретность).

Например, если вам надо измерять напряжение в диапазоне 0. 9В, то Д = 10. А если в диапазоне -5. 15В, то Д = 21 (не забываем про ноль).

Например, если у нас 8-разрядный АЦП, и мы хотим измерять напряжение в диапазоне 0. 255В, то точность измерений будет:

256 / 2 8 = 256 / 256 = 1 В

Если же мы хотим измерять напряжение с этим же АЦП в диапазоне 0. 15В, то точность измерений будет:

16 / 2 8 = 16 / 256 = 0,0625 В

Из этого следует, что для того, чтобы повысить точность, требуется либо сузить диапазон измеряемых значений, либо повысить разрядность АЦП. Например:

256 / 212 = 256 / 4096 = 0,0625 В

То есть 12-разрядный АЦП обеспечит уже довольно высокую точность даже при измерении сигналов с относительно большим диапазоном значений.

Разумеется, измерять можно не только напряжение, но и другие физические величины – это зависит от датчика, который подключен к АЦП. Но для АЦП безразлично, что измерять. Он всего лишь преобразует аналоговый сигнал в цифровой. А о том, как получить аналоговый сигнал нужной формы на входе АЦП, должен позаботиться разработчик устройства на микроконтроллере.

АЦП микроконтроллера обычно измеряет только напряжение в диапазоне от 0 до напряжения питания микроконтроллера.

Характеристики АЦП

АЦП бывают разные, с разными характеристиками. Основная характеристика – это разрядность. Однако есть и другие. Например, вид аналогового сигнала, который можно подключать к входу АЦП.

Все эти характеристики описаны в документации на АЦП (если он выполнен в виде отдельной микросхемы) или в документации на микроконтроллер (если АЦП встроен в микроконтроллер).

Кроме разрядности, о которой мы уже говорили, можно назвать ещё несколько основных характеристик.

Least significant bit (LSB) – младший значащий разряд (МЗР). Это наименьшее входное напряжение, которое может быть измерено АЦП. Определяется по формуле:

1 LSB = Uоп / 2 Р

Где Uоп – это опорное напряжение (указывается в характеристиках АЦП). Например, при опорном напряжении 1 В и разрядности 8 бит, получим:

1 LSB = 1 / 2 8 = 1 / 256 = 0,004 В

Integral Non-linearity – интегральная нелинейность выходного кода АЦП. Понятно, что любое преобразование вносит искажения. И эта характеристика определяет нелинейность выходного значения, то есть отклонение выходного значения АЦП от идеального линейного значения. Измеряется эта характеристика в LSB.

Иными словами, эта характеристика определяет, насколько “кривой” может быть линия на графике выходного сигнала, которая в идеале должна быть прямой (см. рис.).

Абсолютная точность. Также измеряется в LSB. Иными словами, это погрешность измерения. Например, если эта характеристика равна +/- 2 LSB, а LSB = 0,05 В, то это означает, что погрешность измерений может достигать +/- 2*0,05 = +/- 0,1В.

Есть у АЦП и другие характеристики. Но для начала и этого более чем достаточно.

Подключение АЦП

Напомню, что аналоговые сигналы, в основном, бывают двух видов: токовые и напряжения. Кроме того, сигналы могут иметь стандартный диапазон значений, и нестандартный. Стандартные диапазоны значений аналоговых сигналов описаны в ГОСТах (например, ГОСТ 26.011-80 и ГОСТ Р 51841-2001). Но, если в вашем устройстве используется какой-то самодельный датчик, то сигнал может и отличаться от стандартного (хотя я советую в любых случаях выбирать какой-нибудь стандартный сигнал – для совместимости со стандартными датчиками и другими устройствами).

АЦП в основном измеряют напряжение.

Попробую рассказать о том (в общих чертах), как подключить аналоговый датчик к АЦП и как потом разобраться с теми значениями, которые будет выдавать АЦП.

Итак, допустим, что мы хотим измерять температуру в диапазоне -40…+50 градусов с помощью специального датчика со стандартным выходом 0. 1В. Допустим, что у нас есть датчик, который может измерять температуру в диапазоне -50…+150 градусов.

Если температурный датчик имеет стандартный выход, то, как правило, напряжение (или ток) на выходе датчика изменяется по линейному закону. То есть мы можем легко определить, какое напряжение будет на выходе датчика при заданной температуре.

Что такое линейный закон? Это когда диапазон значений на графике выглядит как прямая линия (см. рис.). Зная, что температура от -50 до +150 даёт на выходе датчика напряжение, изменяемое по линейному закону, мы, как я уже сказал, можем вычислить это напряжение для любого значения температуры на заданном диапазоне.

В общем, чтобы в нашем случае диапазон температур преобразовать в диапазон напряжений, нам надо каким-то образом сопоставить две шкалы, одна из которых является диапазоном температур, а другая – диапазоном напряжений.

Определить напряжение по температуре визуально можно по графику (см. рис. выше). Но микроконтроллер глаз не имеет (хотя, конечно, можно поразвлекаться и создать устройство на микроконтроллере, способное распознавать образы и определять значение температуры по напряжению на графике, но оставим эти развлечения фанатам робототехники)))

Первым делом определяем диапазон температур. Он у нас от -50 до 150, то есть 201 градус (не забываем про ноль).

А диапазон измеряемых напряжений – от 0 до 1 В.

То есть в шкалу от 0 до 1 нам надо впихнуть диапазон от 0 до 200 (всего 201).

Находим коэффициент преобразования:

К = U / Tд = 1 / 200 = 0,005 (1)

То есть при изменении температуры на 1 градус напряжение на выходе датчика будет меняться на 0,005 В. Здесь Тд – это температурный диапазон. Не значения температуры, а количество единиц измерения (в нашем случае градусов) на температурной шкале, сопоставляемой со шкалой напряжения (ноль не учитываем для упрощения, так как в диапазоне напряжений тоже есть ноль).

Проверяем характеристики АЦП микроконтроллера, который мы планируем использовать. Значение LSB не должно быть более К (более 0,005 в нашем случае, точнее, это допустимо, если вас устроит погрешность более 1 единицы измерения – более 1 градуса в нашем случае).

По сути К – это вольт на градус, то есть так мы узнали, на какое значение изменяется напряжение при изменении температуры на 1 градус.

Теперь у нас есть все необходимые данные, чтобы в программе микроконтроллера преобразовать значение на выходе АЦП в значение температуры.

Мы помним, что мы сместили диапазон температур на 50 градусов. Это надо учитывать при преобразовании значения на выходе АЦП в температуру.

А формула будет такая:

Например, если на выходе АЦП 0,5 В, то

Т = (U / К) – 50 = (0,5 / 0,005) – 50 = 100 – 50 = 50 градусов

Теперь нам надо определить дискретность, то есть желаемую точность измерений.

Как вы помните, абсолютная погрешность может составлять несколько LSB. К тому же ещё существуют нелинейные искажения, которые обычно равны 0,5 LSB. То есть общая погрешность АЦП может доходить до 2-3 LSB.

В нашем случае это:

Uп = 3 LSB * 0,005 = 0,015 В

Если в вашем случае не так всё гладко, то снова используем формулу, выведенную из (1):

Тд = Uп / K = 0,015 / 0,005 = 3

Если погрешность в 3 градуса вас устраивает, то можно ничего не менять. Ну а если нет, то придётся подобрать АЦП с большей разрядностью либо подыскать другой датчик (с другим температурным диапазоном или с другим выходным напряжением).

Например, если вам удастся найти датчик с диапазоном -40…+50, как мы и хотели, и с таким же выходом 0. 1В, то

Тогда абсолютная погрешность будет:

Тд = Uп / K = 0,015 / 0,01 = 1,5 градуса.

Это уже более-менее приемлемо. Ну а если у вас будет датчик с выходом 0. 5В (это тоже стандартный сигнал), то

А абсолютная погрешность будет:

Тд = Uп / K = 0,015 / 0,05 = 0,3 градуса.

Это уже вообще ништяк.

Но! Не забывайте, что здесь мы рассматриваем только погрешность АЦП. Но и у самого датчика тоже есть погрешность, которую также надо учитывать.

Но всё это уже из области электроники и метрологии, поэтому данную статью я здесь и закончу.

А в конце на всякий случай приведу формулу обратного преобразования температуры в напряжение: