Основные параметры мотортестера

Ранее мы выяснили, что мотортестер представляет собой многоканальный осциллограф. Теперь поговорим о его характеристиках.

Первый из важных параметров этого прибора – частота дискретизации. Дело в том, что в отличие от классических осциллографов, цифровые устройства не могут работать с аналоговыми (непрерывными) сигналами. Для решения этой проблемы аналоговый сигнал дискретизируется, то есть с определенной частотой, называемой частотой дискретизации, происходит фиксация значения аналогового сигнала, и затем ведется цифровая обработка полученной информации. Все сказанное поясняет следующий рисунок.  (Рис.1). 

Рис.1  Дискретизация.  

Совершенно очевидно, что чем выше частота дискретизации, тем более полную картину мы получим на выходе. Но устанавливать частоту дискретизации слишком высокой тоже нет смысла. Необходимое ее значение определяется теоремой Котельникова, которая гласит, что частота дискретизации должна быть в два раза выше максимальной частоты спектра сигнала.

Помимо частоты дискретизации, современный цифровой мотортестер  имеет еще один важный параметр – полосу пропускания. Поясним, что это такое. Для этого придется совершить небольшой экскурс в высшую математику.  
Дело в том, что любой, я это подчеркиваю, абсолютно любой сигнал (функцию) можно разложить на сумму элементарных синусоид разной частоты и амплитуды. Этот замечательный факт был доказан французским ученым Фурье. Набор синусоид, дающий в сумме исходный сигнал, принято называть спектром сигнала. Такое представление значительно облегчает анализ прохождения этого сигнала через различные устройства, его обработку, фильтрацию и т.п.  (См. рис.2).   

Рис.2  Спектр сигнала.  

Итак, любой сигнал можно представить как сумму синусоид частотой w, 2w, 3w, 4w ...nw, где n стремится к бесконечности. На самом деле частоты, стремящиеся к бесконечности, нас не интересуют, их амплитуды пренебрежимо малы. Но основная часть спектра, амплитуды которой значительны, интересует нас в полном объеме.   


Что это означает? Допустим, мы имеем прибор с полосой пропускания, значительно меньшей, чем спектр исследуемого сигнала. Это означает, что прибор исказит наш сигнал, срезав часть спектра, и на экране мы увидим совсем не то, что есть в реальности. С другой стороны, если полоса пропускания будет больше частоты дискретизации, то эти частоты зеркально отразятся в рабочем спектре. Иначе говоря, полоса пропускания мотортестера должна быть ниже частоты дискретизации. Если она будет слишком низкой, то исказится основной сигнал, но если будет больше частоты дискретизации, то сигнал исказят высокочастотные помехи. Отсюда вывод: очень важным с точки зрения достоверности отображения информации параметром мотортестера является правильный выбор соотношения полосы пропускания и частоты дискретизации.   

 


Еще один  параметр мотортестера – так называемый входной импеданс. Фактически это соединенные параллельно входное сопротивление Rвх и входная емкость Свх. Чем больше входное сопротивление и меньше входная емкость, тем меньше влияние прибора на работу цепи, к которой он подключен. Вполне достаточным считается входное сопротивление порядка 1 МОм и входная емкость 20-40 пФ.     

И наконец, еще один параметр мотортестера, как многоканального осциллографа, - количество измерительных каналов. Здесь следует отметить, что на практике чаще всего нет необходимости в очень большом количестве одновременно наблюдаемых сигналов. Вполне достаточно трех-четырех (а чаще всего двух) каналов, потребность в большем их числе при решении задач автомобильной диагностики не возникает. К тому же, частота дискретизации при включении нескольких каналов пропорционально уменьшается, ведь прибору приходится обрабатывать их одновременно.   

Существует два способа реализации многоканальности:

В первом способе перед АЦП устанавливается коммутатор, который быстро переключает каналы. Как правило это делают с частотой дискретизации, чтобы не увеличивать обьем отображаемых или пердаваемых данных.  Этот способ относительно дёшев, но имеет недостатки. Его трудене реализовать на высоких частотах, так как создаются коммутационные помехи и возможны проикновиения сигнала между каналами. Так же нужно учесть что между каналами происходит задержка сигнала, равная частоте дискретизации. Чем меньше чатсота дискретизации тем больше будет задежка. Этот режим работы показан на рисунке.

Во втором способе на каждый канал устанавливается АЦП, и коммутация происходит не аналогового сигнала а цифрового потока. Выборка сигнала происходит за один раз, по этому задержки фазы между каналами не происходит. Нет коммутационных помех. Возможна реализация более высоких частот. Недостатком является только повышенная цена реализации по сравнению с первым способом.


Подытожим все вышесказанное. Итак, мы выяснили, что самыми важными характеристиками мотортестера являются частота дискретизации и полоса пропускания, а также грамотно подобранное соотношение между ними. Полоса пропускания должна быть достаточно большой для обеспечения качественной обработки сигнала, но не должна превышать частоту дискретизации, во избежание высокочастотных помех. 
Входное сопротивление прибора должно быть достаточно высоким, а входная емкость низкой для минимизации влияния на работу исследуемой цепи. Количество одновременно работающих каналов является параметром, в общем-то, второстепенным.