Powody wprowadzenia i zalety
Z roku na rok wprowadzane do masowej produkcji pojazdy samochodowe coraz bardziej naszpikowane są elektroniką. Nawet pojazdy niższych klas wyposażane są już standardowo w różnego rodzaju układy podwyższające osiągi, ekonomikę, komfort, a przede wszystkim bezpieczeństwo jazdy. Z punktu widzenia użytkowników pojazdów ten postęp w konstruowaniu nowych rozwiązań elektronicznych przynosi teoretycznie same korzyści. Samochód staje się coraz bardziej komfortowy, a pojazdy poruszające się po drogach są znacznie bezpieczniejsze. Ich silniki i układy napędowe są coraz bardziej oszczędne i emitują znacznie mniej zanieczyszczeń do atmosfery.
Problemy z praktycznym wykorzystaniem tych wszystkich układów elektronicznych pojawiają się w chwili wystąpienia jakiegokolwiek uszkodzenia lub usterki. Już kilkanaście lat temu wstecz zdiagnozowanie usterki w jakimkolwiek układzie elektronicznym, a już w ogóle jej usunięcie czy naprawa, wymagała od przeciętnego użytkownika pojazdu znacznie wyższego niż przeciętny poziomu wiedzy w tym zakresie. Dziś, w nowych autach nawet dla fachowców z przeciętnego warsztatu niespecjalizującego się w elektronice samochodowej jest to praktycznie niemożliwe. Wszystkie stosowane obecnie w pojazdach układy mikroprocesorowe i systemy oparte na przetwarzaniu rozmaitych sygnałów i danych nie są niezależnymi od siebie samodzielnymi jednostkami. Współpracują one stale z wieloma innymi systemami, odbierają od nich w sposób ciągły cały szereg informacji, przetwarzają je i przesyłają dalej do kolejnych układów i elementów wykonawczych.
Wymusza to z kolei pojawianie się w konstrukcji pojazdu coraz to większej liczby sterowników, czujników, elementów wykonawczych, a także wyłączników i innych podzespołów. Przy tradycyjnym, stosowanym dotychczas sposobie przesyłania informacji pomiędzy poszczególnymi elementami wewnątrz pojazdu powodowałoby to wydłużenie do ogromnych rozmiarów łącznej długości przewodów elektrycznych i zwiększenie ogólnej liczby złącz. To z kolei powodowałoby narastające problemy z niezawodnością połączeń i zachowaniem prawidłowej i ciągłej komunikacji przy niesprzyjających warunkach mikroklimatycznych oddziałujących na przewody, przy wibracjach i niekorzystnych oddziaływaniach pól elektromagnetycznych. Konieczna do zastosowania zastraszająca całkowita liczba złącz oraz długość przewodów powodowałaby poza tym znaczny wzrost ciężaru całkowitego pojazdu i istotne zmniejszenie przestrzeni wewnątrz pojazdu, a co za tym idzie również i zwiększenie ceny pojazdu. W związku z tym, konstruktorzy pojazdów samochodowych zaczęli wprowadzać magistrale informacyjne, których zasada działania wcześniej znalazła zastosowanie w komputerach stacjonarnych powszechnego użytku. Magistrala danych w samochodzie jest siecią komputerową, łączącą różne urządzenia sterujące za pomocą wiązki składającej się z dwóch lub trzech przewodów. Do transmisji danych wykorzystywane mogą być zarówno przewody elektryczne, jak i światłowody. Do magistrali danych podłączone są wszystkie moduły liczące, które dostarczają do niej i pobierają z niej wszystkie sygnały i niezbędne informacje. Poprzez odpowiedni system kodowania komunikatów moduł rozpoznaje, czy informacje dostarczone do magistrali są adresowane do niego, a jeśli tak, to staje się aktywny i przetwarza otrzymane sygnały na właściwe impulsy sterujące. Dzięki zastosowaniu magistrali danych w pojeździe wszystkie urządzenia sterujące mogą jednocześnie wymieniać między sobą informacje i polecenia. W magistrali danych informacje wysłane raz przez czujnik lub urządzenie sterujące dostępne są dla wszystkich podłączonych do niej pozostałych elementów. System magistrali dodatkowo nadzoruje, czy do odbiornika docierają informacje wolne od błędów. Zdecydowanie zwiększa to niezawodność działania całego systemu.
Zastosowanie w pojazdach samochodowych magistrali danych umożliwia:
- zmniejszenie liczby złącz, a w związku z tym zwiększenie niezawodności połączeń poszczególnych wiązek przewodów;
- zmniejszenie liczby i długości całkowitej przewodów elektrycznych, a przez to i znaczne obniżenie masy pojazdu;
- wprowadzenie znacznie szybszej komunikacji pomiędzy poszczególnymi elementami układów elektronicznych;
- podwyższenie odporności na wszelkiego rodzaju zakłócenia w pracy układu;
- zwiększenie udziału przesyłanych sygnałów cyfrowych podczas wymiany danych;
- znacznie lepsze diagnozowanie układów elektronicznych.
Pierwsze dwie zalety wprowadzenia w pojazdach samochodowych magistrali przesyłania danych wpłynęły przede wszystkim na obniżenie kosztów związanych ze zbyt dużymi nakładami finansowymi, wynikającymi z liczby przewodów i złącz, a także na ograniczenie do minimum występowania trudnych do zlokalizowania usterek, związanych z brakiem przewodności i występujących sporadycznie lub tylko w pewnych sytuacjach (temperatura, wibracje). Pozostałe zalety wprowadzenia w konstrukcji pojazdów samochodowych magistrali transmisji danych są związane z podwyższeniem jakości funkcjonowania całości elektroniki w samochodzie i wynikają bezpośrednio z zastosowania uniwersalnego protokołu komunikacyjnego opartego na kodzie dwójkowym (składającym się z sygnałów o poziomie zera lub jedności). Dzięki jego wprowadzeniu do komunikacji wewnątrzpokładowej układy są znacznie bardziej odporne na wszelkiego rodzaju zakłócenia, co przy wymaganej, zwłaszcza w układach bezpieczeństwa pojazdu ciągłej i bardzo szybkiej wymianie danych ma ogromne znaczenie. Sygnały cyfrowe oparte tylko na dwóch poziomach napięć odpowiadających sygnałom logicznym “1” i “0” są praktycznie całkowicie odporne na wpływ zewnętrznych pół elektromagnetycznych, które mają charakter analogowy. Dodatkową zaletą jest również brak konieczności podwójnej zamiany sygnałów cyfrowych na analogowe, który likwiduje opóźnienia i przekłamania w przekazie danych i umożliwia przesyłanie danych w czasie rzeczywistym. System oparty na magistrali danych posiada zdolność do szczegółowego dokumentowania i przechowywania w pamięci wadliwych sygnałów. Jest to możliwe dzięki funkcji autodiagnozy. Wobec tego ewentualne wykrywanie usterek sprowadza się do odczytania danych poprzez złącze diagnostyczne, pełniące funkcję łącznika pomiędzy przyrządem diagnostycznym i centralnym modułem sterującym.
Komentarze (0)