شبکه CAN HS - عیب یابی اتصال به بدنه یا ولتاژ

شبکه CAN HS (Controller Area Network High Speed) یکی از پرکاربردترین پروتکل‌های ارتباطی در سیستم‌های الکترونیکی خودرو است که جهت انتقال داده‌ها در سرعت‌های بالا بین واحدهای مختلف کنترل الکترونیکی (ECU) به کار می‌رود. با وجود پیشرفت تکنولوژی، مشکلاتی مانند اتصال به بدنه کوتاه یا خطای ولتاژ در شبکه CAN HS می‌تواند عملکرد سیستم‌های خودرو را مختل کند. در این مقاله به بررسی ساختار شبکه CAN HS، علائم و روش‌های تخصصی عیب‌یابی اتصال به بدنه یا ولتاژ می‌پردازیم.

مقدمه‌ای بر شبکه CAN HS

شبکه CAN HS یک سیستم ارتباطی میکروکنترلری است که برای ارسال اطلاعات در محیط‌های نویزی خودرو طراحی شده و قادر است داده‌ها را با سرعت‌های 125 کیلوبیت بر ثانیه تا 1 مگابیت بر ثانیه انتقال دهد. این شبکه از دو خط سیگنال استفاده می‌کند که به آنها CAN_H (خط ولتاژ بالا) و CAN_L (خط ولتاژ پایین) گفته می‌شود. پروتکل CAN اساسا بر مبنای ارتباط نقاط به نقاط با استفاده از این دو سیم استوار است.

معماری و سیگنال‌های CAN HS

• CAN_H (High Line): در حالت استراحت یا شکست، ولتاژ آن حدود 2.5 ولت است و در حالت انتقال داده به حدود 3.5 ولت می‌رسد.
• CAN_L (Low Line): در حالت استراحت برابر 2.5 ولت است و در زمان انتقال داده به حدود 1.5 ولت کاهش می‌یابد.

مجموع ولتاژ دو خط در حالت انتقال حدود 2 ولت اختلاف دارد. این اختلاف ولتاژ بین CAN_H و CAN_L پایه اصلی تشخیص بیت‌ها در CAN HS است.

معرفی مشکلات اتصال به بدنه و ولتاژ در شبکه CAN HS

یکی از مسائل رایج در شبکه CAN HS، اتصال نادرست یک یا چند نقطه از سیم‌های CAN به بدنه (ارت خودرو) یا منبع ولتاژ (مثلا 12 ولت باتری) است. چنین اتصالاتی باعث بروز خطاهای شبکه‌ای، افت سرعت انتقال، و یا عدم برقراری ارتباط صحیح ECU ها می‌شود.

اتصال کوتاه به بدنه (Ground Short)

در این حالت، سیم CAN_H یا CAN_L به زمین بدنه خودرو اتصال می‌یابد. این اتصال باعث می‌شود ولتاژ در خط مورد نظر کاهش چشم‌گیری پیدا کند و در نتیجه تفاوت ولتاژ بین خطوط کاهش یافته و انتقال دیتا با اختلال مواجه شود.

اتصال کوتاه به ولتاژ (Power Short)

در این حالت برعکس، سیم CAN_H یا CAN_L به منبع ولتاژ ثابت 12 ولت اتصال پیدا می‌کند، که باعث افزایش بیش از حد ولتاژ روی آن خط می‌شود و ممکن است منجر به سوختن ترانزیستورهای داخل تراشه CAN یا آسیب دیدن ECU شود.

علائم و نمودهای اتصال به بدنه یا ولتاژ در شبکه CAN HS

• پیغام‌های خطا در دیاگ خودرو: خطاهایی مانند CAN Bus Off، Bus Warning، و خطاهای تزریق داده غیرقابل فهم (CRC Error) در ابزار عیب‌یابی دیده می‌شود.
• کاهش سرعت انتقال دیتا: بسته‌های داده ممکن است دیر یا ناقص ارسال شوند.
• عدم پاسخ‌دهی ECUها: برخی ماژول‌ها ممکن است از شبکه قطع شوند یا عملکرد ضعیفی داشته باشند.
• مشاهده ولتاژ نادرست روی خطوط CAN: با استفاده از اسیلوسکوپ یا مولتی‌متر قابل مشاهده است.

روش‌های تخصصی عیب‌یابی اتصال به بدنه یا ولتاژ در شبکه CAN HS

عیب‌یابی شبکه CAN HS مستلزم استفاده از تجهیزات تخصصی و تکنیک‌های نظام‌مند است. در ادامه روش‌های اصلی برای شناسایی مشکلات اتصال کوتاه به بدنه یا ولتاژ آمده است.

معاینه بصری و ارزیابی مقدماتی

• بازرسی سیم‌کشی‌ها و کانکتورها برای یافتن محل‌های ساییدگی، قطع یا اتصال ناخواسته به بدنه.
• بررسی فیزیکی ECUها و واحدهای کنترل برای نشانه‌های آسیب مکانیکی یا سوختگی.
• استفاده از دیاگ خودرو و خواندن کدهای خطا مرتبط با CAN Bus.

اندازه‌گیری ولتاژ در خطوط CAN

استفاده از مولتی‌متر دیجیتال یا اسیلوسکوپ جهت اندازه‌گیری دقیق ولتاژ روی سیم‌های CAN_H و CAN_L بسیار مهم است. در حالت عادی باید ولتاژهای زیر دیده شود:

• CAN_H: حدود 2.5 ولت در حالت استراحت، و 3.5 ولت در زمان انتقال دیتا.
• CAN_L: حدود 2.5 ولت در حالت استراحت، و 1.5 ولت در زمان انتقال دیتا.

اگر در اندازه‌گیری مشاهده شود که خطی به زمین (صفر ولت) یا 12 ولت متصل شده است، دلیل روشنی برای اتصال کوتاه یا اشکال در شبکه CAN است.

استفاده از اسیلوسکوپ جهت تحلیل سیگنال

اسیلوسکوپ در عیب‌یابی CAN HS بسیار کاربردی است زیرا امکان مشاهده شکل موج و تغییرات آن را فراهم می‌کند. در شرایط نرمال، سیگنال‌های CAN_H و CAN_L ولتاژهای متضاد و منحصربفرد دارند.

نکات کلیدی بررسی سیگنال‌ها در اسیلوسکوپ:

• شکل موج بدون نویز شدید و افت ولتاژ می‌باشد.
• سطح ولتاژ‌ها در محدوده استاندارد، اختلاف حدود 2 ولت بین CAN_H و CAN_L مشاهده شود.
• نبود پالس‌های مکرر یا غیرطبیعی که نشان‌دهنده خطای اتصال کوتاه است.

روش تست مقاومت دو خط CAN

با جدا کردن شبکه CAN یا قسمتی از آن، مقاومت بین دو خط CAN_H و CAN_L باید حدود 60 اهم باشد، زیرا مقاومت استاندارد انتهای خط 120 اهم است و دو طرف شبکه به صورت موازی قرار گرفته‌اند.

اگر مقاومت کمتر یا بیشتر از 60 اهم اندازه‌گیری شود، ممکن است نشانه اتصالات اضافی کوتاه یا بازشدگی سیم باشد.

تعیین محل اتصال کوتاه با تست جریان متناوب

با استفاده از مولتی‌متر روی حالت اندازه‌گیری جریان نشتی متناوب (AC leakage current) می‌توان بررسی نمود که میزان جریان غیرعادی از خطوط CAN عبور می‌کند یا نه. جریان بالا بین CAN_H / CAN_L به زمین یا باتری نشانه اتصال کوتاه است.

نمونه عیب یابی گام به گام اتصال به بدنه در شبکه CAN HS

1. قطع کردن باتری خودرو برای امنیت در کار.
2. باز کردن ترمینال‌های ECU و دسترسی به سیم‌های CAN_H و CAN_L.
3. اندازه‌گیری مقاومت بین CAN_H و زمین؛ اگر نزدیک به صفر بود، اتصال به بدنه روی CAN_H وجود دارد.
4. همین آزمون برای CAN_L و زمین انجام شود.
5. اگر خط اتصال به بدنه یافت شده، ادامه مسیر سیم‌ها و کانکتورها از ECU تا نقطه اتصال بررسی شود.
6. تعویض یا تعمیر بخش آسیب دیده و تست مجدد.
7. وصل کردن باتری و بررسی عملکرد شبکه اضافه.

نگهداری و پیشگیری از مشکلات اتصال به بدنه یا ولتاژ در شبکه CAN HS

برای جلوگیری از مشکلات مرتبط با اتصال کوتاه، رعایت نکات زیر ضروری است:

• استفاده از سیم‌بندی استاندارد و با روکش مناسب مقاوم در برابر حرارت و ساییدگی.
• نصب صحیح کانکتورها و اطمینان از عدم نفوذ رطوبت و گرد و غبار به داخل آنها.
• اجتناب از اتصال سیم‌ها به بدنه به جز محل‌های تعیین شده.
• بازرسی دوره‌ای سیم کشی و رفع هر گونه علائم خرابی یا پوسیدگی.

جمع‌بندی

شبکه CAN HS یکی از بنیادی‌ترین سیستم‌های ارتباطی در خودروهای مدرن است که نیازمند عیب‌یابی دقیق و تخصصی می‌باشد. اتصال کوتاه به بدنه یا منبع ولتاژ در کابل‌های CAN HS می‌تواند موجب بروز اختلالات جدی در عملکرد ECUها شود. با بهره‌گیری از تجهیزات مانند اسیلوسکوپ، مولتی‌متر و تست‌های مقاومت، تکنسین‌های خودرو می‌توانند به سرعت منبع خطا را شناسایی و رفع کنند تا شبکه به حالت پایدار عملکرد بازگردد. همچنین رعایت نکات پیشگیرانه در نگهداری سیم‌کشی و کانکتورها به افزایش عمر و کارایی شبکه CAN کمک می‌کند.