o sieciach cyfrowych

Rozmowy o złączu diagnostycznym EOBD należą już do kategorii tematów bardziej zaawansowanych. Na pewno każdy z nas wie, że są pewne normy i ustalenia, na jakich pinach przesyłane są informacje, a gdzie są zasilania i masy. Mało jest tutaj miejsca na improwizację, a większość spraw regulują protokoły. Praktycy zainteresowani poznaniem międzynarodowych norm spotykają się przeważnie z trudnościami z powodu nadmiaru informacji teoretycznych, a braku podejścia praktycznego. Publikacje często podają wiadomości dla przyszłych projektantów samochodowych sieci cyfrowych. A przecież chyba więcej jest osób naprawiających sieci niż projektujących. Dlatego na łamach “Nowoczesnego Warsztatu” staramy się przybliżyć wiedzę praktyczną, mającą zastosowanie w warsztacie, a nie rozważania tzw. naukowe.

Piny 7 i 15 w złączu diagnostycznym EOBD są wykorzystywane przez standard ISO 9141. Komunikacja w tym standardzie odbywa się albo tylko jedną linią, oznaczoną jako K, albo dwiema, czyli jeszcze dodatkową linią oznaczoną literką L. Różnica między tymi liniami jest taka, że linia K służy do komunikacji dwukierunkowej, a linia L jest tylko jednokierunkowa. Dla praktyka najważniejszy jest poziom napięć. Na pinach 7 i 15 spotkamy napięcia dwunastowoltowe. Ale wcale to nie oznacza, że napięcie to ma być równe dokładnie napięciu panującemu na akumulatorze. Dopuszczona jest dosyć duża tolerancja. Mówimy o stanie wysokim, jeżeli napięcie mieści się w granicach około 8 do 16 woltów. Stan niski to napięcie od 0 do około 1 wolta. Informacje zakodowane są do postaci cyfrowych, a więc zerojedynkowych. Dlatego całe słowa składają się właśnie z napięć albo około dwunastu woltów, albo około zero woltów. Na oscyloskopie zobaczymy falę prostokątną, poza tym możemy ocenić czy fala ta jest prawidłowa, czy nie jest zakłócona lub zniekształcona. Oscyloskop służy nam do wykrawania uszkodzeń w sieciach cyfrowych, ale nie potrafi zinterpretować tych informacji, które są zakodowane w postaci cyfrowej. Do tego celu służy skaner diagnostyczny.

Miniaturyzacja elektroniki samochodowej i stosowanie wodoszczelnej galarety coraz bardziej utrudniają naprawę skomplikowanych sterowników.

Ważną informacją dla praktyków jest jeszcze oznaczenie stanu gotowości. Jest to stan oczekiwania sterownika na komunikaty i rozkazy, gotowość zinterpretowania informacji pojawiających się w sieci. Sterownik jest w stanie gotowości, jeżeli na jego wyjściu pojawi się jedynka, czyli około 12 V. Jest to też informacja dla nas, że sterownik najprawdopodobniej “żyje“. Mówimy najprawdopodobniej dlatego, bo różne są uszkodzenia i może się tak zdarzyć, że spalony sterownik będzie miał na wyjściu właśnie napięcie zasilające. Ale jest to bardzo mało prawdopodobne.
Drugie najważniejsze piny w złączu diagnostycznym EOBD to 2 i 10. Na tych pinach mamy do czynienia z siecią CAN. Jest to sieć cyfrowa znormalizowana przez ISO, która przez ostatnie lata zrobiła oszałamiającą karierę. Jest faktem, że sieć ta, stworzona przez firmę Bosch w latach osiemdziesiątych dla przemysłu motoryzacyjnego, została przyjęta i jest stosowana przez wszystkie firmy samochodowe i to nie tylko osobowe, ale i ciężarowe. Kilka najważniejszych właściwości, potrzebnych do pełnej obsługi sieci cyfrowej w samochodzie, powinni znać także warsztatowcy. Ale na początku trzeba zaznaczyć, że pod słowem “sieć CAN” nie kryje się jeden rodzaj sieci z określoną prędkością przesyłu danych i poziomem napięć. Jeżeli sterownik silnika w danym samochodzie połączony jest ze sterownikiem układu ABS i automatycznej skrzyni biegów, magistralą, czyli dwoma skręconymi przewodami, to wcale nie oznacza, że nie ma w tym samochodzie innych sieci CAN. Właściwie wszystkie sterowniki w samochodzie można by było podłączyć do jednej pary przewodów. Każdy sterownik wymieniałby się z innymi sterownikami swoimi danymi. Ale w wypadku uszkodzenia na przykład radia, które podpięte by było do tej sieci, spowodowałoby to brak możliwości jazdy takim samochodem. Dlatego, chociażby ze względów bezpieczeństwa, trzeba w samochodzie zrobić podział na to co jest ważne i mniej ważne. Na pewno sterowanie silnikiem i trakcją należą do najważniejszych spraw w pojeździe. Nazwijmy tę sieć siecią o najwyższym priorytecie. Musi być ona najszybsza i najbardziej niezawodna. Musi ona umieć przetworzyć w ciągu ułamków sekund wiele informacji, decydujących o tym czy samochód zachowa swój prawidłowy tor jazdy w sytuacji awaryjnej, czy też nie. Dlatego do takiej sieci nie można podłączyć np. ekranu video, obsługiwanego przez dzieci siedzące na tylnych fotelach. Poza tym, sieć multimedialna może być o wiele wolniejsza, a tym samym koszt jej budowy i instalacji o wiele mniejszy. W ten sposób doszliśmy do tego, że w nowoczesnym samochodzie na pewno mamy kilka rodzajów sieci CAN, np. CAN-komfortu, CAN-napędu i CAN-multimedia. Każda z tych sieci pracuje z inną prędkością przesyłu danych, które są znormalizowane przez odpowiednie normy. Możemy też się spotkać z różnym poziomem napięć występujących na przewodach. Dlatego nie możemy traktować sieci CAN jako jedność, musimy zawsze zdawać sobie sprawę, gdzie jesteśmy, jaki rodzaj sieci CAN aktualnie badamy. Na początku artykułu omawialiśmy sieć dwunastowoltową. W odróżnieniu od wyżej omawianego standardu, w sieci CAN będziemy mieli do czynienia z mniejszym napięciem i wynoszącym 5 V. Sygnały będą tak samo przebiegały w formie fali prostokątnej. Ważna jest tutaj informacja, że w sieci CAN mamy poprowadzone dwa przewody, które tworzą parę CAN-Low i CAN-High. Informacje w postaci fali prostokątnej na przewodzie CAN-Low zawierają się w przedziale od 0 V do 2,5 V, a na przewodzie CAN-High od 3,5 V do 5 V. Oba sygnały są dokładnie symetryczne. Zauważmy, że mamy pewne pasma niedopuszczalne, a mianowicie między 2,5 a 3 V. Krótko mówiąc, pojawiające się sygnały w tym zakresie nie są interpretowane przez sterowniki. Mając te informacje, możemy już przy pomocy oscyloskopu zbadać podejrzaną sieć. Jeżeli mamy błąd właśnie od tej magistrali cyfrowej, bo tak się nazywa te dwa przewody łączące sterowniki w samochodzie, to najpierw musimy zobaczyć jakie napięcia są przesyłane po tych przewodach. Pojawiająca się fala prostokątna musi być wyraźnie “kanciasta”. Nieregularne pofalowania świadczą o zakłóceniach, które mogą być przyczyną awarii.

Stanisław Mikołaj Słupski