驴C贸mo Diagnosticar un Red CAN y qu茅 m茅todo emplear?

Informaci贸n t茅cnica

CANbus CAN (Controller Area Network) es un sistema de comunicaci贸n en serie que se utiliza en muchos veh铆culos de motor para conectar sistemas y sensores individuales, como alternativa a los telares de cables m煤ltiples convencionales.

La mayor铆a de las redes CAN de veh铆culos trabajan a una velocidad de bus de 250KB / so 500KB / s, aunque hay sistemas disponibles que operan hasta 1MHz.

El principal componente del CANbus es el controlador CAN. Este se conecta a todos los componentes (nodos) de la red a trav茅s de los cables CAN-H y CAN-L. La se帽al es diferencial, es decir, cada una de las l铆neas CAN est谩 referenciada a la otra l铆nea, no a la tierra del veh铆culo. Cada nodo de la red tiene un identificador 煤nico. Dado que las ECU en el bus est谩n conectadas en en paralelo con una resistencia de 60Ohms, todos los nodos identifican datos todo el tiempo. Un nodo solo responde cuando detecta su propio identificador. Por ejemplo, cuando la ECU del ABS env铆a el comando para activar la unidad ABS, responde en consecuencia, pero el resto de la red ignorar谩 el comando. Los nodos individuales se pueden eliminar de la red, sin afectar a los dem谩s nodos.

Dado que muchos componentes diferentes del veh铆culo pueden compartir el mismo hardware de bus, es importante que el ancho de banda CANbus disponible se asigne primero a los sistemas m谩s cr铆ticos para la seguridad. Los nodos generalmente se asignan a uno de varios niveles de prioridad. Por ejemplo, los controles PCM, ABS, AIRBAG, TCM, ESP son de suma importancia desde el punto de vista de la seguridad y se sit煤an en el CAN High, se activar谩n antes que los menos cr铆ticos. Los dispositivos de audio y navegaci贸n suelen tener una prioridad media (2), y la simple activaci贸n de la iluminaci贸n puede tener la prioridad m谩s baja (3) por lo que se localizan en el CAN Low.

Los veh铆culos m谩s recientes utilizan hasta 3 redes CAN independientes, generalmente de diferentes velocidades conectadas entre s铆 por pasarelas. Por ejemplo, las funciones de gesti贸n del motor pueden estar en un bus de alta velocidad a 500 KB/s y los sistemas de chasis se ejecutan en un bus CAN de 250 KB / s.

M茅todo de diagn贸stico

Pare realizar el correcto diagn贸stico de la RED CAN de tal modo que estamos teniendo problemas con comunicaci贸n con alguno de los modulos y/o computadoras de control pertenecientes a una red est谩ndar Bus CAN + y Bus CAN – o registra muchos c贸digos 芦U禄 ocasionados por problemas de comunicaci贸n o con el propio esc谩ner.

La informaci贸n importante que se debe de contemplar es que las redes CAN utilizan una resistencia terminal en cada extremo del par de cables trenzados del Bus CAN. En las antiguas redes CAN cada resistencia terminal era de 120 Ohms. Este par de resistencias terminales pueden hallarse en el interior de un par de m贸dulos correspondientes ubicados en los extremos del Bus o son resistencias f铆sicas que las podemos encontrar conectadas al Bus o pueden tambi茅n estar en la caja de los fusibles. Como ambas resistencias de 120 Ohms est谩n instaladas en paralelo, seg煤n la ley de Ohm, su resistencia total deber ser: 60 Ohms. Tal lectura se comprueba, con la batera desconectada, entre los pines 6 y 14 del conector OBD II y utilizando un mult铆metro en la escala de Ohms para poder medir ese valor.

La red Bus CAN se encuentra en buen estado si la resistencia total entre los pines 6 y 14 del conector DLC es 60 Ohms. Si midiera 120 Ohms, posiblemente existe un circuito abierto en el cableado o en una de las resistencias terminales. Generalmente las resistencias terminales est谩n integradas en m贸dulos correspondientes y si la medici贸n es 120 Ohms entre los pines 6 y 14 del conector DLC quiere decir que lo anterior esta sucediendo alguna aver铆a en cableado o resistencis.

Para aplicar la metodolog铆a de rastreo de circuito abierto se procede a desconectar el conector de los m贸dulos unidos la red CAN, uno por vez, para identificar alg煤n cambio en la resistencia total entre los pines 6 y 14 del conector DLC . Si la resistencia total cae a 0 Ohms, se deduce que el 煤ltimo m贸dulo desconectado esta en buenas dondiciones y el problema de circuito abierto est谩 en el otro m贸dulo o su cableado. Para asegurarse se instala una resistencia de 120 Ohms entre los pines de la red Bus CAN en el conector del m贸dulo 芦defectuoso禄 desenchufado y mido la resistencia total entre los terminales 6 y 14 del enchufe OBD II. Si ahora registro una resistencia total de 60 Ohms, confirmo que el problema se encuentra en el m贸dulo desenchufado.

Visualizaci贸n de la red CAN con Osciloscopio

Se帽al CAN detalle General

Se puede contemplar que los datos se intercambian continuamente a lo largo del CANbus, y es posible verificar que los niveles de voltaje pico a pico sean correctos y que haya una se帽al presente en ambas l铆neas CAN. CAN usa una se帽al diferencial y la se帽al en una l铆nea debe ser una imagen reflejada coincidente de los datos en la otra l铆nea. La raz贸n habitual para examinar las se帽ales CAN es cuando OBD ha indicado una falla CAN, o para verificar la conexi贸n CAN a un nodo CAN que se sospecha que est谩 defectuoso. (ECU) Se debe consultar el manual del fabricante de veh铆culos para obtener par谩metros de forma de onda precisos.

Los siguientes datos CAN se capturan en una base de tiempo mucho m谩s r谩pida y permiten ver los cambios de estado individuales. Esto permite verificar la naturaleza de imagen especular de las se帽ales y la coincidencia de los bordes.

Se帽al CAN en detalle

Para este caso se puede contemplar que las se帽ales son iguales y opuestas, y que tienen la misma amplitud. Los bordes est谩n limpios y coinciden entre s铆. Esto muestra que el CANbus est谩 habilitando la comunicaci贸n entre los nodos y la unidad de controlador CAN. Esta prueba verifica efectivamente la integridad del bus en este punto de la red CAN, y si una ECU (nodo) en particular no responde correctamente, es probable que la falla sea la propia ECU. El resto del BUS deber铆a funcionar correctamente.

Las seales CAN "montadas" en el voltaje de polarizacin
Las se帽ales CAN 芦montadas禄 en el voltaje de polarizaci贸n
Las seales CAN sin la visualizacin del voltaje de polarizacin
Las se帽ales CAN sin la visualizaci贸n del voltaje de polarizaci贸n

1. CAN Bus funcionando correctamente

En la imagen anterior se muestran las聽dos se帽ales聽de las ondas (CAN_H y CAN_L, una reflejo de la otra) y justo debajo la resta de ambas se帽ales y debe cumplir las siguientes caracter铆sticas

  1. El voltaje del cable H (High 贸聽CAN_H) ha de estar entre聽2,6 鈥 3,5V.
  2. El voltaje del cable L (Low 贸聽CAN_L) ha de estar entre聽2.3 鈥 2,5V.
  • D铆gito 鈥1鈥 (bit recesivo): 2,5V para CAN_H y CAN_L.
  • D铆gito 鈥0鈥 (bit dominante): 3,5V para CAN_H y 1,5V para CAN_L.

Ahora vuelve un momento a la imagen anterior. 驴Qu茅 es lo que ves? Exactamente eso,聽ceros y unos (se帽ales cuadradas)聽con unos voltajes concretos (seg煤n el cable) viajando por dos cables (CAN_H y CAN_L) , siendo la forma de uno el reflejo del otro (por seguridad, 驴recuerdas?). Las cosas van cuadrando. Fet茅n.

CAN Low cortocircuitado a masa/tierra

En este caso el cable聽CAN_L聽tiene un聽cortocircuito a masa, por lo que su voltaje es聽0V. Se puede observar que est谩 la se帽al de CAN_L. La se帽al en el bus de datos proviene del CAN_H, y por lo tanto la informaci贸n no deja de enviarse, pero como puede verse s贸lo se transmite a trav茅s de un cable y de forma err谩tica. (pincha en la imagen para hacerla m谩s grande)

CAN_High cortocircuitado a masa/tierra

Cuando se cortocircuita a masa el cable CAN_H su se帽al, obviamente, desaparece, cae a 0V, como en el caso anterior de CAN_L a masa.

En el cable CAN_H aparecen se帽ales picudas indicando un intento de continuar con la comunicaci贸n, pero en este caso, al contrario que cuando el CAN_L est谩 a masala comunicaci贸n de la l铆nea CAN Bus no es posible.

Las tensiones en ambos cables se encuentran reflejadas una con otra, para que聽la resta de ambas tensiones聽sea siempre un valor constante.

Este valor constante en la resta de se帽ales de los cables del CAN Bus ser谩 2V cuando se transmite informaci贸n, 0V cuando no se transmite. Es decir:

UCAN_H 鈥 UCAN_L= 2V 贸 0V en condiciones normales.

UCAN_H聽sea 0V el valor de esa resta ser铆a negativo. Y esto no lo permite el sistema.

5. Cortocircuito entre los cables CAN_H y CAN_L

Cuando se produce un聽cortocircuito entre ambos cables, el voltaje del valor ser谩 aproximadamente 2,5V. En la siguiente gr谩fica se produce el cortocircuito a los 45ms. y se muestra la resta de las se帽ales de voltaje de CAN High y CAN Low es de聽0V, 2,5-2,5V= 0V.

Cortocircuito de CAN High o CAN Low a positivo (+)

El valor del voltaje que se mostrar谩 en el cable de corto a Positivo ser谩 el voltaje de 12 o 5V en cual se est谩 haciendo corto y la informaci贸n que se sigue transmitiendo se canaliza justamente en el cable en el que no se haya producido el corto.

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