Предметы:
- введение
- Диагностика сигналов шины CAN низкая/средняя скорость
- Диагностика сигналов шины CAN, высокая скорость
- Диагностика с помощью мультиметра
Инлейдинг:
Если есть подозрение на неисправность CAN-шины, диагностику можно провести, в том числе, замерив уровни напряжения на проводах.
Содержание сообщения CAN-шины изначально не имеет значения. Измерения проводов CAN-шины мы можем производить как с помощью мультиметра, так и осциллографа. Измерения с помощью мультиметра имеют ограничения; при измерении напряжений указывается только среднее значение. Мультиметра в ограниченной степени достаточно при измерении обрыва или короткого замыкания. Осциллограф необходим для измерения уровней напряжения и оценки того, имеет ли сигнал чистый путь.
Как работает система CAN-шины и как структурируются сообщения, объясняется на странице CAN-шина. На этой странице основное внимание уделяется измерению шины CAN с помощью осциллограф и мультиметр описаны возможные неисправности и причины.
Диагностика сигналов шины CAN низкая/средняя скорость:
С помощью двухканального осциллографа CAN-high и CAN-low можно измерить одновременно относительно земли. На двух изображениях осциллографа ниже показан сигнал шины CAN комфортной шины. Это также называется «низкой скоростью» или «средней скоростью». Эту сеть часто можно обнаружить в электронике комфорта, например в электронике дверей, BCM, блоке управления кондиционером и приборной панели. Напряжения следующие:
- CAN-low: в состоянии покоя 0 В, активно 4 В;
- CAN-high: холостой ход 5 вольт, активный 1 вольт.
Когда мы устанавливаем нулевые линии обоих измерительных каналов на одинаковую высоту оси Y, сигналы сливаются. Поэтому для считывания рекомендуется переместить ось Y CAN-low вверх. На втором изображении ниже нулевые линии изменили высоту, чтобы можно было правильно сравнить профиль высокого и низкого напряжения CAN.
Обратите внимание: низкоскоростные и среднескоростные сети CAN часто не оснащены согласующими резисторами, в отличие от высокоскоростных сетей CAN. Поэтому измерения, проводимые при повреждении, также различаются. В этом разделе показаны возможные сбои в работе низко- и среднескоростной сети, а в следующем разделе показаны высокоскоростные сети.
CAN-high замкнут на массу:
В высоком канале CAN имеется замыкание на землю. При повреждении изоляции проводка может задевать кузов, либо в ЭБУ происходит короткое замыкание на массу.
В измерении ниже мы видим линию постоянного напряжения на канале B, которая равна 0 В.
CAN-low закорочен на массу:
Короткое замыкание на землю в CAN-low. При повреждении изоляции проводка может задевать кузов, либо в ЭБУ происходит короткое замыкание на массу.
В измерении ниже мы видим линию постоянного напряжения на канале А, которая равна 0 В.
CAN-high замкнут на плюс:
На максимуме CAN наблюдается положительное закрытие. Если изоляция нескольких проводов в жгуте проводов повреждена, провода могут контактировать друг с другом, либо в ЭБУ происходит короткое замыкание на плюс.
В двух измерениях ниже мы видим:
- Превышение диапазона канала: необходимо увеличить диапазон напряжения канала B (красный);
- На канале В мы видим (в диапазоне 20 В) линию постоянного напряжения, равную напряжению аккумулятора.
CAN-low закорочен на плюс:
CAN-low имеет положительную цепь. Если изоляция нескольких проводов в жгуте проводов повреждена, провода могут контактировать друг с другом, либо в ЭБУ происходит короткое замыкание на плюс.
В двух измерениях ниже мы видим:
- Превышение диапазона канала: необходимо увеличить диапазон напряжения канала А (синий);
- На канале А мы видим (в диапазоне 20 В) линию постоянного напряжения, равную напряжению аккумулятора.
CAN-high закорочен с CAN-low:
CAN-low изменяется на профиль напряжения CAN-high, когда они соединяются друг с другом. Короткое замыкание между CAN-high и CAN-low может возникнуть в проводке при износе изоляции обоих проводов шины CAN или из-за дефекта печатной платы ЭБУ.
На изображении ниже мы видим двухканальное измерение, где высокий и низкий уровень CAN замкнуты друг на друга.
Связь по CAN-high иногда обрывается:
Прервана связь с одним блоком управления по CAN high. Этот блок управления больше не отправляет и не получает данные через CAN-high, но CAN-low продолжает работать. Это означает, что общение и чтение остаются возможными.
При отсоединении штекера соответствующего блока управления данные CAN-low также исчезают и разница между CAN-high и CAN-low больше не видна.
На изображении ниже мы видим, что CAN-high остается утопленным в определенной точке, в то время как данные передаются по CAN-low.
По CAN-low связь иногда обрывается:
Связь с одним блоком управления в CAN-low прервана. Этот блок управления больше не отправляет и не получает данные через CAN-low, но CAN-high продолжает работать. Это означает, что общение и чтение остаются возможными.
При отключении штекера соответствующего блока управления данные CAN-high также исчезают и разница между CAN-high и CAN-low больше не видна.
На изображении ниже мы видим, что CAN-low в какой-то момент остается рецессивным, в то время как данные передаются по CAN-high.
Диагностика сигналов шины CAN высокой скорости:
ЭБУ, для которых большое значение имеет высокая скорость передачи данных, оснащены высокоскоростной сетью CAN. К ним относятся, например, ЭБУ двигателя внутреннего сгорания, автоматической коробки передач, ABS/ESP/EBS и подушки безопасности. Высокоскоростная сеть всегда оснащена согласующими резисторами. Поэтому неисправности в проводке и ЭБУ также вызывают другой профиль напряжения, что иногда может затруднить диагностику, чем в случае с комфортной сетью. Как всегда, сначала отображается безаварийная ситуация, прежде чем переходить к отказам.
Напряжения высокоскоростной сети следующие:
- CAN-high: холостой ход 2,5 В, активное 3,5;
- CAN-low: холостой ход 2,5 Вольт, активный 1,5 Вольт.
Когда напряжение CAN high и low составляет 2,5 В, шина является рецессивной (в состоянии покоя). Когда высокий уровень CAN повышается, а низкий уровень CAN падает, шина становится доминирующей и формируется бит. На изображении ниже показан снимок экрана правильного сигнала высокоскоростной шины CAN.
Когда такой сигнал измерен и виден сильный шум, желательно снять зарядное устройство с автомобиля и подключить осциллограф к массе автомобиля (автомобильные прицелы имеют соединение «земля» сзади) и сигнал можно сделать чище с помощью частоты дискретизации. Частота дискретизации сглаживает сигнал, поэтому, если она слишком сильно отклоняется от стандартного значения, сигнал CAN может слишком сильно исказиться.
Для наглядности на изображении ниже CAN-high отмечен красным, а CAN-low — синим.
CAN-high замкнут на массу:
В высоком канале CAN имеется замыкание на землю. При повреждении изоляции проводка может задевать кузов, либо в ЭБУ происходит короткое замыкание на массу.
В приведенном ниже измерении вы можете видеть, что CAN-high (красный) равен ровно 0 В, потому что он имеет короткое замыкание на землю. CAN-low (синий) находится чуть выше нулевой линии. При увеличении этого сигнала это станет еще яснее. Поскольку CAN-high составляет ровно 0 вольт, а CAN-low на несколько десятых вольт выше, можно сделать вывод, что CAN-high имеет короткое замыкание на землю.
CAN-low закорочен на массу:
Короткое замыкание на землю в CAN-low. При повреждении изоляции проводка может задевать кузов, либо в ЭБУ происходит короткое замыкание на массу.
В приведенном ниже измерении мы видим, что CAN-low равен 0 Вольт. Хотя некоторый шум виден, мы можем его игнорировать. CAN-low закорочен на массу. Мы видим, что линия высокого напряжения CAN продолжает расти, но этого недостаточно для начала связи. Изображение осциллографа также показывает, что CAN-low всегда имеет более низкое напряжение, чем CAN-high (красный всегда немного выше, чем синий), что означает, что мы можем предположить, что CAN-low закорочен на землю.
CAN-high замкнут на плюс:
На максимуме CAN наблюдается положительное закрытие. Если изоляция нескольких проводов в жгуте проводов повреждена, провода могут контактировать друг с другом, либо в ЭБУ происходит короткое замыкание на плюс.
На изображении ниже мы видим явление, напоминающее ситуацию, когда CAN-low был закорочен на землю. CAN-high (красный) поднялся до бортового напряжения около 12 вольт. Напряжение CAN-low (синий) также возросло, и он все еще пытается установить связь, понижая уровень сигнала. Поскольку связь не установлена, пики отрицательного напряжения продолжают повторяться.
CAN-low закорочен на плюс:
CAN-low имеет положительную цепь. Если изоляция нескольких проводов в жгуте проводов повреждена, провода могут контактировать друг с другом, либо в ЭБУ происходит короткое замыкание на плюс.
В приведенном ниже измерении мы видим, что CAN-high и CAN-low составляют около 12 Вольт. Однако напряжение CAN-low примерно на 200 мВ выше, чем напряжение CAN-high. CAN-low поднял CAN-high вверх. Это показывает, что CAN-low закорочен на плюс.
CAN-high закорочен с CAN-low:
CAN-low изменяется на профиль напряжения CAN-high, когда они соединяются друг с другом. Короткое замыкание между CAN-high и CAN-low может возникнуть в проводке при износе изоляции обоих проводов шины CAN или из-за дефекта печатной платы ЭБУ.
На изображении ниже мы видим двухканальное измерение, где CAN-high и CAN-low закорочены друг на друга. Напряжение на обоих каналах 2,5 вольта.
Диагностика с помощью мультиметра:
Измерять уровни напряжения CAN-шины мультиметром неразумно. Мультиметр отображает средние значения при множестве переменных напряжений, поэтому правильную диагностику поставить невозможно. Для измерения напряжения необходимо использовать осциллограф.
Мы можем использовать мультиметр для измерения сопротивлений (только) высокоскоростной сети CAN с согласующими резисторами. Приведенные ниже измерения показывают омическое сопротивление в трех различных ситуациях: правильно функционирующая система, обрыв провода и короткое замыкание между CAN-high и CAN-low. В сети низкого/среднего (комфортного) согласующие резисторы используются редко, и эти измерения выполнить невозможно.
Без помех:
Страница op CAN-шина описано, что в сети два согласующих резистора. Оба согласующих резистора имеют сопротивление 120 Ом. В безотказной системе мы измерим замещающее сопротивление 60 Ом между CAN-high и CAN-low.
Обратите внимание: мы можем измерить это только в том случае, если питание всех блоков управления отключено!
Прерывание:
В случае обрыва провода CAN-high или CAN-low замещающее сопротивление 60 Ом больше не измеряем. На рисунке мы измеряем только номинал резистора R2 (120 Ом).
Короткое замыкание:
В ситуации, когда провода CAN-шины соединяются между собой (т.е. замыкаются друг на друга), измеряем значение сопротивления примерно 0 Ом.
При следующей неисправности оба провода CAN оборваны. Теперь в шине будет много помех (шума). Узлы 1, 3 и 4 могут взаимодействовать друг с другом при условии, что помехи и отражения слишком велики, что приводит к искажению сообщений. Таким образом, узлы 2 и 5 также могут взаимодействовать друг с другом, столкнувшись с той же проблемой.
Некоторые сети CAN также функционируют при обрыве одного провода. Коды ошибок будут сохраняться, а водитель будет информироваться сигнальными лампами и сообщениями от различных систем. Это сети, оснащенные отказоустойчивым CAN-трансивером. В зависимости от используемого трансивера могут возникать различные типы ошибок без потери связи между узлами. Эти CAN-трансиверы могут нормально функционировать и при вышеупомянутых неисправностях с замыканиями на плюс и массу (разумеется, с различными сообщениями об ошибках).
Связанная страница:
