Tópicos:
- Introdução
- Diagnóstico CAN bus sinaliza velocidade baixa/média
- Diagnóstico CAN bus sinaliza alta velocidade
- Diagnóstico com o multímetro
Introdução:
Se houver suspeita de mau funcionamento do barramento CAN, o diagnóstico pode ser feito, entre outras coisas, medindo os níveis de tensão nos fios.
O conteúdo da mensagem do barramento CAN inicialmente não é importante. Podemos realizar medições nos fios do barramento CAN tanto com o multímetro quanto com o osciloscópio. As medições com o multímetro têm uma limitação; ao medir as tensões, apenas um valor médio é indicado. O multímetro é suficiente até certo ponto ao medir uma interrupção ou curto-circuito. O osciloscópio é necessário para medir os níveis de tensão e avaliar se o sinal possui um caminho limpo.
Como funciona um sistema de barramento CAN e como as mensagens são estruturadas são explicadas na página Ônibus pode. Esta página se concentra na medição do barramento CAN com o osciloscópio e a multímetro e possíveis avarias e causas são descritas.
O diagnóstico do barramento CAN sinaliza velocidade baixa/média:
Com um osciloscópio de dois canais, o CAN-alto e o CAN-baixo podem ser medidos simultaneamente em relação ao terra. As duas imagens do osciloscópio abaixo mostram o sinal do barramento CAN do barramento de conforto. Isso também é chamado de “velocidade baixa” ou “velocidade média”. Muitas vezes encontramos esta rede na eletrônica de conforto, por exemplo, na eletrônica das portas, no BCM, na unidade de controle do ar condicionado e no painel de instrumentos. As tensões são as seguintes:
- CAN-baixo: em repouso 0 volts, ativo 4 volts;
- CAN-alto: inativo 5 volts, ativo 1 volt.
Quando colocamos as linhas zero de ambos os canais de medição na mesma altura dos eixos Y, os sinais se fundem. Portanto, é aconselhável mover o eixo Y do CAN-low para cima para leitura. Na segunda imagem abaixo, as linhas zero mudaram de altura, para que o perfil de tensão do CAN alto e baixo possa ser comparado corretamente.
Observação: as redes CAN de baixa e média velocidade geralmente não são equipadas com resistores de terminação, ao contrário da rede CAN de alta velocidade. As medições feitas em uma falha também são, portanto, diferentes. Esta seção mostra as possíveis interrupções da rede de baixa e média velocidade, e a próxima seção mostra a rede de alta velocidade.
CAN-alto em curto com o terra:
No CAN alto há um curto-circuito à terra. Se o isolamento estiver danificado, a fiação pode entrar em contato com a carroceria ou, em uma ECU, ocorre um curto-circuito com o terra.
Na medição abaixo vemos uma linha de tensão constante no canal B que é de 0 volts.
CAN-baixo em curto com o terra:
Há um curto-circuito no CAN-low. Se o isolamento estiver danificado, a fiação pode entrar em contato com a carroceria ou, em uma ECU, ocorre um curto-circuito com o terra.
Na medição abaixo vemos uma linha de tensão constante no canal A que é de 0 volts.
CAN-alto em curto com positivo:
Na alta CAN há um fechamento positivo. Se o isolamento de vários fios em um chicote elétrico estiver danificado, os fios podem entrar em contato uns com os outros ou, em uma ECU, ocorre um curto-circuito com o positivo.
Nas duas medidas abaixo vemos:
- Overrange do canal: a faixa de tensão do canal B (vermelho) precisa ser aumentada;
- No canal B vemos (na faixa de 20 V) uma linha de tensão constante que é igual à tensão da bateria.
CAN-baixo em curto com positivo:
O CAN-low possui um circuito positivo. Se o isolamento de vários fios em um chicote elétrico estiver danificado, os fios podem entrar em contato uns com os outros ou, em uma ECU, ocorre um curto-circuito com o positivo.
Nas duas medidas abaixo vemos:
- Overrange do canal: a faixa de tensão do canal A (azul) precisa ser aumentada;
- No canal A vemos (na faixa de 20 V) uma linha de tensão constante que é igual à tensão da bateria.
CAN-alto em curto com CAN-baixo:
O CAN-baixo muda para o perfil de tensão do CAN-alto quando eles se conectam. Um curto-circuito entre CAN-alto e CAN-baixo pode ocorrer na fiação, onde o isolamento de ambos os fios do barramento CAN está desgastado, ou devido a um defeito na placa de circuito impresso de uma ECU.
Na imagem abaixo vemos a medição de dois canais onde CAN alto e baixo estão em curto-circuito entre si.
Em CAN-high a comunicação cai ocasionalmente:
A comunicação com uma unidade de controle no CAN alto é interrompida. Esta unidade de controle não envia e recebe mais dados através do CAN-high, mas o CAN-low ainda funciona. Isso significa que a comunicação e a leitura permanecem possíveis.
Quando o plugue da unidade de controle relevante é desconectado, os dados CAN-low também desaparecem e a diferença entre CAN-alto e CAN-baixo não é mais visível.
Na imagem abaixo vemos que o CAN-high permanece recuado em um ponto, enquanto os dados são enviados no CAN-low.
Em CAN-baixo, a comunicação cai ocasionalmente:
A comunicação com uma unidade de controle no CAN-low é interrompida. Esta unidade de controle não envia e recebe mais dados através do CAN-low, mas o CAN-high ainda funciona. Isso significa que a comunicação e a leitura permanecem possíveis.
Quando o plugue da unidade de controle relevante é desconectado, os dados CAN-high também desaparecem e a diferença entre CAN-high e CAN-low não é mais visível.
Na imagem abaixo vemos que o CAN-low permanece recessivo em um ponto, enquanto os dados são enviados no CAN-high.
O barramento CAN de diagnóstico sinaliza alta velocidade:
As ECUs para as quais uma alta velocidade de comunicação é de grande importância estão equipadas com uma rede CAN de alta velocidade. Isto inclui, por exemplo, a ECU do motor de combustão, transmissão automática, ABS/ESP/EBS e airbags. Uma rede de alta velocidade está sempre equipada com resistores de terminação. Falhas na fiação e nas ECUs também causam um perfil de tensão diferente, o que às vezes pode tornar o diagnóstico mais difícil do que com uma rede de conforto. Como sempre, uma situação livre de problemas é exibida primeiro antes de prosseguirmos para as falhas.
As tensões de uma rede de alta velocidade são as seguintes:
- CAN-alto: inativo 2,5 volts, ativo 3,5;
- CAN-baixo: inativo 2,5 volts, ativo 1,5 volts.
Quando o CAN alto e baixo são ambos de 2,5 volts, o barramento é recessivo (em repouso). Quando o CAN aumenta e o CAN diminui, o barramento se torna dominante e um bit é formado. A imagem abaixo mostra uma captura de tela de um sinal correto do barramento CAN de alta velocidade.
Quando tal sinal é medido e muito ruído é visível, é aconselhável retirar o carregador de bateria do veículo e conectar o osciloscópio ao terra do veículo (os osciloscópios automotivos possuem uma conexão “terra” na parte traseira) e o sinal pode se tornar mais puro com a frequência de amostragem. A taxa de amostragem suaviza o sinal, portanto, se ele se desviar muito do valor padrão, o sinal CAN poderá distorcer demais.
Para maior clareza, na imagem abaixo, CAN-high é vermelho e CAN-low é azul.
CAN-alto em curto com o terra:
No CAN alto há um curto-circuito à terra. Se o isolamento estiver danificado, a fiação pode entrar em contato com a carroceria ou, em uma ECU, ocorre um curto-circuito com o terra.
Na medição abaixo você pode ver que o CAN-high (vermelho) é exatamente 0 volts, pois está em curto-circuito com o terra. CAN-low (azul) está ligeiramente acima da linha zero. Ao ampliar este sinal, isso ficaria ainda mais claro. Como o CAN-alto é exatamente 0 volts e o CAN-baixo é alguns décimos de volt mais alto, podemos concluir que o CAN-alto está em curto-circuito com o terra.
CAN-baixo em curto com o terra:
Há um curto-circuito no CAN-low. Se o isolamento estiver danificado, a fiação pode entrar em contato com a carroceria ou, em uma ECU, ocorre um curto-circuito com o terra.
Na medição abaixo vemos que CAN-low é 0 volts. Embora algum ruído seja visível, podemos ignorá-lo. CAN-low está em curto-circuito com o terra. Vemos a linha de alta tensão CAN continuar subindo, mas isso não é suficiente para iniciar a comunicação. A imagem do osciloscópio também mostra que o CAN-baixo é sempre uma tensão mais baixa que o CAN-alto (o vermelho é sempre um pouco mais alto que o azul), o que significa que podemos assumir que o CAN-baixo está em curto-circuito com o terra.
CAN-alto em curto com positivo:
Na alta CAN há um fechamento positivo. Se o isolamento de vários fios em um chicote elétrico estiver danificado, os fios podem entrar em contato uns com os outros ou, em uma ECU, ocorre um curto-circuito com o positivo.
Na imagem abaixo vemos um fenômeno que lembra a situação em que o CAN-low entrou em curto-circuito com o terra. CAN-high (vermelho) aumentou para a tensão on-board de cerca de 12 volts. CAN-low (azul) também aumentou a tensão e ainda está tentando se comunicar diminuindo o sinal. Como nenhuma comunicação é estabelecida, os picos de tensão negativa continuam a se repetir.
CAN-baixo em curto com positivo:
O CAN-low possui um circuito positivo. Se o isolamento de vários fios em um chicote elétrico estiver danificado, os fios podem entrar em contato uns com os outros ou, em uma ECU, ocorre um curto-circuito com o positivo.
Na medição abaixo vemos que CAN-high e CAN-low estão em torno de 12 volts. No entanto, a tensão do CAN-baixo é cerca de 200 mV maior que a do CAN-alto. CAN-low levantou CAN-high junto com ele. Isso mostra que o CAN-low está em curto-circuito com o positivo.
CAN-alto em curto com CAN-baixo:
O CAN-baixo muda para o perfil de tensão do CAN-alto quando eles se conectam. Um curto-circuito entre CAN-alto e CAN-baixo pode ocorrer na fiação, onde o isolamento de ambos os fios do barramento CAN está desgastado, ou devido a um defeito na placa de circuito impresso de uma ECU.
Na imagem abaixo vemos a medição de dois canais onde CAN-alto e CAN-baixo estão em curto-circuito entre si. A tensão em ambos os canais é de 2,5 volts.
Diagnóstico com o multímetro:
Medir os níveis de tensão do barramento CAN com o multímetro não é aconselhável. O multímetro exibe valores médios em diversas tensões, de modo que um diagnóstico adequado não pode ser feito. O osciloscópio deve ser usado para medir as tensões.
Podemos usar o multímetro para medir as resistências de (apenas) uma rede CAN de alta velocidade com resistores de terminação. As medições abaixo mostram a resistência ôhmica em três situações diferentes: sistema funcionando corretamente, fio aberto e curto-circuito entre CAN-alto e CAN-baixo. Em uma rede baixa/média (conforto), resistores de terminação raramente são usados e essas medições não podem ser realizadas.
Livre de interferências:
Página op Ônibus pode é descrito que existem dois resistores de terminação na rede. Os resistores de terminação têm resistência de 120 ohms. Em um sistema sem problemas, mediremos uma resistência de substituição de 60 ohms entre CAN alto e CAN baixo.
Atenção: só podemos medir isto se a alimentação de todas as unidades de controle estiver desligada!
Interrupção:
Em caso de interrupção de um fio CAN-alto ou CAN-baixo, não medimos mais a resistência de substituição de 60 ohms. Na figura medimos apenas o valor do resistor R2 (120 ohms).
Curto circuito:
Na situação em que os fios do barramento CAN se conectam entre si (ou seja, estão em curto), medimos um valor de resistência de aproximadamente 0 ohms.
Durante a próxima falha, ambos os fios CAN serão interrompidos. Agora haverá muita interferência (ruído) no barramento. Os nós 1, 3 e 4 podem se comunicar entre si desde que a interferência e a reflexão sejam muito grandes, causando distorções nas mensagens. Assim, os nós 2 e 5 também podem se comunicar entre si sujeitos ao mesmo problema.
Algumas redes CAN também funcionam quando um fio é interrompido. Os códigos de erro serão armazenados e o motorista será informado com luzes de advertência por meio de mensagens de vários sistemas. Estas são as redes equipadas com um transceptor CAN Fault Tolerante. Dependendo do transceptor utilizado, diferentes tipos de erros podem ocorrer sem perda de comunicação entre os nós. Esses transceptores CAN também podem funcionar normalmente com as falhas mencionadas acima, com curtos-circuitos no positivo e no terra (é claro, com várias mensagens de erro).
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