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Cuidado al cortar cables en con los vehiculos. ¿ Sistemas Multiplexados?

23 Feb

Sistemas Multiplexados
Las instalaciones eléctricas de los automóviles actuales se están haciendo
cada día más complejas, debido al considerable incremento de los aparatos
eléctricos que se disponen, tanto para la seguridad de marcha del vehículo
como para el confort de los pasajeros. Las unidades electrónicas de gestión del
motor, los sistemas de frenado antibloqueo, las suspensiones pilotadas, los
sistemas de climatización automáticos, etc, requieren de un gran número de
sensores ubicados en lugares muy distantes entre sí, y que es preciso conectar
a la unidad de control, lo cual supone incrementar notablemente el número de
hilos conductores, resultando de ello que la instalación eléctrica se hace
extremadamente compleja.
Por otra parte, si los mazos de cables de esta instalación atraviesan zonas
móviles, como es el caso de la instalación de puertas (espejos retrovisores con
mando eléctrico, elevalunas. cierres centralizados, etc.), la flexibilidad del
cableado es escasa en las zonas de articulación y surgen problemas de
Habilidad y duración.
La idea de utilizar un solo cable para realizar varias funciones ha tomado forma
en los últimos años y ya se están aplicando en los automóviles los circuitos
multiplexado que, combinados con los sistemas clásicos, suponen una
importante reducción del cableado. El multiplexado utiliza una serie de cajetines
electrónicos interconexionados entre sí, que enlazan los diferentes aparatos
Sincronización – Inyección Electrónica y Control Computarizado de Motor OBD II

receptores con los órganos de mando y control de los mismos de forma
electrónica, en lugar de hacerlo a la manera convencional, mediante la clásica
instalación eléctrica, consiguiéndose con ello una notable simplicidad de la
instalación.
Clases de Multiplexado
Las clases A Para el multiplexado Maestro / esclavo, caudales bajos,
bajo coste.

Las clases B Para el multiplexado Multimaestros, caudales medianos.

Las clases C Para el multiplexado Multimaestros, caudales altos.

Las clases D Para las conexiones ópticas de datos.

Principios básicos del multiplexado

La figura siguiente muestra la disposición de circuito multiplexado para el
gobierno de diferentes lámparas, por ejemplo de un piloto trasero. Cada una de
ellas está conectada a un cajetín electrónico B2 alimentado directamente desde
la batería v que se integra en el propio piloto o en sus inmediaciones, con lo
cual el circuito de potencia puede ser común a varias lámparas y acortarse
notablemente. Por otra parte, cada uno de los interruptores de mando o
sensores que activan estas lámparas está conectado a otro cajetín electrónico
(Bl) ubicado en el lugar más apropiado para simplificar el cableado. Estos dos
cajetines electrónicos se interconectan a través de una unidad de
interconexiones BIC, controlada por una unidad central UC. Con esta
disposición, las maniobras de accionamiento o parada de cada uno de los
interruptores o sensores son recogidas en la unidad central y. debidamente
procesadas, son enviadas a la unidad electrónica de accionamiento de las
lámparas, que comanda el encendido o apagado de las mismas.

Los circuitos mulliplexados como el descrito posibilitan la función de
autodiagnóstico de la instalación, pues en su funcionamiento la unidad central
está recibiendo continuamente información del estado de los interruptores o
sensores y detectando el funcionamiento correcto de cada uno de los
receptores, de manera que si alguna de estas informaciones falla es detectada
inmediatamente, alertando al conductor de la anomalía. Por otra parte, dado
que el circuito de potencia de los receptores es directo a través del cajetín
electrónico B2, los interruptores de mando pueden ser más pequeños y
sencillos, ya que por ellos no ha de pasar la corriente de alimentación de los
receptores (función relé). Igualmente, es posible comandar varios receptores
con un solo interruptor, o. al contrario, mediante v arios interruptores puede
comandarse un solo receptor, todo ello con una instalación eléctrica sencilla,
disminuyendo el número de interconexiones.

A la técnica utilizada en comunicaciones para transmitir simultáneamente
varias señales diferentes, a través de una sola línea, se la denomina red
multiplexada. Para mantener la integridad de cada una de las señales a lo largo
del canal, el multiplexado permite separarlas por tiempo, espacio o frecuencia.
El dispositivo utilizado para combinar las señales se denomina multiplexor y es
un dispositivo que transmite de forma simultánea varias informaciones por un
solo canal, sin que ninguna de ellas pierda su identidad, empleando la técnica
de división del tiempo.

Las redes multiplexadas agrupan y conectan entre si las centrales electrónicas
de un vehículo compartiendo información de los sensores de los diferentes
sistemas de control y gestión, como el sistema de inyección del motor, la
climatización, los frenos con antibloqueo, etc. De esta forma, un mismo sensor,
como el de régimen motor, puede suministrar información a los distintos
sistemas, que la comparten. La red de transmisión de datos ha de ser capa/ de
aceptar información, coinvertirla a un formato que se pueda enviar rápidamente
y de forma fiable, transmitir los datos a un determinado lugar y, una vez que los
datos han llegado, volverlos a convertir a un formato que el destinatario (ya sea
máquina o ser humano) pueda entender.
Para comunicar las diferentes unidades electrónicas es preciso definir las
reglas de transmisión de datos, denominadas protocolo, las cuales regulan la
codificación de la información, velocidad de transmisión, etc. El soporte de
transmisión utilizado es un par de cables o la fibra óptica, denominado bus.,
que interconecta las unidades electrónicas. El par de cables o par trenzado es
el medio más simple y cómodo de bus de transmisión. Se trata de dos hilos de
cobre aislados y trenzados para reducir las interferencias electromagnéticas.
Sincronización – Inyección Electrónica y Control Computarizado de Motor OBD II

Estructura de una red multiplexada

Las redes multiplexadas permiten optimizar la instalación eléctrica al ubicar las
unidades de control de los diversos sistemas en una posición centralizada
respecto a las funciones que gestionan. Ello permite minimizar la instalación de
distribución de la potencia y de las señales, incluso, mediante la utilización del
multiplexado. En una definición amplia, los buses multiplexados son sistemas
de comunicaciones digitales en los que los elementos conectados comparten
una misma línea (BUS) por la que intercambian datos y señales de control.
En muchos vehículos actuales, los dispositivos eléctricos como los elevalunas,
cierres centralizados de puertas, antiarranque, alarma, etc, están
interconexionados a través de una unidad central que controla todos los
sistemas por medio de una red multiplexada. la cual conecta por una línea BUS
las unidades electrónicas de cada uno de los sistemas. Ello permite que el
aumento de funciones en los diferentes sistemas no represente un incremento
del cableado, sino al contrario, una reducción del mismo, al tiempo que se evita
la duplicidad de algunos sensores, cuyas señales son utilizadas por los
distintos sistemas, transmitiéndolas a las unidades de control de los diferentes
dispositivos a través de la línea BUS. Por otra parte, permite disponer de un
sistema de autodiagnosis para la localización rápida de averías.
La configuración típica de un vehículo multiplexado consiste en una unidad
central a la que se conectan varios buses con unas características de velocidad
acordes con los requisitos de tiempo real de los elementos conectados. Los
elementos electrónicos de confort y carrocería se conectan normalmente a
buses de menor velocidad, mientras que los elementos que afectan
directamente a la conducción (tracción y seguridad), así como los de
información y comunicaciones se conectan a buses de alta velocidad, al ser
más exigentes sus requisitos de tiempos de respuesta.
La siguiente figura muestra un ejemplo de aplicación de red multiplexada,
donde puede verse la ubicación y el conexionado de las distintas unidades
electrónicas entre sí. En este caso se utiliza una red CAN para la gestión del
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sistema motopropulsor, que interconecta las unidades de control del sistema de
inyección 15, cambio automático 11, suspensión 2 y ABS 12. con la unidad
central BSI 17, a la que se conectan también el resto de redes multiplexadas,
que en este caso son del tipo VAN, utilizadas para los sistemas de confort y de
carrocería. En el ejemplo que nos ocupa, la red de confort agrupa los
calculadores electrónicos del cuadro de instrumentos 13, pantalla
multifunciones 9, autorradio 7, sistema de navegación 4, ayuda al
estacionamiento 10, climatización 3 y cambiador de CD 5, que se interconectan
entre sí y a la unidad central BSI 17. Para los sistemas de carrocería se
disponen dos redes VAN, conectadas también a la unidad central BSI. La
primera de ellas conecta los calculadores electrónicos de servicio del motor 16,
airbag 19 y conmutador bajo el volante 18 y, la segunda, los sistemas de
alarma 14, módulos de puertas I y 20, techo 8 y aditivación de gasolina 6.
Como es sabido, el BUS es una vía de comunicación de datos a través de uno
o dos cables eléctricos o de fibra óptica, que permite que las centrales
electrónicas dispongan únicamente de alimentación eléctrica y cableada para
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los sensores y actuadores que están junto a ellas. El resto de la información
necesaria para el funcionamiento del sistema llega por el BUS, lo mismo que
estas unidades vuelcan información a la misma línea, necesaria para el
correcto funcionamiento de otros sistemas. Las unidades electrónicas disponen
un microprocesador capaz de reconocer y leer los mensajes necesarios para
su funcionamiento y, a su vez, volcar a la línea multiplexada mensajes
referentes a las señales de los sensores y estado de los actuadores ligados a
esta unidad de control. Adicionalmente se disponen protocolos sencillos para el
intercambio de datos en tiempo real, que van asociados a medios de
transmisión capaces de soportar interferencias.
El multiplexado de datos en automóviles fue introducido por primera vez hacia
el año 1.979 y. desde esta fecha, se han desarrollado muchos protocolos
dentro de la industria automovilística, como VW: A-BUS, BMW: buses I, K, P,
Ford: Bus SCP, etc. Los estándares SAE definen tres clases de buses de
comunicación de datos, denominados A, B, C y D las cuales, aunque responden
a definiciones más amplias, suelen ser empleadas para especificar las
gamas de velocidad de transmisión, cuyas equivalencias son las siguientes:
Clase A: velocidad <1 kb/s.
Clase B: 10 kb/s <velocidad< 100 kb/s.
Clase C: 100 kb/s <velocidad1Mb/s.
Varios protocolos que comenzaron diseñados por los fabricantes de
automóviles han llegado a convertirse en estándares industriales y representan
las tecnologías de multiplexado con más aceptación hoy en día por el resto de
fabricantes y con más posibilidades de aplicación futura. Dichas tecnologías
son las conocidas redes europeas CAN (originaria de Bosch) y VAN (del grupo
PSA y Renault), así como la americana SAE-J1850 en sus versiones PWM
(Chrysler y Ford) y VPWM (GM).
El éxito de los protocolos CAN reside en su simplicidad de concepción, sus
buenas características de velocidad (hasta I Mb/s) y su amplio soporte por
parte de los fabricantes de componentes electrónicos, como Motorola, Intel,
Siemens, Philips y Texas-lnstruments. Este soporte de altas velocidades de
transmisión hace que sea especialmente idóneo para aplicaciones de clase D y
se emplea fundamentalmente en Europa y por algunos fabricantes americanos.
La tecnología VAN presenta también buenas prestaciones y dispone de
protocolos muy simples de implementación en Hardware fácil y por tanto
económica. La velocidad de transmisión típica que ofrece es de 250 Kb/s,
pudiendo ser empleado en aplicaciones de Clase B y C. La tecnología SAEJ1850
es similar a las CAN y VAN pero la velocidad soportada es netamente
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inferior, siendo su valor máximo de 41.6 Kb/s. lo que la hace susceptible de ser
empleada en aplicaciones de Clase A y B (velocidad baja y media).
Un análisis inicial de las propiedades de estas tecnologías concluye que las
tres son muy similares y cada una dispone de un elemento diferenciador. de
acuerdo con el cual, puede afirmarse que CAN es la que más velocidad aporta.
VAN es la más eficiente y J-1850 la más económica.
Como ya se dijo los protocolos empleados mayoritariamente son el CAN y el
VAN, aunque existen otros, el método de transmisión síncrona utiliza tramas
que permiten enviar secuencias compactas de datos. Las tramas están
compuestas de varios bloques, dependiendo del protocolo, en los que no faltan
los que indican la dirección, el mensaje en sí, la comprobación y el final.
La transmisión de datos multiplexados a través de un bus funciona un poco
como una conferencia telefónica. Un conferenciante anuncia sus propósitos en
una red de líneas mientras que los otros conferenciantes escuchan. Algunos
encuentran estas propuestas interesantes y las toman en cuenta, mientras que
otros no les dan ninguna importancia.
El proceso seguido en la transmisión de datos multiplexados sigue la secuencia
siguiente: La unidad electrónica de control emisora trata las informaciones que
le incumben, por ejemplo la presión de admisión, temperatura del aire, posición
de mariposa de gases y temperatura del refrigerante. Estas informaciones son
numeradas en paquetes de 8, 16 o 32 bits, (según la potencia del
microprocesador) para ser tratadas por el calculador. A continuación estas
informaciones son señalizadas, es decir, almacenadas bit a bit en una memoria
lampón. El multiplexor selecciona los bits unos después de otros y los envía en
serie según la cadencia de un reloj sobre una línea única.
La unidad de control receptora, que integra un desmultiplexor, recupera estos bits
que llegan unos después de otros y redefine, según el proceso inverso de
multiplexado. la codificación de la información de un captador único. Los bits
son ensamblados a medida que llegan en una memoria específica (buffer) para
ser corlados en paquetes de 8. 16 o 32 bits.
Evidentemente, todo el proceso es bidireccional, es decir que cíclicamente,
cada unidad electrónica puede ser receptora o emisora en función de las
necesidades, por lo cual, integra una etapa multiplexora y otra desmultiplexora.
Por lo que se refiere a la arquitectura de la red multiplexada, cabe diferenciar
dos necesidades: los intercambios de informaciones entre calculadores para
una gestión rápida (por ejemplo, la información del cambio automático para el
motor), y la circulación de informaciones entre componentes de mando y
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potencia que no precisan un tratamiento inmediato, como la activación del
elevalunas., la climatización, el limpiaparabrisas, etc.
Para responder a estas necesidades, se disponen en el automóvil,
generalmente, varios buses o redes de comunicación, utilizándose una red de
alta velocidad para los intercambios intersistemas y una red de baja velocidad
para los intercambios de las informaciones de los componentes sin tratamiento
inmediato Los protocolos de comunicación empleados pueden ser diferentes en
estas dos redes, utilizándose generalmente el CAN para los intercambios
entre sistemas v el VAN para los buses de accesorios. Cuando se utilizan estos
dos tipos de redes, es preciso disponer una pasarela intersistemas, es decir,
una central electrónica inteligente, denominada por algunos fabricantes BSI y
por otros 131II, de un conjunto de redes
multiplexadas VAN y CAN.

Para ver mas descarga el archivo

 
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Publicado por en 23 febrero, 2012 en TECNOLOGÍAS EN AUTOMOVILES

 

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