Šiuolaikiniame automobilyje sumontuota daugybė saugos ir pagalbos vairuotojui sistemų. Kiekvienas iš jų susideda iš daugybės jutiklių, rėlių, valdiklių ir kitų elementų. Reikia juos visus aprūpinti elektra, priimti iš jų signalus, siųsti komandas ir koordinuoti jų darbą. Būtent todėl šiuolaikiniuose automobiliuose naudojamos CAN kompiuterių magistralės ir specializuoti kompiuteriai, tokie kaip komforto blokas arba komforto modulis.
Dar aštuntajame dešimtmetyje mūsų keliuose važinėjo benzininiai automobiliai, kurių visa turima elektros įranga buvo starteris, uždegimo sistema, alyvos slėgio bei aušinimo skysčio temperatūros jutiklio, kelių rėlių ir tachometro. Tačiau automobiliai tobulėjo, o kartu tobulėjo ir jų elektronika - komponentai mažėjo, tapo efektyvesni bei mažėjo jų kaina. Buvo pradėta naudoti vis daugiau elektroninių sistemų, tarkime variklio valdymui, nes tokie automobiliai, kurių varikliai buvo valdomi elektroninių valdiklių, dirbo daug efektyviau. Atsirado ir naujų saugumo sistemų - pavyzdžiui, stabdžių antiblokavimo sistema ABS bei oro pagalvės. Vairuotojai taip pat norėjo aukštesnio komforto naudojantis savo automobiliais, todėl gamintojai pradėjo montuoti oro kondicionierius ir elektra valdomus langus bei veidrodėlius. Šiais laikais automobiliuose įdiegtos pažangios saugos sistemos (pvz., ESP ir susidūrimo prevencijos sistema), multimedijos rinkiniai, elektra valdomos sėdynės ir daugelis kitų.
Jei visi šie įrenginiai būtų sujungti įprastais elektros laidais, automobilis būtų nesibaigiantis laidų raizginys. Be to, tokiems įrenginiams reikia skirtingų duomenų perdavimo greičių - saugumo ir variklio valdymo sistemų atveju būtinas labai greitas perdavimas, kad būtų galima nuolat keisti kai kurių komponentų veikimo parametrus. Tokių sistemų, kaip elektrinis stoglangis ar elektriniai langai, atveju pakanka paprasto, lėto duomenų perdavimo. Būtent todėl automobiliuose pradėtos naudoti CAN kompiuterių magistralės - tai atitikmuo kompiuteriniams tinklams, jungiantiems įprastus kompiuterius tarpusavyje. CAN magistralė automobilyje atvėrė naujas galimybes daugeliui sistemų - ne tik turinčių įtakos automobilio saugumui ir vairavimui, bet ir komfortui. Nors iš pradžių CAN magistralė buvo daugiausia montuojama prabangiuose automobiliuose, šiandien ji plačiai naudojama net mažuose miesto automobiliuose.
Už ką atsakinga CAN magistralė?
Pirmąją CAN magistralę (Controller Area Network) Bosch sukūrė 1986 m. Po metų „Intel“ sukūrė pirmąjį CAN magistralės valdiklį. Pirmoji CAN magistralė automobilyje debiutavo 1992 m. prabangiame Mercedes S W140 modelyje.
Pirmiausia pabandykime išsiaiškinti, kas yra ta magistralė? CAN magistralė automobilyje - tai dviejų ar daugiau įrenginių sujungimas naudojant mikroprocesorines sistemas, leidžiančias perduoti informaciją ir tinkamai ją paskirstyti tarp atskirų modulių. CAN magistralė jungia visus valdymo blokus (ECU), o tai leidžia jų integravimą tarpusavyje ir pašalina daugybę problemų, kylančių dėl atskiro komponentų prijungimo. Kartu tai palengvina ir automobilio diagnostiką - automobiliuose po 2000 metų ODBII jungties dėka, net įprastas vartotojas gali nuskaityti klaidų kodus naudodamasis nebrangia diagnostikos įranga. Jei ne CAN magistralė, tą padaryti būtų gerokai sunkiau.
Kokie yra CAN magistralės naudojimo automobiliuose privalumai?
- Elektros sistemos supaprastinimas (kitaip automobilyje būtų kilometrai laidų);
- Galimybė pritaikyti duomenų perdavimo greitį prie specifinių atskirų įrenginių poreikių;
- Didesnis patikimumas - kuo mažiau laidų ir jungčių, tuo mažiau problemų dėl jų gedimo;
- Mažesnės automobilio gamybos sąnaudos (mažiau laidų, mažiau darbo juos montuojant, tereikia magistralę prijungti prie atskirų įrenginių);
- Galimybė naudoti šiuolaikinius kompiuterinės diagnostikos metodus;
- Didesnis atsparumas trukdžiams;
- Šiek tiek sumažėjęs automobilio svoris (keliais kilogramais);
- Galimybė automobilyje naudoti daugybę jutiklių, valdiklių, rėlių ir mikrokompiuterių.
Kiekvienas CAN tinkle veikiantis įrenginys yra maitinamas elektra (teigiamas polius ir įžeminimas) ir yra prijungtas prie tinklo per CAN perdavimo liniją - du susuktus priešingos įtampos elektros kabelius, kuriuose perdavimas vykdomas diferencialiniu būdu.
Perdavimas atliekamas tam tikru greičiu, pritaikytu atskirų įrenginių poreikiams:
- iki 10 kb/s - to pakanka elektra valdomoms sėdynėms, elektra valdomiems veidrodėliams, langams ar centriniam užraktui;
- iki 40 kb/s - oro kondicionavimo sistemai;
- nuo 250 kb/s iki 1 Mb/s - toks duomenų perdavimo greitis reikalingas įrenginiams, kuriems reikalingas informacijos perdavimas realiuoju laiku ir leidžia nedelsiant reaguoti. Puikus pavyzdys - ABS sistema, kuri nuolat renka informaciją iš kiekvieno rato sukimosi greičio jutiklių. Jei aptinkamas slydimas, sistema koreguoja ratų elgseną atitinkamai paveikdama stabdžių sistemą. Antrasis pavyzdys - variklio valdiklis, kuris per sekundės dalis surenka duomenis iš daugybės jutiklių (įskaitant akseleratoriaus pedalo padėtį, oro srautą bei temperatūrą, išmetamųjų dujų sudėtį ir kt.) ir pagal juos koreguoja degalų įpurškimo parametrus.
- nuo 100 kb/s iki 1 Mb/s - multimedijos įrenginiuose.
Maksimalus CAN magistralės greitis automobilyje yra maždaug 1 Mb/s, jei naudojamos iki 40 metrų dviejų laidų vytos poros (CAN high ir CAN low). Kabelių ilgiui siekiant 250 metrų, kabelio greitis sumažėja iki 250 kbit/s. Įdomu tai, kad kol prabangiuose automobiliuose išpopuliarėjo CAN magistralė, naudotų kabelių ilgis siekė net 3 km. Toks kabelių kiekis svėrė net 50 kg.
Pagrindinis valdymo kompiuteris ir valdymo blokai bei kiti valdikliai, atsakingi už atskirų sistemų darbą (pavyzdžiui, ESP sistemos modulis ar pats ABS blokas), priima signalus iš jutiklių, valdiklių ir kt., taip pat siunčia savo komandas jiems. Visi įrenginiai prijungti prie tos pačios magistralės.
Kaip įrenginiai „žino“, kad tam tikras signalas siunčiamas iš konkretaus jutiklio? Kaip jie „žino“, kad duotas valdymo parametras skirtas jiems, o ne kitam komponentui? Kiekvienas prie CAN magistralės automobilyje prijungtas įrenginys turi savo nedidelį valdiklį. Tai paprastas arba sudėtingesnis kompiuteris, priklausomai nuo jo funkcijos. Kiekvienas valdiklis turi savo ID (identifikavimo kodą).
Informacija tarp įrenginių, prijungtų prie CAN magistralės, siunčiama žinutėmis, kurios atitinka tam tikrą šabloną. Viskas vyksta panašiai, kaip ir standartiniame kompiuteryje, naudojant nulio ir vieneto kodą (nulis - nėra impulso, vienas - elektros impulsas, per tam tikrą laikotarpį). Kiekviena per CAN magistralę siunčiama informacija turi tam tikrą prioritetą, todėl pirmiausia aptarnaujami svarbiausi moduliai. Taip sumažinama rizika, kad du vienu metu veikiantys moduliai prieštaraus arba vienas kitam.
Kaip struktūrizuotas pranešimas, siunčiamas CAN magistrale?
- Pradinis laukas (kadro pradžia);
- Būsenos laukas (identifikatorius) - nustato tam tikros informacijos prioritetą;
- Valdymo laukas - nustato viso pranešimo struktūrą;
- Duomenų laukas - perduoda iki 64 bitų informaciją;
- CRC apsaugos laukas (cyclic redundancy check field) - perduoda iki 16 bitų informacijos, reikalingos galimiems perdavimo sutrikimams kontroliuoti;
- ACK patvirtinimo laukas (patvirtinimo laukas) - naudojamas patvirtinti pranešimo gavimą;
- EOF (kadro pabaigos) pabaigos laukas.
Automobiliuose taip pat naudojamos įvairių tipų CAN magistralės jungtys su kompiuteriais ir valdikliais (tai vadinama sistemos architektūra), pvz., uždara arba linijinė.
Komforto modulis (komforto blokas) - kas tai yra ir kam jis skirtas?
Paprastesnės komplektacijos su kuklesniu įrangos paketu automobiliuose naudojamas vienas pagrindinis valdymo kompiuteris, per CAN magistralę sujungtas su atskirų sistemų valdikliais. Šiuolaikiniai automobiliai, ypač aukščiausios klasės, komplektuojami su vis daugiau sistemų. Todėl naudojama sudėtingesnė architektūra, kurioje yra keli pagrindiniai kompiuteriai, atsakingi už konkrečių sistemų veikimą.
Komforto modulis (komforto blokas) yra atsakingas už tokių sistemų valdymą kaip:
- Klimato kontrolė,
- Navigacija,
- Radijas, multimedija, garsiakalbiai,
- GPS lokatorius,
- Elektriniai langai,
- Elektra valdomi veidrodėliai,
- Elektra valdomos sėdynės,
- Elektra valdomas stoglangis,
- Centrinis užraktas,
- Apsaugos nuo vagystės ir įsilaužimo sistema,
- Automobilio salono apšvietimas,
- Beraktis automobilio atrakinimas,
- Nuotolinis bagažinės atidarymas arba atidarymas gestu,
- Lietaus jutiklis (kritulių daviklis),
- Indikatorių skydeliai, mygtukai, rankenėlės ir vienos bei kelių spalvų ekranai,
- ...ir daugelis kitų, priklausomai nuo konkretaus automobilio įrangos.
Ryšys tarp konkrečių valdiklių (pvz., elektrinių langų valdiklio arba oro kondicionavimo valdiklio), kaip minėta, vyksta per CAN magistralę skirtingu greičiu. Daugelis vairuotojų sužino, kad jų automobilyje apskritai yra CAN magistralė, tik tada, kai sugenda komforto modulis.
Komforto modulis yra suprogramuojamas dar gamykloje ir turi iš anksto numatytas funkcijas, tinkamas konkrečiai automobilio versijai. Jei mechanikas turi diagnostinį kompiuterį ir kodus, jis gali išplėsti komforto modulio funkcijų sąrašą tam tikram automobiliui. Daugelį šių pakeitimų galite atlikti patys, naudodami nemokamas išmaniąsias programėles ir suderinamas diagnostikos sąsajas. Paprasčiausių sąsajų modelius galima įsigyti už maždaug 10-20 eurų, tačiau verta įsitikinti, ar jie tinka konkrečiam automobilio modeliui. CAN tinklas automobilyje gali skirtis priklausomai nuo automobilio metų arba įrangos versijos.
Komforto modulis tai įprasta plastikinė dėžutė, kurioje yra kompiuteris, prijungtas prie valdiklių per magistralę. Komforto blokui gamintojai naudoja skirtingas tvirtinimo vietas, tačiau dažniausiai jis montuojamas po prietaisų skydeliu vairuotojo arba keleivio pusėje. VAG grupės automobiliuose jis yra po vairuotojo kojomis. Daugelyje automobilių jį taip pat galima rasti šalia saugiklių dėžutės, sumontuotos po prietaisų skydeliu.
Kur galima atlikti komforto bloko diagnostiką?
Žemiau rasite didžiausių miestų sąrašą, kuriuose autoservisai teikia automobilio elektronikos sistemų diagnostikos paslaugą:
- Diagnostika Vilnius.
- Diagnostika Kaunas.
- Diagnostika Klaipėda.
- Diagnostika Utena.
- Diagnostika Alytus.
- Diagnostika Marijampolė.
- Diagnostika Šiauliai.
- Diagnostika Panevėžys.
- Diagnostika Mažeikiai.
- Diagnostika Tauragė.
- Diagnostika Kėdainiai.
Komforto modulio (komforto bloko) gedimai ir CAN magistralės gedimai
Komforto bloko ir duomenų magistralės gyvenimas automobilyje nėra lengvas. Automobiliui važiuojant, o ypač nelygia danga, šie komponentai patiria smūgių, vibracijų (kurių, be kita ko, sukelia ir variklis), drėgmės poveikį ir labai didelius temperatūrų svyravimus. Taip pat, dėl netiesioginių veiksnių, susijusių su netinkamu tam tikrų komponentų įrengimu - pavyzdžiui, naudojant ne gamyklinį radijo imtuvą, galite sugadinti CAN magistralę. CAN magistralės remontas reikalauja aukštos kompetencijos ir nemažai techninių žinių, bei prieigos prie specifinių diagnostikos programų.
Kai kuriuose automobiliuose pasitaiko ir gamintojo broko, pavyzdžiui, prasta magistralės ir komforto bloko apsauga nuo drėgmės. Vienas iš pavyzdžių galėtų būti Peugeot 307 modelis, ypač gamintas iki 2010 metų. Magistralės gedimas šiame automobilyje yra tipinis gedimas, todėl vairuotojai nuo to apsisaugo iš anksto, tiesiog vengdami šio modelio.
Kokie yra komforto modulio ar atskirus valdiklius jungiančios CAN magistralės gedimo simptomai?
- Periodiškas kai kurių sistemų (pvz., centrinio užrakto ar oro kondicionavimo) išsijungimas.
- Viena ar kelios komforto moduliu valdomos sistemos neveikia - problema dažniausiai slypi sutrikusiame magistralės veikime.
- Neveikia jokia su komforto moduliu susijusi sistema - problema dažniausiai slypi modulio maitinimo šaltinyje.
- Daugėja gedimų - kas tam tikrą laiko intervalą nustoja veikti ir kitos sistemos.
- Informacija apie neegzistuojančius gedimus rodoma borto kompiuterio ekrane.
Dėl ko sugenda komforto modulis?
- Ilgalaikis akumuliatoriaus atjungimas.
- Pažeistas komforto modulio maitinimo šaltinis.
- Perdegęs saugiklis, atsakingas už komforto modulio maitinimą.
- Komforto modulio komponentų pažeidimas dėl prastos apsaugos nuo drėgmės.
- Įtampos šuoliai elektros instaliacijoje.
Jei kurios nors iš aukščiau paminėtų problemų sprendimas nepadeda, specialistai išmontuoja komforto modulį.
Kokie tipiniai CAN magistralės ir komforto bloko komponentų pažeidimai?
- Buvo taškinių elektros ir elektroninių komponentų perdegimų.
- Buvo pažeisti elektriniai ir elektroniniai komponentai.
- Ant pagrindinės modulio plokštės yra drėgmės.
- Atsilaisvino šalto litavimo jungtys - lituotų jungčių pažeidimai dėl vibracijos.
CAN magistralės gedimai - kokios problemos gali būti susijusios su pačia magistrale?
- Trumpieji jungimai - į įžeminimą, į teigiamą polių, iš didelio pralaidumo magistralės į mažo pralaidumo magistralę.
- Mechaninis kabelių pažeidimas.
- Rezistorių gedimai.
- Per žema maitinimo įtampa.
Atskirų valdiklių, valdomų komforto modulio, gedimai
Taip pat specialistas turi patikrinti visus atskirų sistemų valdiklius, nes jie (ir jų komponentai) taip pat gali būti gedimo priežastimi. Gedimo priežastis gali būti ir netinkama komunikacija tarp valdiklių. Deja, už komforto modulio pažeidimus kartais atsakingi ir patys vairuotojai, kurie paveikia sistemos darbą bandydami keisti atskirų valdiklių parametrus. Kai kurie iš jų net nežino, kas yra CAN magistralė, o ką jau kalbėti apie jos remontą. Nesklandumų CAN magistralėje gali sukelti ir ne gamykliniai, prie elektros tinklo prijungti priedai, pvz., šildomi sėdynių kilimėliai, atbulinės eigos kamera ar nekokybiškas multimedijos rinkinys.
CAN magistralės savybės ir trikčių šalinimas
Kaip profesionalai patikrina komforto bloko ir CAN magistralės būklę?
- Pirmiausia specialistas pradeda tikrinti, kurios komforto modulio funkcijos neveikia.
- Būtina turėti prieigą prie automobilio gamintojo techninės informacijos, kad būtų galima patikrinti, kur yra komforto blokas, kokiu principu veikia CAN magistralė, kur yra atitinkami laidai, kokie valdikliai prijungti prie magistralės ir kur jie yra.
- Specialistai tikrina pagrindinius, galimus pažeidimus - elektros įtampos pokyčius grandinėje, perdegusius saugiklius, fizinius kabelių pažeidimus.
- Vėliau yra nuskaitomi saugomi klaidų kodai naudojant diagnostinę įrangą.
- Testuojami elektros įtaisai (pvz., elektra valdomo lango nuleidimo ir pakėlimo mechanizmo variklį).
- Specialistai naudoja osciloskopą CAN magistralės signalams stebėti.
- Elektrikas taip pat pamatuoja elektros įtampą grandinėje.
- Yra patikrinami visi iš eilės valdikliai, prijungti prie CAN magistralės.
