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지난번에는 오실로스코프를 사용하여 자동차의 공기 흐름 센서 신호를 측정하는 방법에 대해 알아보았습니다. 이번에는 오실로스코프를 이용해 자동차의 산소 센서를 측정하는 방법에 대해 살펴보겠습니다.산소 센서는 λ(람다) 센서라고도 하며, 공기 흐름계 센서와 비교했을 때 둘 다 연료 분사량에 영향을 미치지만 그 역할은 다릅니다. 공기 유량계는 주로 자동차 엔진의 흡입 공기량을 제어하는 역할을 합니다. 엔진 컴퓨터는 이 신호를 바탕으로 연료 분사량을 계산하는데, 이 신호가 바로 연료 분사량을 산출하는 데 사용되는 주요 신호입니다.산소 센서는 인젝터가 연료를 분사한 후의 상태를 확인하는 데 사용됩니다. 연료가 너무 많이 분사되었는지, 아니면 적게 분사되었는지를 파악하는 것이죠. 만약 연료가 너무 많이 분사된다면, 컴퓨터는 이 신호를 바탕으로 연료 분사량을 줄입니다. 반대로 연료가 적게 분사된다면, 컴퓨터는 연료 분사량을 늘립니다. 이러한 작용은 엔진의 배기 가스를 줄이고, 엔진이 과도하게 오염되는 것을 방지하기 위한 것입니다. 자동차의 산소 센서는 일반적으로 지르코니아 산소 센서와 티타늄 산소 센서로 나뉩니다. 지르코니아 산소 센서는 전압 변화를 통해 연소 가능한 혼합기의 농도 변화를 반영하는 반면, 티타늄 산소 센서는 저항 변화를 통해 연소 가능한 혼합기의 변화를 반영합니다.초기에 사용되던 산소 센서는 배기가스로 가열되는 방식이었으며, 이러한 센서는 엔진이 시동된 후 몇 분이 지나야 작동을 시작할 수 있었습니다. 현재 대부분의 자동차는 히터가 내장된 산소 센서를 사용하는데, 이 센서 내부에는 전기 가열 소자가 있어 엔진이 시동된 후 산소 센서를 빠르게 작동 온도까지 가열할 수 있다. 오늘은 오실로스코프를 사용하여 지르코니아 산소 히터의 산소 센서 신호를 측정하는 방법을 알려드리겠습니다.아래 그림은 히터가 내장된 산소 센서입니다. 이 산소 센서에는 총 4개의 선이 있는데, 그중 검은색 선 2개는 히터 소자의 양극과 음극이며, 파란색 선은 센서 신호선이고, 흰색 선은 센서의 접지선입니다.제조업체에 따라 차이가 있으므로, 측정할 때는 관련 자료를 꼭 참고하시기 바랍니다. 오실로스코프를 이용한 측정을 통해, 산소 센서의 가열 소자와 엔진 제어 모듈(ECM)에 의한 제어 작동이 정상적으로 이루어지는지 확인할 수 있습니다. 이제 오실로스코프를 어떻게 연결하는지 설명하겠습니다. 오실로스코프의 채널 중 하나에 전류 프로브를 연결한 다음, 전류 클램프를 산소 센서의 검은색 선 중 하나에 끼워 히터의 전류 신호를 측정합니다.그림에 연결된 것은 채널 3입니다.오실로스코프의 다른 채널에 BNC-바나나 플러그 케이블을 연결한 뒤, 프로브와 어렁클을 연결합니다. 어렁클은 접지용이며, 프로브는 파란색 센서 신호선을 감지하는 데 사용됩니다.그림에 연결된 것은 채널 2입니다. 다음은 예시 파형입니다: 채널 3에 표시된 것은 히터의 전류 신호로, 이는 펄스 폭 변조(PWM) 또는 사각파 형태의 신호입니다.온도가 상승하면 히터의 임피던스가 증가한다.히터의 전압은 ECM에서 공급되는 일정한 배터리 전압입니다(즉, 그림의 1번 채널에서 측정된 값입니다). 따라서 히터의 임피던스가 증가하면 전류는 감소합니다.이 파형의 가장 중요한 특징은 전류 펄스의 높이가 아니라, 그 너비입니다.엔진의 ECM은 각 펄스의 폭을 조절함으로써 히터의 에너지를 제어합니다. 채널 2에 표시되는 것은 센서의 전압 신호로, 배기 가스 내의 산소 함량을 나타냅니다. ATO 시리즈 오실로스코프를 사용하는 경우, 자동차 설정 메뉴를 열고 측정 항목으로 ‘센서 – 산소 센서 – 지르코니아 산소(가열)’를 직접 선택하면 오실로스코프의 모든 설정이 자동으로 완료됩니다.