⦁ Introduktion
Tidligere har bilindustrien allerede overvejet yderligere funktioner, der kun er nødvendige for driften af køretøjssystemer, dog baseret på mekaniske og hydrauliske komponenter.
I årevis er der blevet udført forskning med det formål at tilføje nye funktioner, i betragtning af udviklingen af elektriske og elektroniske systemer i forhold til omkostninger og størrelse, bestemmende faktorer for udviklingen af nye bilfunktioner.
For at opfylde kravene til yderligere funktioner i bilsystemer er brugen af mikroprocessorenheder, kommunikationsnetværk og softwareudvikling imidlertid vokset. Computerområdet er blevet vigtigt og endda en differentiel faktor i udviklingen af nye produkter i bilsystemer.
Bilindustrien er en af de store fordele ved teknologi, hvilket har resulteret i vægtreduktion, informationstrafikstyring, underholdning, let diagnostik, vedligeholdelse og en bred vifte af komfort-, bekvemmeligheds- og sikkerhedsfunktioner for brugeren.
Udviklingen af elektroniske systemer i køretøjer kan opdeles i flere faser, i øjeblikket er det i den indbyggede elektronik, og hvordan den styrer eller letter de nødvendige operationer i en bil.
For at forstå, hvordan nutidens køretøjer fungerer, er viden om mekanik ikke nok. Det er nødvendigt at kende grundlæggende elektricitet, og ud fra dette, det grundlæggende i elektriske og elektroniske systemer.
CAN-bussen (Controller Area Network) eller datakommunikationsnetværket blev udviklet af det tyske firma Bosch og gjort tilgængeligt i midten af 1980'erne. Nedenstående figur viser den grundlæggende struktur af et kommunikationsnetværk.
Den første anvendelse blev udført i busser og lastbiler. I øjeblikket bruges det blandt andet i industrien, i biler, skibe og traktorer.
2- Koncepter
CAN
Control Area Network, Area Controllers Network eller Multiplexed System, som cirkulerer en masse information gennem en enkelt transmissionskanal.
BUS
Transporterer store mængder information.
Multiplexing
Det betyder at transmittere to eller flere informationer samtidigt gennem en enkelt vej, i vores tilfælde gennem kabler.
Indlejret elektronik og elektroniske arkitekturer
Udtrykket Embedded Electronics repræsenterer alle elektriske og elektroniske systemer monteret på en mobilapplikation, hvad enten det er en bil, et skib eller et fly. I mange år har bilindustrien gjort brug af elektroniske systemer til at styre de forskellige funktioner, der findes i person- og erhvervsbiler.
3- Før multipleksing
Et køretøj lanceret i 1960, som ikke var udstyret med meget tilbehør, indeholder omkring 200 meter elektriske kabler og hundredvis af forbindelser.
Fyrre år senere, i år 2000, havde et mere luksuriøst køretøj brug for omkring 2.000 meter kabler for at holde dets elektroniske systemer i gang.
Måden at forbinde temperatursensoren og de forskellige moduler, der har brug for dens information.
Bemærk, at i denne type forbindelse skal hvert modul fysisk tilsluttes temperatursensoren, det vil sige, efterhånden som antallet af tilbehør og indlejret teknologi steg, steg antallet af kabler også, og om ti år er mængden af kabler kunne forvandle bilen til et gående nøste af kabler, hvilket ville gøre det umuligt at inkludere nye teknologier.
Bilteknik ledte efter et alternativ til at ændre denne virkelighed og fandt en løsning, der på samme tid reducerede mængden af kabler, omkostningerne ved dette materiale og også øgede produktets pålidelighed og til sidst lettede diagnosen af eventuelle fejl og i systemreparation er navnet på alt dette Multiplexing.
4. Multiplexing
I bilelektronikprojekter udviklet fra multipleksing blev antallet af kabler i gennemsnit reduceret fra 2.500 til 1.000 meter i forhold til den tidligere model uden multipleksing-netværket.
Multiplexing betyder at sende to eller flere informationer samtidigt gennem en enkelt vej, i vores tilfælde gennem kabler.
Multiplexing etablerer muligheder for udvikling inden for indbygget elektronik, da dets funktionsprincip i betydelig grad eliminerer mængden af kabler, sensorer, stik og styreenheder.
Hvis man laver en analogi med internettet, skal internetbrugeren have fysiske midler (computer og forbindelse), adgang til en udbyder og også en adgangskode, kaldet en elektronisk adresse, for at søge efter information på et bestemt websted.
Så viser den forbindelsen til temperatursensoren, men denne gang i henhold til multipleksing-applikationen.
I denne konfiguration er der kun behov for en fysisk forbindelse mellem temperaturføleren og motormodulet, da temperaturinformationen vil blive gjort tilgængelig via bussen til de øvrige moduler, hvilket reducerer antallet af følere markant. og kabler.
4.1 Gateway
I et køretøj er det multipleksede netværk forbundet gennem en elektronisk central 'Gateway', som for eksempel kan være karrosserimodulet eller panelmodulet, som modtager, behandler og distribuerer netværksinformationen fra sensorer, aktuatorer og styring enheder.
Denne elektroniske switch kan sammenlignes med en internetudbyder. Informationen, der kommer fra kontrolenhederne, er kodet, det vil sige, den sammenlignes med den elektroniske adresse på internettet, som om kontrolenhederne fik adgang til informationerne fra en sensor (hjemmeside), gennem den elektroniske styreenhed (internetudbyder) og tage ansvaret for at udbrede den digitale kode (elektronisk adresse).
Kommunikationsvejene i det multipleksede netværk kan blandt andet være lavet af kobberkabler, optisk fiber, radiobølger, gennem hvilke elektriske signaler (spænding, strøm), elektromagnetiske bølger eller lys bevæger sig.
Figuren nedenfor viser detaljer om modulet med gateway-funktion.
Bemærk at i gateway-modulet, udover den positive og negative strømforsyning, der er fælles for de andre moduler, har vi også B-CAN-transceiveren til at modtage lavhastigheds-CAN-netværket og F-CAN-transceiveren til kommunikere med netværket højhastigheds CAN. Gateway-modulet gør det muligt at udveksle information mellem lav- og højhastighedsnetværk.
5. Systemudvikling
Der er mange komponenter i et køretøj, der er afhængige af information fra andre kilder for at formidle dem. Datakommunikationsnetværket giver en sikker og omkostningseffektiv forbindelse til forskellige køretøjskomponenter til at "tale" med hinanden og dele information
Mangfoldigheden af komponenter, der udveksler information med hinanden, så køretøjet med dets forskellige systemer fungerer korrekt.
⦁ Typer af arkitekturer
⦁ Centreret
Når vi analyserer visse applikationer, finder vi en enkelt ECU, der er ansvarlig for at modtage alle indgangssignaler (såsom sensorer og kommandokontakter), behandle dem og styre de respektive systemkontroludgange (såsom aktuatorer og relæer).
Logo viser strukturen af denne type forbindelse mellem komponenter.
⦁ Konventionel eller peer-to-peer
Det konventionelle kontrolsystem udføres punkt-til-punkt, det vil sige, at hvert modul skal forbindes til alle de andre moduler i køretøjet for at "tale" med hinanden og dele information. Vi præsenterer i detaljer et køretøj, der fungerer med denne form for kommunikation.
⦁ Distribueret arkitektur (bus)
Det er muligt i det samme styresystem at bruge flere indbyrdes forbundne styremoduler, der deler udførelsen af forskellige funktioner, der findes i køretøjet, mellem dem.
A viser det skematiske diagram, der repræsenterer dette arkitektoniske koncept.
6. Fordele ved distribueret arkitektur (bus)
Denne type arkitektur har flere fordele.
Bilindustrien er en af de store fordele ved teknologien, hvilket har resulteret i vægtreduktion, informationstrafikstyring, underholdning, let diagnosticering og vedligeholdelse og en bred vifte af komfort-, bekvemmeligheds- og sikkerhedsfunktioner til slutbrugeren. Figuren viser arkitekturen fordelt fra diagnosestikket, når den gateway, der forbinder til højhastigheds- (F-CAN) og lavhastigheds- (B-CAN)-netværket, fremmer udvekslingen af information mellem de forskellige moduler.
7. Netværksdetaljer Højhastigheds CAN BUS
Højhastigheds-CAN-netværket (Controller Area Network) er et godt eksempel på et datakommunikationsnetværk mellem kontrolmodulerne, der er afgørende for køretøjets drift.
Dette netværk er sammensat af to kabler sammenflettet, som vist i figuren ovenfor, tilstrækkelig konfiguration til at undgå interferens fra magnetiske felter, nødvendig beskyttelse af elektroniske komponenter, der er følsomme over for sådan interferens.
I tilfælde af reparation skal specifikationen på mindst 10 omdrejninger hver 31. cm, målt på et hvilket som helst sted langs kablernes længde, overholdes. Den udvendige diameter af flettede kabler må ikke overstige 6 mm.
End-of-line modstande
Nogle CAN-netværksarkitekturer har to modstandsblokke (terminerende eller end-of-line) med værdier på 120 ohm (eller forbundet i serie, 60+60 ohm), forbundet til netværket for at garantere den perfekte udbredelse af de elektriske signaler over netværkskablerne.
Disse modstande, en i hver ende af netværket, garanterer refleksion af signaler på databussen og korrekt funktion af CAN-netværket, hvilket eliminerer støj.
Det er muligt at foretage et hurtigt tjek af netværkets kontinuitet med en modstandsmåling mellem CAN-High (CAN-High) og CAN-Low (CAN-Low) kablerne, uden at der er spænding i netværket og styreenhederne er tilsluttet.
Modstandsmålingen mellem ben 6 (CAN – høj) og ben 14 (CAN – lav) på diagnosestikket, med den negative batteripol afbrudt, skal være cirka 60 ohm.
Introduktion af målingen udført med multimeteret på ben 6 og 14 på diagnosestikket med bussen med perfekt kontinuitet.
VIGTIG BEMÆRKNING 1: Nogle kommunikationsnetværksarkitekturer bruger ikke termineringsmodstande, derfor er det vigtigt, at teknikeren søger at vide detaljer om det køretøjssystem, der udfører diagnosen.
Kommunikationsprotokol
For at kommunikation kan finde sted mellem alle elementer i det multipleksede netværk, er det nødvendigt at generere et fælles kommunikationssprog kaldet Data Protocol.
Dataprotokollen eller kommunikationsprotokollen definerer alle datakommunikationsregler mellem udstyr. Disse regler er: transmissionstilstand (analog eller digital), kodetype, adresse, transmissionsrækkefølge, fejlfinding, informationsprioritet, blandt andre.
CAN-protokollen er en synkroniseret seriel datakommunikationsprotokol. Synkroniseringen mellem modulerne, der er tilsluttet netværket, udføres i forhold til begyndelsen af hver frame, der lanceres til det, en hændelse, der forekommer med kendte og regelmæssige tidsintervaller.
CAN-protokollen i indlejrede elektronikapplikationer kræver som forklaret et par snoede ledere, kaldet data-BUS, for at undgå forstyrrende elektromagnetisk interferens, der kommer fra selve databuskablet eller fra andre kilder i køretøjet, såsom strømkredsløb, gnister, mobiltelefon eller radio.
Hver af CAN-netværkslederne har forskellige logiske niveauer, kaldet CAN-High (CAN_High) og CAN-Low (CAN_Low), og derfor er summen af spændinger konstant til enhver tid, hvilket minimerer elektromagnetiske effekter af begge.
viser et eksempel på signaladfærd fra højhastigheds CAN Network snoede kabler.
Ifølge hvad vi ser, kan systemet antage to forskellige tilstande: Hvis forskellen mellem spændingerne mellem CAN-High og CAN-Low er lig nul, antager systemet Bit 1, og når spændingsspændingsforskellen er lig med eller større end 2 volt, antager Bit til 0 (nul).
Det er vigtigt at forstå denne driftslogik, da vi kan tjekke med et multimeter eller oscilloskop, om netværket fungerer korrekt.
For eksempel, når vi måler spændingen på ben 6 og 14, vil vi have følgende omtrentlige værdier angivet, hvilket indikerer et perfekt fungerende netværk:
Når vi observerer, ser vi, at spændingen på ben 6 (CAN-High) er højere end spændingen målt på pin 14 (CAN-Low), hvilket indikerer god netværksdrift. Husk at vi med multimeteret ikke vil være i stand til at måle netværkets øjeblikkelige spænding, da denne værdi ændrer sig hurtigt og multimeteret ikke kan følge disse variationer, er resultatet på din skærm et gennemsnit af værdierne, da det i gennemsnit yder fire mål pr. sekund.
VIGTIG BEMÆRKNING 2: Nogle systemer "vågner" eller aktiverer først netværket efter installation af scanneren i diagnosestikket, så det er vigtigt, at reparatøren kender de specifikke karakteristika for kommunikationsnetværket, der er anvendt på køretøjet der udfører analysen.
I anden del af denne artikel vil vi præsentere karakteristikaene for højhastigheds-CAN-netværkssignalet ved brug af oscilloskopet, udover at vise forskellige diagnoser af netværksfejl gennem virkelige tilfælde oplevet på værkstedet og stillet til rådighed af vores partnere.
Vi ses næste gang!!!
