3 Nociones básicas multiplexado

Escuela de Ingeniería - DuocUC Valparaíso

TRANSMISIONES DE DATOS MULTIPLEXADOSTRANSMISIONES DE DATOS MULTIPLEXADOS

TDS6301TDS6301

Fundamentos de comunicaciones Fundamentos de comunicaciones digitales en vehículosdigitales en vehículos

12 Créditos | 108 Hrs. Semestrales | Requisitos: EDS530112 Créditos | 108 Hrs. Semestrales | Requisitos: EDS5301


Fundamentos de comunicaciones digitales en vehículos

Se debe tener en cuenta que en los vehículos actuales, existen dos grandes aplicaciones para las comunicaciones digitales:

•Comunicaciones internas entre dispositivos de control

•Comunicaciones externas con elementos de diagnóstico

La primera se refiere a los protocolos de comunicación interno como CAN, VAN, etc…

La segunda se refiere a los protocolos OBD, los cuales comunican un medio de diagnóstico, como scanner, con los sistemas internos del vehículo.


DIAGNÓSTICO ELECTRÓNICO ABORDO (OBD)

Definición:

•Sistema de diagnóstico integrado en la gestión del motor

•Es un programa instalado en las unidades de mando del motor.

•Vigila continuamente los componentes que intervienen en las emisiones de escape.

MIL :Malfunction Indicator Light

OBDFalla Memoria

MIL


DIAGNÓSTICO ELECTRÓNICO ABORDO

Historia:

Decreto Federal sobre Aire Limpio ( CAA )

Decreto Aire Limpio en 1963 para mejorar la calidad del aire.Enmiendas de 1970 formaron la Agencia de protección al Medio Ambiente ( EPA ) y dieron autoridad para regular la polución vehicular.

Función EPA:

•Dictar normas respecto a las emisiones de gas vehicular:“Todo vehículo debe reducir a niveles aceptables las emisiones de ciertos gases contaminantes y altamente nocivos”



Historia:

En 1990 se realiza enmienda del Decreto sobre Aire Limpio para políticas corrientes:

• Estricto control en los niveles de emisión de gases en autos, camiones y ómnibus.

• Expansión de los programas de Inspección y Mantenimiento, con pruebas mas severas.

• Atención al desarrollo de combustibles alternativos.• Estudio de motores no automotrices • Programas obligatorios para el transporte alternativo

en ciudades con alto grado de contaminación.



Historia:Consejo de Recursos Ambientales de California ( CARB ):

Después del CCA (1970) el estado de California crea el Consejo de Recursos Ambientales ( CARB ).

Función: Regular, con mayor exigencia, los niveles de emisión de gases en los vehículos vendidos en el estado.

El CARB comenzó a regular el OBD ( On Board Diagnostics ) en vehículos vendidos en California a partir de 1988.



OBD I:

Comenzó a funcionar en California, con el modelo del año1988. Los standards federales del OBD I fueron requeridos en 1994 y monitoreaban los siguientes sistemas:

• Medicion de combustible• Recirculacion de gases de combustión ( EGR )• Emisiones adicionales, relacionadas a componentes

eléctricos (PCM, Combustible)

Tratamiento de fallas:

• MIL

• Almacenamiento de información de áreas específicas



Falencias OBD I:

• No tiene estándar para medir emisiones entre diferentes marcas y modelos de vehículos.

• No detecta problemas como un convertidor catalítico descompuesto o uno que había sido removido

• No detecta fallas en el sistema de ignición o problemas de emisiones evaporativas

• MIL enciende después que ocurre una falla, pero no monitorea el deterioro progresivo de los componentes relacionados con las emisiones

• No existe estándar en los conectores para diagnóstico



OBD II Enmienda de 1990 sobre Aire Puro => CARB desarrolla pautas para el OBD II, que tuvieron efecto a partir de 1996.

OBD II genera secuencias de rutina para revisar los componentes del automóvil, en caso de fallas:

• Se enciende MIL• Se genera un código de falla que se guarda en la

memoria de la computadora de a bordo



Características OBD II:

• MIL enciende si las emisiones HC, CO o NOx exceden en 1.5 veces el nivel permitido

• ECU o CPM monitorea condiciones de componentes electrónicos y enciende MIL si los éstos fallan o si niveles de emisión exceden los limites permitidos.

• Conector de Diagnostico( DLC ) estándar incluyendo localización en el vehículo

• Normas para la industria sobre emisiones relacionadas con Códigos de Diagnostico( DTC )

• Estandarización de sistemas eléctricos, términos de componentes y acrónimos (siglas)

• Información sobre servicio, diagnostico, mantenimiento y reparación, disponible en forma abierta



Scanner para OBD II

El documento J1978 de la SAE describe los siguientes requerimientos mínimos:

• Determinación automática de la interfase de comunicación usada.

• Determinación automática y exhibición de la disponibilidad de información sobre inspección y mantenimiento.

• Exhibición de códigos de diagnostico relacionados con la emisión, datos en curso, congelado de datos e información del sensor de oxigeno.

• Borrado de los DTC, del congelado de datos y del estado de las pruebas de diagnostico.



Protocolo OBD II:

Comunicación ECU v/s Scanner establece tres protocolos básicos, cada uno con variaciones de pequeña importancia en el patrón de la comunicación con la unidad de mando y con el equipo de diagnosis.

• Mitsubishi, Nissan, Volvo, Dodge, Jeep y Chrysler aplican el protocolo ISO 9141 (comunicación Serie similar RS-232)

• General Motors utiliza el SAE J1850 VPW (anchura de pulso variable)

• Ford aplica patrones de la comunicación del SAE J1850 PWM (modulación de anchura de pulso)RS-

232



Conector OBD II:

2 - J1850 (Bus +)4 - Masa del Vehículo5 - Masa de la Señal6 - CAN High (J-2284)7 - ISO 9141-2 Línea K10 - J1850 (Bus -)14 - CAN Low (J-2284)15 - ISO 9141-2 Línea L16 - Batería +



Modos de medición en OBDII:

Permiten:

• Registrar datos para su verificación

• Extraer códigos de averías

• Borrar códigos de avería

• Realizar pruebas dinámicas de actuadores.

El software del equipo de diagnosis se encargará de presentar los datos y facilitar la comunicación.




Modo 1: Identificación de Parámetro (PID), es el acceso a datos en vivo de valores analógicos o digitales de salidas y entradas a la ECU.

Modo 2: Acceso a Cuadro de Datos Congelados. Esta es una función muy útil del OBD-II porque la ECU toma una muestra de todos los valores relacionados con las emisiones, en el momento exacto de ocurrir un fallo. De esta manera, al recuperar estos datos, se pueden conocer las condiciones exactas en las que ocurrió dicho fallo.




Modo 3: Este modo permite extraer de la memoria de la ECU todos los códigos de fallo (DTC - Data Trouble Dode) almacenados

Modo 4: Con este modo se pueden borrar todos los códigos almacenados en la PCM, incluyendo los DTCs y el cuadro de datos grabados

Modo 5: Este modo devuelve los resultados de las pruebas realizadas a los sensores de oxigeno para determinar el funcionamiento de los mismos y la eficiencia del convertidor catalítico




Modo 6: Este modo permite obtener los resultados de todas las pruebas de abordo

Modo 7: Este modo permite leer de la memoria de la ECU todos los DTCs Pendientes

Modo 8: Este modo permite realizar la prueba de actuadores. Con esta función, el mecánico puede activar y desactivar actuadores como bombas de combustible, válvula de ralentí, etc



Destellos en MIL OBDII:

• Destellos ocasionales indican averías de tipo esporádico (Soft Code)

• Cuando el testigo permanece encendido constantemente existe una avería de naturaleza seria que puede afectar a la emisión de gases o a la seguridad del vehículo. (Hard Code)

• En el supuesto que se detecte una avería muy grave susceptible de dañar el motor o afectar a la seguridad, el testigo de averías luce de manera intermitente. En este caso se deberá parar el motor



Códigos de Falla OBDII:

Ejemplo, el DTC P0131:

P – PCM0 – Controlado por SAE1 – Control de combustible / aire31 – Componente involucrado

sensor de oxigeno anterior al catalizador tiene su señal puesta a masa



Estructura del mensaje:

Estructura básica de un mensaje OBDII definido por SAE J1979, no incluye byte de control anterior al mensaje OBDII (depende protocolo PWM, VPM, 9141), ni byte adicional con información de envío o recibo de datos por el vehículo.

Cabecera

Modo PID Datos Chequéo de Redundanci

a cíclica







Modo 1: Datos en vivo de la ECU.(PID)Modo 2: Acceso a Cuadro de Datos Congelados. Modo 3: DTC almacenados (Data Trouble Code) Modo 4: Borrar códigosModo 5: Resultados pruebas sensores de oxigenoModo 6: Resultados de todas las pruebas de abordoModo 7: Leer DTCs PendientesModo 8: Prueba de actuadoresModo 9: Opcional,VIN




Número que indica que información es la requerida




Byte de error:

Para PWM y VPM es del tipo Chequéo de Redundancia Cíclica

Para protocolos ISO es un checksum byte (bit de paridad o suma de datos y almacena resultados)


Redes Multiplexadas:

CAN: Controller Area Network

Protocolo utilizado por Mercedes, BMW, Volvo, Renault, Peugeot, Citroën

VAN: Vehicle Area Network

Protocolo utilizado por Peugeot, Citroën, Renault

J1850:

Protocolo utilizado por General Motors, Chrysler y Ford

BEAN: Body Electronics Area Network

Protocolo utilizado por Toyota



CAN

CONTROLLER AREA NETWORK

CAN HS ( High Speed) Norma ISO 11898

CAN LS / FT (Low Speed / Fault Tolerance)

Norma ISO 11519-2


1980 NACIMIENTO (Robert BOSCH GmbH)

1987 PRIMEROS COMPONENTES CAN (Intel Philips)

1991 CAN Low-Speed está la norma ISO 1519-2 (estándar)

1992 MERCEDES utiliza CAN en el clase S

1993 CAN High-Speed está la norma ISO 11898 (CAN 2.0 part A estándar)

1995 Resolución sobre la norma ISO 11898 sobre el CAN extendido (CAN 2.0 part B)




Bus CAN:• El BUS permite el transporte de tramas y está formado por dos hilos de cobre, aislados de sección 0,6 mm².

• Los hilos se denominan CAN_L y CAN_H, transportan señales eléctricas en oposición de fase.

• Los dos hilos se tuercen para contradecir los parásitos emitidos por las tramas (señales eléctricas) transportadas por el bús.

CAN L

CAN H

Diferencial CAN H y CAN L

parásito



Bus CAN: Tasa de transferenciaCaudal normalizado hasta 1Mbit/sCAN HSCaudales habitualmente utilizados:

250Kbit/s (PSA RENAULT)500Kbit/s (BMW MERCEDES)

CAN LSCaudales habitualmente utilizados:100Kbit/s (FIAT)

125Kbit/s (MERCEDES)

Hasta 10 equipamientos


VAN

Vehicule Area Network

Norma ISO 11519-3



Bus VAN: Historia•85 / 86 Nacimiento

•90 VAN pasa a ser norma AFNOR R-13708

•92 Prototipos de Citroën XM

•93 Pre-series de vehículos 1.000 vehículos Citroën

•94 VAN pasa a ser norma ISO 11519-3

•95 Renault abandona VAN

•99 Primera red BSI-VAN serie XSARA y XSARA Picasso (Caja de servicio inteligente)



Bus VAN:• El BÚS permite el transporte de las tramas, está formado por dos hilos de cobre, aislados de sección 0,6 mm².

• Los dos hilos se llaman Data y Data/, transportan señales eléctricas en oposición de fase.

• Los dos hilos se tuercen para contradecir los parásitos emitieron por las tramas (señales eléctricas) transportadas por el bus.

DATA

DATA

Diferencial

DATA DATA/

parásito

Data

Data/ 4.5v

0.5v



Bus VAN:

Caudal normalizado hasta 1Mbit/s

Caudales principalmente utilizados : 62,5 y 125 Kbit/s

Carrocería Confort

Hasta 16 equipamientos


SAE-J1850

PROTOCOLO AMERICANO

SAE J1850 VPW: General Motor, Modulación por ancho de pulso variable

SAE J1850 PWM: Ford, Modulación por ancho de pulso



SAE J1850: Historia

1994 Adoptado por la Society of Automotive Engineers, (SAE) para vehículos clase B

1998 Aprobado por SAE como protocolo de comunicación de datos



SAE J1850:

• La tecnología de comunicación es similar al los protocolos anteriores

• Diferencias:– SAE J1850 PWM: Doble cable con aproximación diferencial– SAE J1850 VPW: Un cable de transmisión de datos



SAE J1850: Tasa de transferencia

SAE J1850 VPW: Baja velocidad 10.4Kb/s

SAE J1850 PWM: Alta velocidad 41.6 Kb/s

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