عیبیابی مدار باز در شبکه CAN HS خودرو: راهنمای کامل و تخصصی
شبکه CAN HS یکی از اصلیترین باسهای ارتباطی خودروهای امروزی است که امکان تبادل دادهای سریع و مطمئن را بین واحدهای کنترل الکترونیکی مختلف فراهم میکند. یکی از رایجترین مشکلات موجود در این شبکه، بروز مدار باز در خطوط ارتباطی میباشد که سبب اختلال در عملکرد سیستمهای خودرو و ایجاد کد خطا میشود. در این مقاله به بررسی کامل مفهوم مدار باز در شبکه CAN HS، دلایل ایجاد آن، روشهای عیبیابی و نکات تخصصی خواهیم پرداخت.
شبکه CAN HS چیست؟
شبکه Controller Area Network High Speed (CAN HS) یک پروتکل ارتباطی پرسرعت (تا 1 مگابیت بر ثانیه) است که توسط شرکت Bosch توسعه یافته و در تمامی خودروهای مدرن برای ارتباط ECUها (واحدهای کنترل الکترونیکی) به کار میرود. این شبکه ضمن کاهش تعداد سیمکشیها، باعث افزایش اعتمادپذیری و کاهش وزن خودرو میشود.
امنیت دادهها، قابلیت اطمینان، و قابلیت تشخیص خطا از ویژگیهای مهم این شبکه هستند. خطوط شبکه CAN HS معمولاً از دو سیم به نامهای CAN_H و CAN_L تشکیل شدهاند که به صورت جفت تفاضلی (Differential Pair) عمل میکنند.
ساختار فیزیکی شبکه CAN HS
شبکه CAN HS در یک بستر باس موازی شامل چند ECU به صورت سری است که در دو انتهای باس مقاومت ترمینیتور 120 اهم نصب میشود. این مقاومتها از ایجاد بازتاب سیگنال و اختلال در دادهها جلوگیری میکنند.
- خط CAN_H: ولتاژ هنگام ارسال دیتا بالا میرود (حدود 3.5 ولت)
- خط CAN_L: ولتاژ هنگام ارسال دیتا کاهش مییابد (حدود 1.5 ولت)
ولتاژ تفاضلی بین CAN_H و CAN_L معمولاً 2 ولت است که باعث تداخل نویز کمتر و تبادل داده مطمئن میشود.
مدار باز در شبکه CAN HS: تعریف و آثار
مدار باز (Open Circuit) به وضعیتی اطلاق میشود که در آن یکی از خطوط CAN_H یا CAN_L قطع شده و جریان به درستی در شبکه عبور نمیکند. مدار باز یکی از مشکلات فیزیکی رایج است که باعث اختلال در خطوط ارتباطی و ایجاد خطاهای متعددی میشود.
علائم و نشانههای مدار باز در شبکه CAN HS
- ایجاد کد خطای CAN Communication Fault در ECUها
- پیغام خطای No Communication یا Bus Off
- عدم ارسال یا دریافت سیگنال از برخی واحدهای کنترل
- توقف عملکرد تجهیزات وابسته به شبکه CAN مانند سیستم ترمز ABS، ایربگ، داشبورد و غیره
- بروز خطاهای متناوب و ارتباط غیر پایدار با مدت زمانهای مختلف
دلایل رایج ایجاد مدار باز در شبکه CAN HS
برخی از دلایل اصلی بروز مدار باز عبارتاند از:
- قطع شدن سیم اصلی در مسیر شبکه به دلیل فشار مکانیکی، سائیدگی یا خرابی اتصالات
- شل شدن یا خوردگی کانکتورها و ترمینالها که باعث قطع اتصال یا افزایش مقاومت میشود
- خرابی ECUها یا اتصالات داخلی که موجب قطع در مسیر میشود
- خرابی مقاومت ترمینیتور (120 اهم) یا برداشتن یا جابهجایی آن
- ایجاد شکستگی یا فشار در سیمکشی به واسطه ضربه یا حادثه
ابزارها و تجهیزات لازم برای عیبیابی مدار باز شبکه CAN HS
1. مولتیمتر دیجیتال (Digital Multimeter)
مولتیمتر یکی از ابزارهای پایه برای اندازهگیری مقاومت، ولتاژ و تست پیوستگی سیمهای شبکه CAN HS است.
2. اسیلوسکوپ (Oscilloscope)
اسیلوسکوپ آنالوگ یا دیجیتال امکان مشاهده شکل موجهای CAN_H و CAN_L را میدهد تا بتوان سطح ولتاژ و غیرطبیعی بودن سیگنالها را بررسی نمود.
3. تحلیلگر شبکه CAN (CAN Analyzer)
ابزاری تخصصی جهت نمایش پیامهای ارسالی و دریافتی در باس CAN، بررسی خطاها و تشخیص دقیق منبع اختلال.
4. پروب تست سیمکشی (Test Probe)
برای اتصال به سیمها بدون باز کردن کانکتورها مورد استفاده قرار میگیرد.
روشهای علمی و گام به گام عیبیابی مدار باز در شبکه CAN HS
گام 1: بازرسی ظاهری و فیزیکی سیمکشی و کانکتورها
ابتدا نقاط اتصال، کانکتورها، طول سیم کشی و کل مسیر باس CAN را از نظر شکستگی، تغییر رنگ، سوختگی، خوردگی و شل بودن بررسی کنید. اغلب مشکلات مدار باز از این مرحله مشخص میشوند.
گام 2: تست مقاومت ترمینیتورها
با استفاده از مولتیمتر در حالت اندازهگیری مقاومت، مقدار اهم بین دو سر شبکه CAN_H و CAN_L را بررسی کنید. مقدار صحیح حدود 60 اهم است (دو مقاومت 120 اهم موازی). وجود مقدار بینهایت یا اختلاف زیاد نشاندهنده خرابی ترمینیتورها یا مدار باز است.
گام 3: تست پیوستگی سیمها
از مولتیمتر برای بررسی پیوستگی خطوط CAN_H و CAN_L در طول مسیر سیم کشی استفاده کنید. با جدا کردن کانکتورها، دو سر هر سیم را اتصال دهید تا از سالم بودن سیم مطمئن شوید.
گام 4: اندازهگیری ولتاژ خطی و تفاضلی شبکه در حالت روشن بودن ECUها
با استفاده از مولتیمتر، ولتاژ 5 ولت تغذیه ECU را چک کنید. سپس ولتاژهای CAN_H و CAN_L در حالت استاتیک را اندازه بگیرید؛ مقدار نرمال CAN_H در حالت استاتیک حدود 2.5 ولت و CAN_L نیز حدود 2.5 ولت است. هنگام انتقال داده، اختلاف ولتاژ حدود 2 ولت میشود. عدم مشاهده ولتاژ صحیح بیانگر مشکل اتصال یا مدار باز است.
گام 5: بررسی شکل موج با اسیلوسکوپ
پروب اسیلوسکوپ را به خطوط CAN_H و CAN_L متصل کنید و وضعیت ولتاژها را در زمان تبادل داده مشاهده کنید. شکل موجها باید موجهای تفاضلی مشخص باشند. وجود سیگنالهای ضعیف، نویز بالا، یا قطع شکل موج به خودی خود نشانه مدار باز یا اشکال در بستههای داده است.
گام 6: استفاده از تحلیلگر شبکه CAN
با توجه به پیامهای رد و بدل شده در شبکه، نقاطی که نمیتوانند داده ارسال یا دریافت کنند را مشخص نمایید. خطاهای مربوط به Error Passive یا Bus Off در بعضی از ECUها نشان دهنده مدار باز در بخش مربوط است.
نکات تخصصی و فنی در عیبیابی مدار باز شبکه CAN HS
1. انتخاب صحیح مقاومت ترمینیتور
همیشه از مقاومت 120 اهم با توان مناسب و کیفیت صنعتی استفاده کنید. مقاومتهای ضعیف باعث ایجاد نوسان ولتاژ میشوند.
2. توجه به قطر و کیفیت سیم شبکه
سیمهای پک شده باید دارای عایقبندی و قطر مناسب (معمولاً AWG 22 تا 24) باشند تا مقاومت و افت ولتاژ کم شود.
3. رعایت فیلترهای جلوگیر از نویز
در خودروهایی که از تجهیزات الکترونیکی متعدد استفاده میشود، فیلترهای نویز EMI در مسیر CAN میتوانند از اختلالات غیرضروری و شکستهای موقتی جلوگیری کنند.
4. آشنایی با پروتکل CAN و ساختار پیامها
درک چگونگی ارسال و دریافت فریمهای CAN شامل Start of Frame، Arbitration Field، Control Field، Data Field و CRC به مهندس عیبیاب کمک میکند تا پترن خطاهای شبکه را بهتر تفسیر کند.
نمونه عملی عیبیابی مدار باز در شبکه CAN HS
فرض کنید در خودرویی پیغام خطای عدم ارتباط با ECU ایربگ نمایان شده و تست اولیه از طریق دیاگ نشان دهنده خطای مدار باز در شبکه CAN HS است:
- بازرسی فیزیکی کابلها و کانکتورهای ECU ایربگ — هیچ شکستی یافت نشد.
- اندازهگیری مقاومت ترمینیتورها نشان داد مقاومت 120 اهم انتهای باس ECU ایربگ قطع شده است.
- با تعویض مقاومت ترمینیتور مشکل بخشی برطرف شد، اما کد خطا هنوز باقی بود.
- با تست پیوستگی سیمها مشخص شد سیم CAN_L بین ECU و باس شبکه قطعی دارد.
- تعویض سیم با سیم جدید و آزمون دوباره باعث رفع کامل خطا و بازیابی ارتباط پایدار شد.
جمعبندی
عیبیابی مدار باز در شبکه CAN HS یکی از کارهای حیاتی و پایهای در تعمیرات و نگهداری خودروهای امروزی است. با استفاده از روشهای گام به گام و ابزارهای تخصصی، میتوان به سادگی مشکلات را شناسایی و رفع نمود. آشنایی دقیق با ساختار فنی باس CAN، روشهای اندازهگیری و تحلیل پیامها، تسلط بر تجهیزات تشخیص خطا و شناخت ویژگیهای عایقی و مقاومتی شبکه، کلید موفقیت در عیبیابی این سیستم خواهد بود.
اگر با مشکل شبکه CAN HS در خودرو برخورد کردید، پیشنهاد میشود ابتدا از مراحل بازرسی فیزیکی و اندازهگیریهای ساده آغاز کرده و در صورت نیاز به کمک ابزارهای تحلیل حرفهای روی بیاورید تا به صورت علمی و سریع منبع عیب را پیدا و رفع نمایید.