Aiheet:
- esittely
- Diagnoosi CAN-väylän signaalit alhainen / keskinopeus
- Diagnoosi CAN-väylä lähettää suuren nopeuden
- Diagnoosi yleismittarilla
Esipuhe:
Jos epäillään, että CAN-väylässä on toimintahäiriö, diagnoosi voidaan tehdä muun muassa mittaamalla johtojen jännitetasot.
CAN-väyläviestin sisällöllä ei aluksi ole merkitystä. Voimme suorittaa mittauksia CAN-väylän johtimille sekä yleismittarilla että oskilloskoopilla. Yleismittarin mittauksilla on rajoituksensa; jännitteitä mitattaessa näytetään vain keskiarvo. Yleismittari riittää rajoitetusti keskeytyksen tai oikosulun mittaamiseen. Oskilloskooppia tarvitaan jännitetasojen mittaamiseen ja sen arvioimiseen, onko signaalilla puhdas polku.
Sivulla kerrotaan, miten CAN-väyläjärjestelmä toimii ja miten viestit rakentuvat CAN-väylä. Tämä sivu keskittyy CAN-väylän mittaamiseen oskilloskooppi ja yleismittari ja mahdolliset viat ja syyt kuvataan.
Diagnoosi CAN-väylän signaalit alhainen / keskinopeus:
Kaksikanavaisella oskilloskoopilla CAN-high ja CAN-low voidaan mitata samanaikaisesti suhteessa maahan. Kahdessa alla olevassa kuvassa näkyy mukavuusväylän CAN-väyläsignaali. Tätä kutsutaan myös "matalaksi nopeudeksi" tai "keskinopeudeksi". Löydämme tämän verkon usein mukavuuselektroniikasta, esimerkiksi ovielektroniikasta, BCM:stä, ilmastointilaitteen ohjausyksiköstä ja kojetaulusta. Jännitteet ovat seuraavat:
- CAN-matala: levossa 0 volttia, aktiivinen 4 volttia;
- CAN-korkea: tyhjäkäynti 5 volttia, aktiivinen 1 voltti.
Kun asetamme molempien mittauskanavien nollaviivat samalle Y-akselin korkeudelle, signaalit sulautuvat yhteen. Siksi on suositeltavaa siirtää CAN-low:n Y-akselia ylöspäin lukemista varten. Toisessa alla olevassa kuvassa nollaviivat ovat vaihtaneet korkeutta, jotta CAN high ja low jänniteprofiilia voidaan verrata kunnolla.
Huomaa: matalan ja keskinopean CAN-verkoissa ei useinkaan ole päätevastuksia, toisin kuin nopeassa CAN-verkossa. Vioista tehdyt mittaukset ovat siksi myös erilaisia. Tämä osio näyttää mahdolliset häiriöt hitaan ja keskinopean verkossa, ja seuraava osa näyttää nopean verkon.
CAN-korkea oikosulku maahan:
CAN-korkeudessa on maadoitusoikosulku. Jos eristys on vaurioitunut, johdotus voi koskettaa koria tai ECU:ssa tapahtuu oikosulku maahan.
Alla olevassa mittauksessa näemme kanavalla B vakiojännitelinjan, joka on 0 volttia.
CAN-low oikosulussa maahan:
CAN-lowissa on maadoitus. Jos eristys on vaurioitunut, johdotus voi koskettaa koria tai ECU:ssa tapahtuu oikosulku maahan.
Alla olevassa mittauksessa näemme kanavalla A vakiojännitelinjan, joka on 0 volttia.
CAN-korkea oikosulku plus:
CAN-korkeudessa on positiivinen sulkeutuminen. Jos johtosarjan useiden johtimien eristys on vaurioitunut, johdot voivat koskettaa toisiaan tai ECU:ssa syntyy oikosulku plussaan.
Kahdessa alla olevassa mittauksessa näemme:
- Kanavan ylitys: kanavan B (punainen) jännitealuetta on lisättävä;
- Kanavalla B näemme (20 V alueella) vakiojännitelinjan, joka on yhtä suuri kuin akun jännite.
CAN-matala oikosulussa plus:
CAN-lowissa on positiivinen piiri. Jos johtosarjan useiden johtimien eristys on vaurioitunut, johdot voivat koskettaa toisiaan tai ECU:ssa syntyy oikosulku plussaan.
Kahdessa alla olevassa mittauksessa näemme:
- Kanavan ylitys: kanavan A (sininen) jännitealuetta on lisättävä;
- Kanavalla A näemme (20 V alueella) vakiojännitelinjan, joka on yhtä suuri kuin akun jännite.
CAN-high oikosulku ja CAN-low:
CAN-low muuttuu CAN-high-jänniteprofiiliksi, kun ne kytkeytyvät toisiinsa. Oikosulku CAN-high ja CAN-low välillä voi tapahtua johdotuksessa, jossa molempien CAN-väylän johtimien eristys on kulunut läpi tai ECU:n piirilevyn viasta.
Alla olevassa kuvassa näkyy kaksikanavainen mittaus, jossa CAN high ja low on oikosuljettu keskenään.
CAN-korkealla tiedonsiirto katkeaa toisinaan:
Yhteys yhden CAN-korkeuden ohjausyksikön kanssa on katkennut. Tämä ohjausyksikkö ei enää lähetä ja vastaanota tietoja CAN-highin kautta, mutta CAN-low toimii edelleen. Tämä tarkoittaa, että kommunikointi ja lukeminen pysyvät mahdollisina.
Kun asianomaisen ohjausyksikön pistoke irrotetaan, myös CAN-low-tiedot katoavat, eikä eroa CAN-high- ja CAN-low-välillä ole enää näkyvissä.
Alla olevassa kuvassa näemme, että CAN-high pysyy upotettuna jossain kohdassa, kun taas data lähetetään CAN-low-tasolla.
CAN-alhaisella tiedonsiirrolla katkeaa toisinaan:
Yhteys yhden ohjausyksikön kanssa CAN-lowissa on katkennut. Tämä ohjausyksikkö ei enää lähetä ja vastaanota tietoja CAN-low:n kautta, mutta CAN-high toimii edelleen. Tämä tarkoittaa, että kommunikointi ja lukeminen pysyvät mahdollisina.
Kun vastaavan ohjausyksikön pistoke irrotetaan, myös CAN-high-tiedot katoavat eikä eroa CAN-high- ja CAN-low-välillä ole enää näkyvissä.
Alla olevassa kuvassa näemme, että CAN-low pysyy resessiivisenä jossain kohdassa, kun taas data lähetetään CAN-high-arvolla.
Diagnoosi CAN-väylän signaalit suurella nopeudella:
ECU:t, joille suuri tiedonsiirtonopeus on erittäin tärkeä, on varustettu nopealla CAN-verkolla. Näitä ovat esimerkiksi polttomoottorin ECU, automaattivaihteisto, ABS/ESP/EBS ja turvatyynyt. Nopea verkko on aina varustettu päätevastuksilla. Viat johdotuksessa ja ECU:ssa aiheuttavat siksi myös erilaisen jänniteprofiilin, mikä voi joskus vaikeuttaa diagnosointia kuin mukavuusverkossa. Kuten aina, ongelmaton tilanne näytetään ensin ennen kuin siirrymme virheisiin.
Nopeiden verkkojen jännitteet ovat seuraavat:
- CAN-korkea: tyhjäkäynti 2,5 volttia, aktiivinen 3,5;
- CAN-low: tyhjäkäynti 2,5 volttia, aktiivinen 1,5 volttia.
Kun CAN korkea ja matala ovat molemmat 2,5 volttia, väylä on resessiivinen (levossa). Kun CAN high nousee ja CAN low laskee, väylä tulee hallitsevaksi ja muodostuu vähän. Alla olevassa kuvassa on kuvakaappaus oikeasta nopeasta CAN-väyläsignaalista.
Kun tällaista signaalia mitataan ja paljon melua on näkyvissä, on suositeltavaa irrottaa akkulaturi ajoneuvosta ja kytkeä oskilloskooppi ajoneuvon maahan (Automotive-kiikaritähtäinten takana on maadoitus) ja signaalia voidaan tehdä puhtaammaksi näytetaajuudella. Näytteenottotaajuus tasoittaa signaalia, joten jos se poikkeaa liian kauas standardiarvosta, CAN-signaali saattaa vääristää liikaa.
Selvyyden vuoksi alla olevassa kuvassa CAN-high on punainen ja CAN-low on sininen.
CAN-korkea oikosulku maahan:
CAN-korkeudessa on maadoitusoikosulku. Jos eristys on vaurioitunut, johdotus voi koskettaa koria tai ECU:ssa tapahtuu oikosulku maahan.
Alla olevasta mittauksesta näet, että CAN-high (punainen) on tasan 0 volttia, koska siinä on oikosulku maahan. CAN-low (sininen) on hieman nollaviivan yläpuolella. Kun lähennät tätä signaalia, tämä tulee entistä selkeämmäksi. Koska CAN-high on tasan 0 volttia ja CAN-low on muutaman kymmenesosan voltin korkeampi, voimme päätellä, että CAN-high on oikosulku maan kanssa.
CAN-low oikosulussa maahan:
CAN-lowissa on maadoitus. Jos eristys on vaurioitunut, johdotus voi koskettaa koria tai ECU:ssa tapahtuu oikosulku maahan.
Alla olevassa mittauksessa näemme, että CAN-low on 0 volttia. Vaikka jonkin verran melua on näkyvissä, voimme jättää sen huomiotta. CAN-low on oikosuljettu maahan. Näemme CAN-korkeajännitelinjan nousevan jatkuvasti, mutta se ei riitä kommunikoinnin aloittamiseen. Kiikarikuvasta näkyy myös, että CAN-low on aina pienempi jännite kuin CAN-high (punainen on aina hieman korkeampi kuin sininen), mikä tarkoittaa, että voimme olettaa, että CAN-low on oikosuljettu maahan.
CAN-korkea oikosulku plus:
CAN-korkeudessa on positiivinen sulkeutuminen. Jos johtosarjan useiden johtimien eristys on vaurioitunut, johdot voivat koskettaa toisiaan tai ECU:ssa syntyy oikosulku plussaan.
Alla olevassa kuvassa näkyy ilmiö, joka muistuttaa tilannetta, jossa CAN-low oikosuljettiin maahan. CAN-high (punainen) on noussut sisäiseen jännitteeseen noin 12 volttia. CAN-low (sininen) on myös lisännyt jännitettä ja yrittää edelleen kommunikoida alentamalla signaalia. Koska yhteyttä ei muodosteta, negatiiviset jännitehuiput toistuvat edelleen.
CAN-matala oikosulussa plus:
CAN-lowissa on positiivinen piiri. Jos johtosarjan useiden johtimien eristys on vaurioitunut, johdot voivat koskettaa toisiaan tai ECU:ssa syntyy oikosulku plussaan.
Alla olevassa mittauksessa näemme, että CAN-high ja CAN-low ovat noin 12 volttia. CAN-low-jännite on kuitenkin noin 200 mV korkeampi kuin CAN-high. CAN-low on nostanut CAN-highin mukanaan. Tämä osoittaa, että CAN-low on oikosulussa plussan kanssa.
CAN-high oikosulku ja CAN-low:
CAN-low muuttuu CAN-high-jänniteprofiiliksi, kun ne kytkeytyvät toisiinsa. Oikosulku CAN-high ja CAN-low välillä voi tapahtua johdotuksessa, jossa molempien CAN-väylän johtimien eristys on kulunut läpi tai ECU:n piirilevyn viasta.
Alla olevassa kuvassa näkyy kaksikanavainen mittaus, jossa CAN-high ja CAN-low on oikosuljettu keskenään. Molempien kanavien jännite on 2,5 volttia.
Diagnoosi yleismittarilla:
CAN-väylän jännitetasojen mittaaminen yleismittarilla ei ole viisasta. Yleismittari näyttää keskiarvoja monilla vaihtelevilla jännitteillä, joten oikeaa diagnoosia ei voida tehdä. Jännitteiden mittaamiseen on käytettävä oskilloskooppia.
Voimme käyttää yleismittaria mittaamaan (vain) nopean CAN-verkon, jossa on päätevastukset, resistanssit. Alla olevat mittaukset osoittavat ohmisen resistanssin kolmessa eri tilanteessa: oikein toimiva järjestelmä, avoin johto ja oikosulku CAN-high- ja CAN-low-arvojen välillä. Matalan/keskitason (mukavuus) verkossa päätevastuksia käytetään harvoin, eikä näitä mittauksia voida suorittaa.
Häiriötön:
Sivulla CAN-väylä on kuvattu, että verkossa on kaksi päätevastusta. Päätevastusten molempien resistanssi on 120 ohmia. Ongelmattomassa järjestelmässä mittaamme 60 ohmin korvaavan resistanssin välillä CAN-high ja CAN-low.
Huomaa: voimme mitata tämän vain, jos kaikkien ohjausyksiköiden virransyöttö on katkaistu!
Keskeytys:
Jos CAN-korkea- tai CAN-matala-johtimessa tulee katkos, emme enää mittaa 60 ohmin vaihtoresistanssia. Kuvassa mitataan vain vastuksen R2 arvo (120 ohmia).
Oikosulku:
Tilanteessa, jossa CAN-väylän johdot kytkeytyvät toisiinsa (eli ovat oikosulussa keskenään), mittaamme resistanssiarvon noin 0 ohmia.
Seuraavan vian aikana molemmat CAN-johdot katkeavat. Bussissa tulee nyt olemaan paljon häiriöitä (melua). Solmut 1, 3 ja 4 voivat kommunikoida toistensa kanssa, mikäli häiriö ja heijastus ovat liian suuria aiheuttaen viestien vääristymisen. Siten solmut 2 ja 5 voivat myös kommunikoida toistensa kanssa saman ongelman alaisina.
Jotkut CAN-verkot toimivat myös, kun yksi johto katkeaa. Virhekoodit tallennetaan ja kuljettajaa informoidaan varoitusvaloilla eri järjestelmien viesteillä. Nämä ovat verkkoja, jotka on varustettu vikasietoisella CAN-lähetin-vastaanottimella. Käytetystä lähetin-vastaanottimesta riippuen erityyppisiä virheitä voi tapahtua menettämättä yhteyttä solmujen välillä. Nämä CAN-lähetin-vastaanottimet voivat toimia normaalisti myös edellä mainittujen vikojen kanssa, joissa on oikosulkuja plus- ja maadoitukseen (tietysti erilaisilla virheilmoituksilla).
Aiheeseen liittyvä sivu:
