LUCRAREA DE LABORATOR NR.3

STUDIUL RETELELOR DE COMUNICATIE DE TIP CAN

1. Scopul lucrarii ()

2. Consideratii teoretice

Scurt istoric al acestui tip de magistrala

1981 Protocolul de tip CAN este utilizat pentru prima data in industrie 1983 Firma Bosh introduce pentru prima data in constructia instalatiei electrice a automobilelor acest tip de protocol de retea

1985 Inceperea colaborarii firmei Bosh cu firma Intel pentru a dezvolta acest tip de protocol de retea prin crearea unui cip.

1988 - Primele cipuri CAN sunt create de firma Intel. Daimler-Benz incepe dezvoltarea acestora pentru vehiculele sale.

1991- Primul model de Mercedes Benz care foloseste acest protocol.In acest timp se utilizeaza tot mai mult in industrie. 1999- Producatorii autovehiculelor Audi, BMW, Daimler Chrysler, Motorola, VW si Volvo introduc in constructia instalatiei electrice a autovehiculelor reteaua de tip LIN. 2001 Reteaua de tip CAN se foloseste in constructia autoturismelor de dimensiuni mici. 2002- Utilizarea retelelor optice in constructia autovehiculelor , prin intermediul acestui tip de retea se pot transmite cu viteza foarte mare semnale de control , audio sau video . Transmisiile prin fibra optica sunt folosite de catre firma BMW .Exemple de retele optice utilizate :

-D2B Optical (DaimlerChrysler): 5.65 Mbits/s; -MOST, Media Oriented Systems Transport: 22.5 Mbits/s; -Byteflight (BMW): 10 Mbits/s.

2003- Audi introduce tehnologia retelelor GSM si Bluetooth alaturi de magistralele clasice CAN si LIN in constructia modelului Audi A8 .

Schema bloc a instalatiei electrice precum si semnificatia (rolul)blocurilor componente pentru un autoturism din seria Audi A8 sunt prezentate in figura de mai jos

Fig . 1

1-Interfata de diagnostic pentru magistrala de date (poarta de iesire) 2-Bloc utilizat in gestionarea controlului distantei 3- Interfata de diagnoza pentru intreg sistemul (iesirea acesteia se conecteaza la portul co intrare al tester-ului de service) 4- Bloc electronic utilizat pentru asigurarea functiilor ABS/ESP

5 Electronica motorului 6- Partea electronica a transmisiei 7-Partea electronica a sistemului de parcare asistata 8-Control iluminat plafoniera

9- Blocul electronic care gestioneaza si comanda instalatia de aerconditionat /clima. 10-Incalzire luneta

11-Control trapa plafon

12- Ventilatie

13- Unitate care controleaza starea tuturor blocurilor din componenta autovehiculului 14- Sistem de telemetrie 15- Amplificator 16-Tv tuner 17- Sistem de navigatie 18- Cititor de card

Dezavantajele cablrii convenionale

In cazul autovehiculelor moderne datorit numeroaselor componente electrice i electronice interconectarea acestora a devenit foarte greu de realizat prin metodele convenionale. Cablarea convenional presupune cte un cablu pentru fiecare transfer de informaie, aa cum se prezinta in figura de mai jos

Fig 2 Transferul de date intre doua blocuri

Cablarea convenional nu poate fi aplicat la autovehiculele moderne din urmatoarele doua motive:

- Existenta unui numrul foarte mare de cabluri ( lungimea totala aprox.3-4 km) - In cazul fielor de legatura se stabileste un numar foarte mare de pini (figura de

mai jos)

Fig. 3 Soluia acestei probleme o reprezinta utilizarea unei reele puternice i ieftine in care schimbul de date trebuie s fie rapid i corect n condiii de distane mari i interferene magnetice. O astfel de reea utilizeaza protocolul de tip CAN (Controller Area Network) prin intermediul creia sistemele conectate i pun la dispoziie informaiile de-a lungul unei singure legturi logice.

n exemplul de mai jos este prezentata schema bloc a instalatiei de semnalizare pentru un autovehicul din seria Audi A4 n care este prezentata o comparatie intre cele doua moduri de realizare a instalatiei cablare conventionala (1) si utilizarea unei retea care utilizeaza protocolul CAN (2)

Pentru instalatia realizata in mod clasic sunt necesare : - 45 conductoare - 9 legturi - 60 combinaii de cabluri

Pentru instalatia ce foloseste magistrala de tip CAN sunt necesare - 17 conductoare - 2 legturi - 2 combinaii de cabluri

Topologia protocolului de tip CAN

Acest protocol folosete o topologie liniar. Nodurile sunt conectate la magistral prin intermediul unor legturi scurte, lungimea acestora este limitat de rata de transfer. Aceast topologie face ca n acest gen de reea avariile s apar mai rar. Dac pe unul din noduri apare o problem celelalte rmn operaionale fr a fi afectate n vreun fel. Totui dac un cablu a magistralei este defect ntregul segment este deconectat de restul sistemului. Nodurile conectate pot fi module de control sau senzori i actuatori individuali.

1 linia magistralei; 2 legtur; 3 nodul 1; 4 nodul 2; 5 Nodul 3; 6 nodul 4

Utilizarea acestei topologii ofer urmtoarele avantaje : - Pentru toate aplicaiile impune utilizarea unui numar redus de conductoare - Linia magistralei este constituita dintr-un singur cablu torsadat; - Este posibil adugarea sau eliminarea ulterioar de noduri; aceasta se realizeaz

prin simpla conectare la cablul magistralei (se poate face chiar n timp ce sistemul ruleaz). In acest caz realizandu-se diagnosticarea i repararea autovehiculului;

- Defectarea magistralei CAN nu afecteaz i restul sistemului de magistrale, acestea rmnnd funcionale.

Dezavantaje : - Datorit proprietilor electrice, (cum ar fi reflectarea semnalului) cablul

magistralei are lungime limitata , aceasta depinzand de rata de transmisie; - Conectarea la un nod este limitat n lungime din acelai motiv; - Pentru a limita reflectarea semnalului se conecteaz la ambele capete un rezistor

terminal.

Tipuri constructive de conductoare utilizate in cazul retelelor de tip CAN

Pentru transmiterea datelor, se utilizeaza un singur conductor. Toate componentele din reea trebuie s fie conectate la acelai punct de referin al autovehiculului. Din acest punct de vedere un singur conductor pentru magistral asigura o viteza redusa de transmise a dateor si tocmai din acest motiv transmisiile pe un conductor sunt folosite pentru aplicaii mai reduse ca importan aa cum este aerul condiionat. Cel mai frecvent se utilizeaza cablu cu dou conductoare torsadate (Fig...... ). Prin aceasta se realizeaza si o protecie la eventualele interferene electromagnetice. Cnd magistrala este inactiv cele dou fire se afla la nivele diferite de tensiune (Low si High)

1 : CAN H; 2 : CAN L

CAN H (CAN HIGH) CAN L (CAN LOW)

Standarde ce reglementeaza functionarea magistralei de tip CAN

Toate echipamentele electronice ,senzorii, micromasinile electrice i controllerele din interiorul autovehiculului sunt interconectate intre ele. Aceasta interconectare necesita o reea specifica pentru comunicare , care trebuie s fie suficient de rapid pentru transmiterea i recepionarea datelor fr ntrzieri considerabile (capacitate de lucru n timp real). ntr-o reea de comunicaii de acest fel nu sunt permise erori ( nici din interior si nici din exterior ) Compatibilitatea electromagnetica in acest caz este foarte importanta pentru a nu exista perturbatii din exterior. Reteaua ce utilizeaza protocolul de tip CAN (Controler zonal de reea) nseamn c anumite operaii i funcii pot fi controlate n zone limitate (cum ar fi spaiul autovehiculului). Specificaiile tehnice, cerinele i proprietile CAN sunt standardizate de ctre ISO (Organizaia internaional pentru standardizare) n standardul ISO11519. SAE (Society of Automotive Engineers Societatea inginerilor de autovehicule) a publicat de asemenea standarde cu privire la condiiile i cerinele pentru vehiculele comercializate. In urmtorul tabel sunt specificate standardele ce reglementeaza functionarea magistralelor de tip CAN:

Organizaia Viteza de transmitere Vitez mic Vitez mare

ISO ISO 11519-2 ISO 11898 SAE autoturisme - J 22584

SAE camioane i autobuze - J 1939

n cazul unei defeciuni la magistrala CAN fiecare autovehicul este dotat cu o ieire pentru diagnostic. Comunicarea erorilor este activat prin intermediul unei linii linia K

(ISO 9141). Pe viitor linia K va fi eliminat iar sistemul de diagnosticare va fi ataat direct la magistral.

3. Determinari experimentale

a.Descrierea echipamentelor si a standului experimental

Standul experimental utilizat in cadrul acestei lucrari de laborator cuprinde urmatoarele blocuri/module :

- Modul de comanda pentru partea frontala a autovehiculului [SO 4023- 5C]

Acest modul simuleaza prima jumatate a unui autovehicul.Prin intermediul acestui modul se realizeaza comanda tutoror consumatorilor electrici ai autovehiculului precum si vizualizarea optica a instalatiei de iluminat interior/exterior, inchiderii centralizate, deschidere-inchidere usi,semnalizare nivel de combustibil,semnalizare stanga-dreapta,lumini avarie,frana de picior.

- Modul de comanda pentru partea din spate a autovehiculului [SO 4023- 5D]

Acest modul simuleaza a doua jumatate a unui autovehicul. Prin intermediul acestui modul se vizualizeaza instalatia de iluminat interior (pafoniera) si exterior (partea din spate) precum si comanda senzorului de combustibil (plutitor) constituit in acest caz dintr-un potentiometru.

Semnificatia dispozitivelor comune ale modulelor prezentate mai sus este urmatoarea:

1 Led semnalizare dreapta 2 Led faz lung 3 Led faz scurt 4 Led semnalizare stnga 5 Comutator u dreapta 6 Buton actionare avarie 7 Limitator comanda lumini de frn 8 Butoncomanda faz scurt 9 Buton comanda faz lung 10 Comutator semnalizare 11 Led nivel combustibil 12 Buton nchidere centralizat 13 Led iluminare interior 14 Led-uri nchidere centralizat 15 Led-uri geamuri automate 16 Comutator geam dreapta

17 Comutator geam stnga 18 Poteniometru nivel combustibil 19 Led semnalizare dreapta 20 Led semnalizare stnga 21 Led-uri nchidere centralizat 22 Led-uri semnalizare lumini de pozitie 23 Led-uri semnalizare stop/frana.

Realizarea montajului

Pentru a realiza montajul se parcurg urmatoarele etape : -se aleg cele doua module (SO 4203-5C; SO4203-5D) si se introduc prin culisare in suporturile aferente de interconectare

4. Determinari experimentale (se vor efectua in cadrul sedintei de laborator)

5. Concluzii ()