© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

WERKPLAATS Meten aan auto-elektronica

Vanuit het autotechnisch onderwijs is wel eensaan de auto-importeurs gevraagd: “Wat moeteen beginnend monteur allemaal van de autoweten om een kundig autotechnicus te wor-den”. Het antwoord luidde als volgt: hij moet een goede algemene technische ken-

nis bezitten; hij moet een gedetailleerde, toepasbare ken-

nis bezitten van de systemen in de auto; hij moet de diagnose-apparatuur beheersen; hij moet over sleutelvaardigheid beschikken.Sleutelvaardigheid, of de kennis van het de- enmonteren, is geen eenvoudige zaak. Hoe kom ikachter het instrumentenpaneel? Hoe vervang ikde raammotor? Waar zit precies de comfort-computer? Wezenlijke vragen, waar een algeme-ne cursus geen direct antwoord op geeft. Datmoet toch vanuit het natuurlijk technisch in-zicht komen, technische trainingen en de uit-wisseling van ervaring met collega’s.Gaan we ‘diagnosestellen’, dan komen nog an-dere eigenschappen van de technicus om dehoek kijken. Belangrijk is vooral de motivatievan ‘het willen oplossen’. Het gaat dan vaakniet meer om het echte ‘sleutelwerk’ maar

meer over het lezen van handboeken, het me-ten aan systemen en technische discussies metcollega’s. Helaas lukt dat alleen wanneer er vol-doende kennis voorhanden is. De kunst van hetmeten, het doorgronden van systemen en hetniet willen opgeven, daar draait het om in dediagnosetechniek. Wil je echt graag een goedtechnicus worden, dan lukt dat eigenlijk altijd.Heb je plezier in de techniek dan wil je graagvan alles weten, of je er nu aan kunt sleutelenof niet. Aan kennis zelf zitten geen boutjes enmoertjes.Deze serie artikelen is bedoeld voor de geïnte-resseerde technicus die wat meer achtergrond-informatie wil hebben. We proberen de diagno-se-apparatuur zo snel mogelijk te koppelen aande systemen in de auto en we gaan uit van eenwerkplaats waar de meest elementaire meetap-paratuur voorhanden is. Je zult bereid moetenzijn zelf eens wat te meten en te onderzoeken.

On-board systeemtesterHet meest belangrijke testgereedschap is desysteemtester, deze sluit je aan op de diagnose-connector van de auto. De tester maakt vervol-

AMT geeft spoedcursus

Geen autotechnicus kan zich afkeren van elektronica.

Het meten aan elektrische componenten en circuits mag

niet langer het exclusieve domein zijn van de diagnose-

technicus. Helaas is elektronica voor veel mechanisch

geschoolde technici een beetje ‘eng’. Met een 10-delige

‘cursus’ praktische elektronicadiagnose proberen we

deze drempelvrees zo veel mogelijk weg te nemen. Het

oplossen van elektronische storingen moet een uitda-

ging worden voor elke technicus.

Elektronicadiagnosezonder drempelvrees

De gemotiveerde technicus kan gewapend meteen multimeter en oscilloscoop veel storingen toteen oplossing brengen. Met technisch inzicht enveel ‘doen’ kom je een heel eind. Laat de auto-elektronica je vooral niet afschrikken.

gens verbinding met één van vele computers,waarna je het wel en wee van het systeemge-bied van de betreffende computer kunt uitle-zen. Aan moderne auto’s kun je eigenlijk nietmeer zonder dit gereedschap werken.Hier ligt dan ook het eerste probleem voor hetonderwijs. Elke fabrikant heeft zijn eigen

In deze AMT starten wemet de eerste afleve-ring van de 10-deligecursus praktischeelektronicadiagnose.

1 © WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

Kennismaking met de multimeterWe starten onze praktische lessen in elektroni-cadiagnose met de multimeter, deze zijn er invele uitvoeringen. Zoals de naam al zegt kunnenwe er een groot aantal elektrische metingenmee uitvoeren. Standaard kan een multimeterspanning, stroom en weerstand meten. Digitalemultimeters bezitten vaak een scala aan moge-lijkheden. Behalve de genoemde meetgroothe-den kunnen ze soms ook temperatuur, licht-sterkte en geluidsdruk meten. Ook kunnen weer elektronicacomponenten als dioden en transi-toren mee doormeten. Of deze alleskunnersgeschikt voor ons zijn hangt af van de functiesdie we nodig hebben. Functies die we toch nooitgebruiken kunnen verwarrend werken of tenkoste gaan van de kwaliteit van de basisfuncties.Het grootste verschil tussen multimeters onder-ling is het verschil in analoge en digitale uitvoe-ring. De analoge multimeter (figuur 1) lijkt zijnlangste tijd te hebben gehad en is gevoelig voorstoten en schokken. Kortom minder geschiktvoor de reparatiewerkplaats. Toch heeft een ana-loge meter, meettechnisch gezien, een voordeel.Is er namelijk sprake van een fluctuatie in despanning, dan springen de cijfers (digits) van dedigitale multimeter alle kanten uit, terwijl despanningsverandering op een analoge meterweergegeven wordt door een naald die wat heenen weer slingert. De spanning is dan nog goedafleesbaar.

Digitale multimeterDe digitale multimeter is verkrijgbaar in diverseprijsklassen en in een groot aantal uitvoeringen.Om tot een keuze te komen is geen eenvoudigezaak. Spelen een grote nauwkeurigheid,gebruiksgemak, stootgevoeligheid, meetmoge-lijkheden en opslag van meetgegevens een roldan worden deze meters behoorlijk prijzig.Kunnen we een aantal eisen laten vallen danvinden we al betrouwbare meters onder de 100euro.Digitale meters werken met het zogenaamde‘sample and hold’-principe. De microprocessorin de meter meet het analoge signaal, digitali-seert het in een analoog/digitaalomzetter (ADC),slaat het gedigitaliseerde signaal op en/of geefthet weer op de display. Vervolgens begint hetproces opnieuw. Het is dus een continu-proces

van: meten, digitaliseren, opslaan en weergeven.In tegenstelling tot oscilloscopen kunnen multi-meters dat niet vreselijk snel. 1 tot 5 keer perseconde voor de niet al te dure meetinstrumen-ten is een gebruikelijke ‘sample’ snelheid. Nauwin verband hiermee staat de zogenaamde res-ponstijd, dat is de tijd die de meter nodig heeftom op een spanningsverandering te reageren(zie figuur 2).Digitale multimeters, vaak afgekort tot DMM,laten zich verder onderscheiden in handmatigeen automatische range-instelling. Bij de hand-matige (manual) instelling moet de gebruikerbehalve de metermode (spanning, weerstand,stroom) ook het meetbereik instellen. Dit laatstelijkt lastig maar maakt de meter meestal welsneller. Bij automatische range-instelling begintde meter bij de hoogsteinstelling en daalt danaf tot de juiste instel-ling is bereikt. Vooralbij de wat goedkopere‘automaten’ kan het

1. De analoge multime-ter is eigenlijk onge-schikt om aan auto-elektronica te meten.Hij heeft wel één voor-deel: een fluctuerendespanning is goedafleesbaar.

2. Schematische voor-stelling van een digita-le multimeter. De multi-meter meet het analo-ge signaal, digitaliseerthet in een analoog/digitaal omzetter (ADC)en stuurt het gedigita-liseerde signaal doornaar de display.

3. Een digitale multi-meter met handmatigeinstelling. Behalve demetermode (spanning,weerstand, stroom),moet de gebruiker ookhet meetbereik instel-len. Heeft de multime-ter een automatischerange-instelling dankiest deze zelf hetjuiste meetbereik.

2202001000

R1R2R3R4

Meetpennen100k

Klok

0-5V

5 x per seconde up date

Bus

ADC MemoryDisplaydriver

systeemtester, er zijn wel overeenkomsten inaan te wijzen, maar voor de details van het sto-ringzoeken heb je daar niet zoveel aan. Er zijnnatuurlijk ook goede universele systeemtesters,maar ook hier geldt het probleem van dedetails.Systeemtesters staan bekend als ‘on-board’-testers. Stellen we diagnose met behulp van eensysteemtester dan spreken we van OBD (On-Board Diagnose). OBD kunnen we onderschei-den in de OBD zoals deze door de fabrikant isuitgewerkt en de wettelijkeverplichte OBD. Inhet laatste geval spreken we van OBD2(Amerika) of EOBD (Europa). Merktesters kun-nen meestal ook in de EOBD-mode wordengezet.Naast de systeemtesters zijn er natuurlijk ook‘off-board’-meetgereedschappen, zoals de multi-meter, oscilloscoop, ampèretang, uitlaat-gastester etc. Deze kunnen worden gezien alsaanvulling voor het oplossen van elektronischeen mechanische storingen.

Interactieve apparatuurWe moeten met onze diagnose-apparatuur vlotkunnen werken, er vertrouwen in hebben enover een parate basiskennis beschikken die aan-gevuld is met gedetailleerde merkkennis.Fabrikanten zijn natuurlijk de eersten die hierover nagedacht hebben. We zien dan ooksysteemtesters verschijnen die ‘alles’ in zichhebben, de zogenaamde interactieve appara-tuur. In zo’n tester zijn geïntegreerd: het reparatiehandboek; uitleg over de werking van de componenten; het fabrikantspecifieke diagnosesysteem; het wettelijkverplichte diagnosesysteem; een oscilloscoop en een multimeter; een (internet)verbinding met de

fabrikant/importeur.Wanneer we zo’n tester aansluiten worden allecomputers uitgelezen, storingen weergegevenen wordt je vanuit de storing geleid naar hetdefecte onderdeel. Schema’s, reparatiehandlei-ding en extra metingen worden allemaal aange-reikt via het beeldscherm.De beginnend technicus die hier voor de eerstekeer mee geconfronteerd wordt slaat vaak deschrik om het hart. Hoe beheers ik dat alle-maal? Het antwoord is niet zo eenvoudig maarover het algemeen geldt: gewoon doen, speelermee en werk ermee. In het begin komt hetchaotisch over, later beginnen de puzzelstukjesvanzelf op hun plaats te vallen.Als deze artikelreeks helpt om zaken te verhel-deren waardoor je het vak beter gaat beheersenen meer plezier in je werk krijgt, dan zijn weop de goede weg.

Ep GernaatTimloto-werkgroep

www.timloto.org

© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional 2

WERKPLAATS Meten aan auto-elektronica

soms tergend lang duren voordat het ‘piepje’van de akoestische doorgang gehoord wordt.Omdat de multimeter in de werkplaats vaak inde ‘doorpiepmode’ wordt gebruikt is het zaakhierop bij aanschaf te letten. Foto 3 toont eenmultimeter met handmatige instelling.

Display en digitsDe wat goedkopere meters zijn uitgevoerd meteen zogenaamde 3 1/2 digit display, dat wil zeg-gen we treffen op de display vier digits (cijfersaan) waarvan de meest linkse maximaal een ‘1’kan worden. De uitleesnauwkeurigheid of reso-lutie van dergelijke meters is niet zo groot. Ineen 12 V-installatie valt dit echter reuze mee.Omdat we bij handmatige meters de kommaverstellen zien we vaak dat het meetbereik weer-gegeven wordt in 2, 20 en 200. De maximale dis-play-weergave is dan respectievelijk 1,999 inmeetbereik 2, 19,99 in meetbereik 20 en 199,9in meetbereik 200. De maximale waarde op dedisplay is 1999.Meten we in een 12 V-installatie dan kunnen wemet 2 cijfers achter de komma meten. Wanneerwe een dergelijke meter gebruiken bij eenbedrijfsauto dan schiet deze misschien te kort.Ga maar na: de 20 schaal gaat maar tot 19,99zodat we voor 24 V-spanningen de 200 schaalmoeten kiezen. We hebben dan maar 1 cijferachter de komma en kunnen maar op 0,1 voltnauwkeurig weergeven.Is dit bezwaarlijk, dan staat een 3 3/4 digit mul-timeter of een 4 1/2 digit multimeter tot onzebeschikking. De 3 3/4 multimeter heeft alsmaximale weergave van de meest linkse digiteen 3 en kan dan maximaal 3999 aanwijzen. De4 1/2 digit meter heeft een extra digit in de dis-play. Figuur 4 laat het verschil zien tussen deverschillende soorten displays.

Zwevende metingDigitale multimeters zijn differentiaalmeters,dat wil zeggen ze meten het spanningsverschiltussen twee meetpunten. Zetten we op de plus-meetpen 12 V en op de min-meetpen (COM) 2 Vdan zal de display 10 V aanwijzen. Aanbevolenwordt ten opzichte van de massa van het voer-tuig te meten. Het is één van de ‘tenzij-regels’.Houd je er altijd aan, tenzij...

Verder zijn er een paar zaken waar we tijdenshet meten rekening mee moeten houden. Pakmaar eens een multimeter. Stel hem in op dekleinste voltschaal, bijvoorbeeld 200mV (auto-rangemeters doen dit vanzelf). Trek de meet-snoeren wat uit elkaar en loop de werkplaatsdoor, wat geeft de display nu aan? Houd demeetpennen nu tegen elkaar aan, wat geeft dedisplay nu aan?We zien dat in de eerste situatie de display-cij-fers wat heen en weer springen en in de tweedesituatie de display stabiel is en (bijna) allemaalnullen weergeeft. De verklaring hiervoor is datals de meetpennen niet tegen elkaar aanliggen,elk meetsnoer als antenne werkt. Het verschil inopgevangen spanning wordt dan weergegeven.Tijdens het meten aan de auto kunnen we hiermee te maken krijgen. Kijk maar eens naar hetvoorbeeld in figuur 5.In de eerste situatie zal de multimeter (2V-schaal), als alles goed is, 0 V aangeven. Er is geenspanningsverschil tussen de twee punten omdatde gloeidraad van de lamp de twee meetpennenmet elkaar doorverbindt. In de tweede situatieis de schakelaar gesloten en zal de voltmeter12V (20V-schaal) aangeven. De lamp ‘soupeert’

immers de spanning geheel op. In de derde situ-atie is de gloeilamp defect, het draadje is door-gebrand. De schakelaar staat nog open. Watwijst de multimeter nu aan? Wel dat weten weniet, door de eerder genoemde antennewerking.De meetpennen pikken wat spanning op engeven het verschil weer. Het display leest nietstabiel uit, we spreken wel van een zwevendemeting. Als we dit verschijnsel kennen, kunnenwe er tijdens het meten rekening mee houden.

Betrouwbaar metenHoe betrouwbaar is de aflezing van een metereigenlijk? We moeten ons realiseren dat eenmeter altijd een inwendige weerstand heeft. Ophet moment dat we een meter aansluiten is hetcircuit niet meer hetzelfde. We hebben immerseen extra weerstand ergens parallel aan gezet.De weerstand van een digitale multimeter isbehoorlijk hoog, 1 MΩ (1000.000) is niet onge-bruikelijk. De betrouwbaarheid van de aflezinghangt sterk af van het circuit waarin we meten.Bij laagohmige circuits is de aflezing vrijwelgelijk aan de werkelijke spanning. Bij hoogohmi-ge circuits, zoals we in de elektronica tegenko-men is het andere koek.Kijk maar eens naar het voorbeeld in figuur 6.In de eerste situatie is een 12 V circuit getekendwaarin een weerstand van 100 Ω 'in serie' staatmet de voltmeter van 1000.000 Ω. De werkelijkespanning op het meetpunt bedraagt dan:1000.000/1000.100 x 12 V =11,999 V, zeg maar 12 V.In de tweede situatie is de weerstand geen 100 Ωmaar 100.000 Ω. Nu bedraagt de spanning ophet meetpunt 1000.000/1100.000 x 12 V = 10,9 V.Een ontoelaatbare afwijking. Goedkopere meterslaten vaak een lagere inwendige weerstand zienen zijn dus ongeschikt om te meten in hoogoh-mige circuits. Voor laagohmige circuits kunnenze echter goed worden gebruikt.

Meten wisselspanningHoewel het meten van wisselspanning (AC) in deautotechniek niet zoveel voor komt kunnen we

3 1/2 digit 3 3/4 digit 4 1/2 digit

4. De toegepaste display is bepalend voor de mogelijkheden en meetnauwkeurigheid van de multimeter.Belangrijk om op te letten bij de aanschaf van een multimeter. Hier zie je drie voorbeelden.

+12 Volt

V

+12 Volt

V

+12 Volt

schakelaar opengloeidraad lamp

onderbroken

schakelaaropen

schakelaargesloten

V

5. In de eerste situatie meten we 0 Volt (schake-laar open, lamp in orde), in de tweede situatie 12Volt (schakelaar gesloten, lamp brandt), in dederde situatie is de lamp defect en staat de scha-kelaar nog open. Toch wijst de multimeter geen 0Volt aan. Er is namelijk sprake van een zwevendemeting . De meetpennen werken als een soortantenne en pikken wat spanning op en geven hetverschil weer.

12 Volt 12 Volt

A B

100 Ohm 100 kOhm

VV1 Mohm 1 Mohm

minmin

6. De inwendige weerstand van de multimeter isvan grote invloed op de betrouwbaarheid van demeting. Goedkopere meters hebben vaak eenlagere inwendige weerstand en zijn dan onge-schikt om te meten in hoogohmige circuits.

3 © WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

deze meetmogelijkheid wel gebruiken voor hetmeten van bijvoorbeeld inductieve impulsgeverszoals we aantreffen bij ABS-wielsensoren en bij-voorbeeld de krukaspositiesensor. Ook hier moe-ten we met enige omzichtigheid te werk gaan.Veel meters zijn alleen goed in het meten vanzuiver sinusvorminge wisselspanningen, enmeten dan de effectieve spanning. De inductievesensor produceert geen zuiver sinusvormigespanning zodat we de afgelezen waarde wel alsvergelijking kunnen gebruiken maar niet goedals absolute waarde. Ook zien we dat de aflezingvan de AC-spanning vaak frequentie-afhankelijkis. Uiteraard worden deze meetproblemen bijduurdere meters gecompenseerd (True RMS)maar we moeten er altijd verdacht op zijn.

Geen toeters en bellenWe hebben nu een aantal algemene zakengenoemd die belangrijk zijn bij het gebruik vaneen multimeter. Digitale multimeters hebbendoor het gebruik van microcontrollers een grootscala aan extra mogelijkheden. Of die allemaaleven nuttig zijn voor de werkplaats moet je zelfbeoordelen. Vaak zitten deze extra functies in deweg en maken de bediening van de meter onno-dig gecompliceerd. Gaat het om spanningenmeten en ‘doorpiepen’ dan volstaat een eenvou-dige maar degelijke 3 1/2 digit multimeter. Voormeer gecompliceerde metingen maken we bijvoorkeur gebruik van de oscilloscoop. Wat vooralle meetinstrumenten geldt en dus ook voor demultimeter, is dat we vertrouwd moeten rakenmet de eigenschappen van de meter. Dat bete-kent veel gebruiken en veel meten. Kijk nu eens of je de volgende vragen kunt be-antwoorden of denk er in elk geval eens over na.11 Bij controle van de dynamospanning met een

digitale multimeter is door het verspringenvan de digits de spanning niet meer aflees-baar. Wat zou er aan de hand kunnen zijn?

22 Wat verstaan we onder het 'sample and hold'principe bij digitale multimeters?

33 Waarvoor wordt de akoestische doorgang vaneen multimeter gebruikt?

44 Een 3 3/4 digit multimeter wordt geschiktergeacht voor een bedrijfsauto dan een 3 1/2digit multimeter. Hoe wordt dit verklaard?

55 Wat verstaan we onder een zwevende meting?66 Hoe kunnen we aan de display zien of we

met een zwevende meting te maken hebben?77 Zo gauw we een meter op een elektrisch cir-

cuit aansluiten is het elektrische circuit niet meer hetzelfde. Waar is dat op gebaseerd?

88 Wat is het probleem wanneer we meten in hoogohmige circuits?

99 Een digitale multimeter is een differentiaal-meter. Wat verstaan we hieronder?

1100 Zoek uit welk type meter er in de werkplaatswordt gebruikt. Betrek hierin 'manual' of ‘automatisch’ en het aantal digits.

In de volgende aflevering van deze ‘cursus elektronicadiagnose’

maken we kennis met de oscilloscoop.

© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional 4