Įvadas: Automobilio sudėtingumas ir elektroninės sistemos
Šiuolaikiniame automobilyje gausu sudėtingų mechanizmų, kur šimtai detalių privalo veikti kone idealiai sinchroniškai ir darniai. Vienas iš tokių „tyliųjų darbininkų“, kurie labai prisideda prie komforto ir saugumo, yra automobilio komforto blokas (arba komforto modulis) ir jį integruojanti CAN magistralė.
Daugybė saugos ir pagalbos vairuotojui sistemų - jutikliai, relės, valdikliai ir kiti elementai - reikalauja elektros energijos, signalų priėmimo, komandų siuntimo ir koordinuoto darbo. Būtent todėl šiuolaikiniuose automobiliuose naudojamos CAN kompiuterių magistralės ir specializuoti kompiuteriai, tokie kaip komforto blokas arba komforto modulis.
Kas yra CAN magistralė?
CAN magistralės istorija ir atsiradimas
Pirmąją CAN magistralę (angl. Controller Area Network) „Bosch“ sukūrė 1986 m., o po metų „Intel“ - pirmąjį CAN magistralės valdiklį. Automobilyje CAN magistralė debiutavo 1992 m. prabangiame „Mercedes S W140“ modelyje.
CAN magistralė automobilyje: esmė ir veikimas
CAN magistralė automobilyje - tai dviejų ar daugiau įrenginių sujungimas naudojant mikroprocesorines sistemas, leidžiančias perduoti informaciją ir tinkamai ją paskirstyti tarp atskirų modulių. Ji jungia visus valdymo blokus (ECU), o tai leidžia juos integruoti tarpusavyje ir pašalina daugybę problemų, kylančių dėl atskirų komponentų prijungimo. Kartu tai palengvina ir automobilio diagnostiką: automobiliuose po 2000 m. per OBD-II jungtį net įprastas vartotojas gali nuskaityti klaidų kodus, naudodamasis nebrangia diagnostikos įranga. Be CAN magistralės tai padaryti būtų gerokai sunkiau.
CAN magistralės naudojimo privalumai automobiliuose
CAN magistralės naudojimas automobiliuose suteikia keletą reikšmingų privalumų:
- Elektros sistemos supaprastinimas (kitaip automobilyje būtų kilometrai laidų).
- Galimybė pritaikyti duomenų perdavimo greitį prie specifinių atskirų įrenginių poreikių.
- Didesnis patikimumas - kuo mažiau laidų ir jungčių, tuo mažiau problemų dėl jų gedimo.
- Mažesnės automobilio gamybos sąnaudos (mažiau laidų, mažiau darbo juos montuojant, tereikia magistralę prijungti prie atskirų įrenginių).
- Galimybė naudoti šiuolaikinius kompiuterinės diagnostikos metodus.
- Didesnis atsparumas trukdžiams.
- Šiek tiek sumažėjęs automobilio svoris (keliais kilogramais).
- Galimybė automobilyje naudoti daugybę jutiklių, valdiklių, relių ir mikrokompiuterių.
Kaip veikia CAN magistralė?
Kiekvienas CAN tinkle veikiantis įrenginys yra maitinamas elektra (teigiamas polius ir įžeminimas) ir yra prijungtas prie tinklo per CAN perdavimo liniją - du susuktus priešingos įtampos elektros kabelius, kuriuose perdavimas vykdomas diferencialiniu būdu.
Duomenų perdavimo greitis
Perdavimas atliekamas tam tikru greičiu, pritaikytu atskirų įrenginių poreikiams:
- Iki 10 kb/s - to pakanka elektra valdomoms sėdynėms, elektra valdomiems veidrodėliams, langams ar centriniam užraktui.
- Iki 40 kb/s - oro kondicionavimo sistemai.
- Nuo 250 kb/s iki 1 Mb/s - toks duomenų perdavimo greitis reikalingas įrenginiams, kuriems reikia informacijos perdavimo realiuoju laiku ir leidžia nedelsiant reaguoti.
- Pavyzdys: ABS sistema, kuri nuolat renka informaciją iš kiekvieno rato sukimosi greičio jutiklių. Jei aptinkamas slydimas, sistema koreguoja ratų elgseną atitinkamai paveikdama stabdžių sistemą.
- Pavyzdys: Variklio valdymo blokas, kuris per sekundės dalis surenka duomenis iš daugybės jutiklių (įskaitant akseleratoriaus pedalo padėtį, oro srautą bei temperatūrą, išmetamųjų dujų sudėtį ir kt.) ir pagal juos koreguoja degalų įpurškimo parametrus.
- Nuo 100 kb/s iki 1 Mb/s - multimedijos įrenginiuose.
Maksimalus CAN magistralės greitis automobilyje yra maždaug 1 Mb/s, jei naudojamos iki 40 metrų dviejų laidų vytos poros (CAN high ir CAN low). Kabelių ilgiui siekiant 250 metrų, kabelio greitis sumažėja iki 250 kbit/s. Įdomu tai, kad kol prabangiuose automobiliuose išpopuliarėjo CAN magistralė, naudotų kabelių ilgis siekė net 3 km, o toks kabelių kiekis svėrė net 50 kg.
Kiekvienas prie CAN magistralės automobilyje prijungtas įrenginys turi savo nedidelį valdiklį - paprastesnį arba sudėtingesnį kompiuterį, priklausomai nuo jo funkcijos. Kiekvienas valdiklis turi savo ID (identifikavimo kodą). Informacija tarp įrenginių, prijungtų prie CAN magistralės, siunčiama žinutėmis, kurios atitinka tam tikrą šabloną. Viskas vyksta panašiai, kaip ir standartiniame kompiuteryje, naudojant nulio ir vieneto kodą (nulis - nėra impulso, vienas - elektros impulsas, per tam tikrą laikotarpį). Kiekviena per CAN magistralę siunčiama informacija turi tam tikrą prioritetą, todėl pirmiausia aptarnaujami svarbiausi moduliai. Taip sumažinama rizika, kad du vienu metu veikiantys moduliai prieštaraus arba trukdys vienas kitam.
CAN magistrale siunčiamo pranešimo struktūra
Pranešimas, siunčiamas CAN magistrale, yra struktūrizuotas taip:
- Pradinis laukas (kadro pradžia).
- Būsenos laukas (identifikatorius) - nustato tam tikros informacijos prioritetą.
- Valdymo laukas - nustato viso pranešimo struktūrą.
- Duomenų laukas - perduoda iki 64 bitų informaciją.
- CRC apsaugos laukas (angl. cyclic redundancy check field) - perduoda iki 16 bitų informacijos, reikalingos galimiems perdavimo sutrikimams kontroliuoti.
- ACK patvirtinimo laukas (angl. acknowledgment field) - naudojamas patvirtinti pranešimo gavimą.
- EOF (kadro pabaigos) pabaigos laukas.
Automobiliuose taip pat naudojamos įvairių tipų CAN magistralės jungtys su kompiuteriais ir valdikliais (tai vadinama sistemos architektūra), pvz., uždara arba linijinė.
Kas yra komforto modulis (komforto blokas)?
Paprastesnės komplektacijos automobiliuose su kuklesniu įrangos paketu dažnai naudojamas vienas pagrindinis valdymo kompiuteris, per CAN magistralę sujungtas su atskirų sistemų valdikliais. Šiuolaikiniai automobiliai, ypač aukščiausios klasės, komplektuojami su vis daugiau sistemų. Todėl naudojama sudėtingesnė architektūra, kurioje yra keli pagrindiniai kompiuteriai, atsakingi už konkrečių sistemų veikimą.
Komforto modulis (arba komforto blokas) yra atsakingas už tokių sistemų valdymą:
- Klimato kontrolė.
- Navigacija.
- Radijas, multimedija, garsiakalbiai.
- GPS lokatorius.
- Elektriniai langai.
- Elektra valdomi veidrodėliai.
- Elektra valdomos sėdynės.
- Elektra valdomas stoglangis.
- Centrinis užraktas.
- Apsaugos nuo vagystės ir įsilaužimo sistema.
- Automobilio salono apšvietimas.
- Beraktis automobilio atrakinimas.
- Nuotolinis bagažinės atidarymas arba atidarymas gestu.
- Lietaus jutiklis (kritulių daviklis).
- Indikatorių skydeliai, mygtukai, rankenėlės ir vienos bei kelių spalvų ekranai.
- Ir daugelis kitų, priklausomai nuo konkretaus automobilio įrangos.
Ryšys tarp konkrečių valdiklių (pvz., elektrinių langų valdiklio arba oro kondicionavimo valdiklio), kaip minėta, vyksta per CAN magistralę skirtingu greičiu. Daugelis vairuotojų sužino, kad jų automobilyje apskritai yra CAN magistralė, tik tada, kai sugenda komforto modulis.
Komforto modulis yra suprogramuojamas dar gamykloje ir turi iš anksto numatytas funkcijas, tinkamas konkrečiai automobilio versijai. Jei mechanikas turi diagnostinį kompiuterį ir kodus, jis gali išplėsti komforto modulio funkcijų sąrašą tam tikram automobiliui. Daugelį šių pakeitimų galite atlikti patys, naudodami nemokamas išmaniąsias programėles ir suderinamas diagnostikos sąsajas. Paprasčiausių sąsajų modelius galima įsigyti už maždaug 10-20 eurų, tačiau verta įsitikinti, ar jie tinka konkrečiam automobilio modeliui, nes CAN tinklas automobilyje gali skirtis priklausomai nuo automobilio metų arba įrangos versijos.
Komforto modulio vieta automobilyje
Komforto modulis tai įprasta plastikinė dėžutė, kurioje yra kompiuteris, prijungtas prie valdiklių per magistralę. Komforto blokui gamintojai naudoja skirtingas tvirtinimo vietas, tačiau dažniausiai jis montuojamas po prietaisų skydeliu, vairuotojo arba keleivio pusėje. Pavyzdžiui, VAG grupės automobiliuose jis dažnai yra po vairuotojo kojomis. Daugelyje automobilių jį taip pat galima rasti šalia saugiklių dėžutės, sumontuotos po prietaisų skydeliu.
Komforto modulio ir CAN magistralės gedimai
Komforto bloko ir duomenų magistralės „gyvenimas“ automobilyje nėra lengvas. Automobiliui važiuojant, o ypač nelygia danga, šie komponentai patiria smūgių, vibracijų (kurias, be ko, sukelia ir variklis), drėgmės poveikį ir labai didelius temperatūrų svyravimus. Taip pat, dėl netiesioginių veiksnių, susijusių su netinkamu tam tikrų komponentų įrengimu - pavyzdžiui, naudojant ne gamyklinį radijo imtuvą, galite sugadinti CAN magistralę. CAN magistralės remontas reikalauja aukštos kompetencijos ir nemažai techninių žinių bei prieigos prie specifinių diagnostikos programų.
Kai kuriuose automobiliuose pasitaiko ir gamintojo broko, pavyzdžiui, prasta magistralės ir komforto bloko apsauga nuo drėgmės. Vienas iš pavyzdžių galėtų būti „Peugeot 307“ modelis, ypač gamintas iki 2010 metų. Magistralės gedimas šiame automobilyje yra tipinis gedimas, todėl vairuotojai nuo to apsisaugo iš anksto, tiesiog vengdami šio modelio.
Komforto modulio arba CAN magistralės gedimo simptomai
Kokie yra komforto modulio ar atskirus valdiklius jungiančios CAN magistralės gedimo simptomai?
- Periodiškas kai kurių sistemų (pvz., centrinio užrakto ar oro kondicionavimo) išsijungimas.
- Viena ar kelios komforto moduliu valdomos sistemos neveikia - problema dažniausiai slypi sutrikusiame magistralės veikime.
- Neveikia jokia su komforto moduliu susijusi sistema - problema dažniausiai slypi modulio maitinimo šaltinyje.
- Daugėja gedimų - kas tam tikrą laiko intervalą nustoja veikti ir kitos sistemos.
- Informacija apie neegzistuojančius gedimus rodoma borto kompiuterio ekrane.
Dažniausios komforto modulio gedimo priežastys
Dėl ko gali sugesti komforto modulis?
- Ilgalaikis akumuliatoriaus atjungimas.
- Pažeistas komforto modulio maitinimo šaltinis.
- Perdegęs saugiklis, atsakingas už komforto modulio maitinimą.
- Komforto modulio komponentų pažeidimas dėl prastos apsaugos nuo drėgmės.
- Įtampos šuoliai elektros instaliacijoje.
Jei kurios nors iš aukščiau paminėtų problemų sprendimas nepadeda, specialistai išmontuoja komforto modulį.
Tipiškos CAN magistralės ir komforto bloko komponentų pažeidimo formos
Kokie tipiniai CAN magistralės ir komforto bloko komponentų pažeidimai?
- Buvo taškinių elektros ir elektroninių komponentų perdegimų.
- Buvo pažeisti elektriniai ir elektroniniai komponentai.
- Ant pagrindinės modulio plokštės yra drėgmės.
- Atsilaisvino šalto litavimo jungtys - lituotų jungčių pažeidimai dėl vibracijos.
CAN magistralės specifiniai gedimai
Kokios problemos gali būti susijusios su pačia magistrale?
- Trumpieji jungimai - į įžeminimą, į teigiamą polių, iš didelio pralaidumo magistralės į mažo pralaidumo magistralę.
- Mechaninis kabelių pažeidimas.
- Rezistorių gedimai.
- Per žema maitinimo įtampa.
Atskirų valdiklių gedimai ir išoriniai veiksniai
Taip pat specialistas turi patikrinti visus atskirų sistemų valdiklius, nes jie (ir jų komponentai) taip pat gali būti gedimo priežastimi. Gedimo priežastis gali būti ir netinkama komunikacija tarp valdiklių. Deja, už komforto modulio pažeidimus kartais atsakingi ir patys vairuotojai, kurie paveikia sistemos darbą bandydami keisti atskirų valdiklių parametrus. Kai kurie iš jų net nežino, kas yra CAN magistralė, o ką jau kalbėti apie jos remontą. Nesklandumų CAN magistralėje gali sukelti ir ne gamykliniai, prie elektros tinklo prijungti priedai, pvz., šildomi sėdynių kilimėliai, atbulinės eigos kamera ar nekokybiškas multimedijos rinkinys.
CAN Bus Properties and Troubleshooting
Komforto bloko ir CAN magistralės būklės profesionali diagnostika
Kaip profesionalai patikrina komforto bloko ir CAN magistralės būklę?
- Pirmiausia specialistas pradeda tikrinti, kurios komforto modulio funkcijos neveikia.
- Būtina turėti prieigą prie automobilio gamintojo techninės informacijos, kad būtų galima patikrinti, kur yra komforto blokas, kokiu principu veikia CAN magistralė, kur yra atitinkami laidai, kokie valdikliai prijungti prie magistralės ir kur jie yra.
- Specialistai tikrina pagrindinius, galimus pažeidimus - elektros įtampos pokyčius grandinėje, perdegusius saugiklius, fizinius kabelių pažeidimus.
- Vėliau yra nuskaitomi saugomi klaidų kodai naudojant diagnostinę įrangą.
- Testuojami elektros įtaisai (pvz., elektra valdomo lango nuleidimo ir pakėlimo mechanizmo variklį).
- Specialistai naudoja osciloskopą CAN magistralės signalams stebėti.
- Elektrikas pamatuoja elektros įtampą grandinėje.
- Yra patikrinami visi iš eilės valdikliai ir jų jungtys.
tags: #kas #yra #automobilio #komforto #blokas