Oficina Brasil


Redes de Comunicação veicular: Princípios de funcionamento e leituras de sinais

Diagnósticos em falhas de comunicação, quais sinais elétricos você deverá encontrar e quais equipamentos usar nesses testes, veja os fundamentos das comunicações com scanner e entre módulos mais utilizados

Compartilhe
Por André Miura


Avaliação da Matéria

Com os avanços da tecnologia nos veículos, os objetivos que sempre se quis alcançar são melhor controle da combustão, maior conforto para o condutor e redução de falhas nos componentes. Para se ter melhor controle da combustão, tornou-se necessário que cada vez mais módulos eletrônicos no veículo tivessem acesso rápido às informações de periféricos, como por exemplo, os sensores. E para contribuir com sistemas que visam ao conforto do condutor, os diversos módulos precisam trocar informações de maneira confiável e rápida. Porém, tais objetivos trariam aumento na quantidade de cabos e conectores. Por isso, os sistemas de comunicação mais modernos, diminuíram a quantidade de cabos e conectores que são fonte de grande parte dos defeitos nos veículos. 

Além dessas necessidades, todas essas informações precisam ser visualizadas em um scanner de diagnóstico para que seja possível o diagnóstico e soluções de problemas. Devido a todas essas necessidades, as montadoras desenvolveram diversos sistemas e protocolos de comunicação entre Módulos que evoluíram e sofreram muitas mudanças no passar dos anos. Nessa matéria, abordaremos apenas dois sistemas que são bem conhecidos e que se ouve falar bastante no dia a dia da oficina: a linha K e a rede CAN.

Linha de comunicação K

A comunicação K line, embora mais limitada do que o sistema CAN, ainda é utilizada em vários veículos para a comunicação com scanner de diagnóstico. Essa finalidade combina bem com as características de K line, que trabalha com princípio Master / Slave, no qual uma unidade eletrônica trabalha como “mestre”, fornecendo informações que coletou de uma comunicação entre módulos, e enviando essas informações para uma unidade “escrava” que recebe os dados que solicitou, apenas quando houver essa solicitação. Como exemplo, pode-se considerar a comunicação entre um Módulo do motor (Mestre) e um scanner de diagnóstico (escravo).

A comunicação K line é feita com apenas um fio. De maneira simples, podemos definir como principal diferença entre a comunicação K e outras mais modernas como a CAN o fato de que para que existam pacotes de dados trafegando em uma comunicação K deve haver uma solicitação, ou seja, uma pergunta. Somente assim haverá uma reposta. No exemplo a seguir, consideraremos um veículo diesel que trabalha com linha CAN entre módulos mas que usa K line para comunicação com scanner de diagnóstico.

Teste prático dos sinais de linha K

Para esse teste em bancada usaremos um simulador de centrais (para que o Módulo do motor aja como o “mestre”) e um scanner de diagnóstico conectado a ele para as solicitações de leituras. O módulo utilizado é um EDC7 com diversas aplicações na linha diesel. Os sinais que foram coletados podem ser observados da mesma maneira no veículo, no conector de diagnóstico e devem ser medidos com o auxílio de um osciloscópio. Perceba que apenas com solicitações de leituras teremos “pacotes” de dados trafegando, tornando essa comunicação de baixa velocidade e permitindo uma quantidade de dados menor.

Tais “pacotes” de dados são recebidos pelas placas eletrônicas envolvidas como medidas de tensão. Partindo de uma tensão positiva contínua, devemos ter quedas que chegam a 0V, caracterizando sinais digitais sempre em positivo máximo ou 0V. Tais sinais digitais são conjuntos de informações solicitadas que serão interpretadas em 0s e 1s binários, porém precisam ser convertidos em medidas de tensão para trafegar em um fio elétrico.

A comunicação entre os diversos módulos do veículo através da rede CAN torna possível a coleta de dados de diversos sensores e atuadores pelo Módulo do motor. Por sua vez, ao solicitarmos essas informações ao Módulo do motor, ele transmitirá o que recebeu da CAN entre módulos pela comunicação K com scanner.

Linha de comunicação CAN

A linha CAN é muito utilizada na comunicação entre módulos. Com o desenvolvimento da CAN, é possível que vários módulos se comuniquem entre si, “jogando” em uma rede comum, informações que cada um recebeu de seus respectivos sensores e periféricos, para que todos os módulos possam ter acesso a essas informações se forem necessárias a eles. Assim, diferente da linha K, a linha CAN funciona com princípio “Multimaster”, em que todas as unidades eletrônicas agem como mestres e podem adicionar ou coletar informações da rede de acordo com sua prioridade e utilidade. 

A linha de comunicação CAN é composta por dois fios trançados para oferecer proteção contra interferências elétricas vindas de outros fios, campos magnéticos gerados por outros componentes, etc. Esses dois fios são denominados CAN H (High) de nível lógico alto e a CAN L (Low) de nível lógico baixo. Após a ignição ligada e todos os módulos energizados, temos todas as informações já trafegando na rede de maneira bidirecional, ou seja, tanto High quanto Low têm pacotes de dados saindo e entrando dos diversos módulos.

Para que seja possível transmitir tantas informações por apenas dois fios de maneira bidirecional em cada um deles, as informações precisam ser em forma de códigos binários, sendo um bit a unidade mínima de informação que pode ter o valor de 0 ou 1. Para que códigos binários sejam transmitidos por um fio elétrico eles devem ter um valor em tensão. Realizar essa conversão é a função do transceptor ou decodificador de CAN. Esse componente está presente em cada Módulo eletrônico conectado à rede. Por isso, quando realizamos as medições na rede CAN com um osciloscópio, é possível enxergar medidas de tensão que estão sempre em tensão máxima positiva ou em 0V, o que caracteriza um sinal digital. 

O que define a velocidade dos pacotes de dados na rede, as prioridades desses sinais e os tamanhos de cada pacote de dados é o Protocolo da rede. Diferentes protocolos podem ser usados pelas montadoras e podemos também encontrar diferentes protocolos em um mesmo veículo. Um exemplo de protocolo muito conhecido é o SAE J1939.

Teste prático dos sinais de CAN

Vejamos um teste prático utilizando um osciloscópio, novamente nas mesmas condições do teste anterior. Porém, veremos agora os sinais de comunicação CAN entre módulos com dois canais do osciloscópio. O sinais da CAN são de alta velocidade, bem maior do que a comunicação K. Portanto, devemos regular o osciloscópio na escala de tempo de microssegundos, para que seja possível visualizar de maneira clara os pacotes de dados dos sinais digitais.

Diferentemente da linha K, a CAN possibilita informações trafegando na rede apenas com a ignição do veículo ligada e sem a necessidade do scanner realizar “perguntas” para gerar “respostas”. Os módulos da rede trocam informações constantemente. O teste correto da CAN é feito com um osciloscópio, devemos analisar a conformidade da rede (deve ser espelhada) e se existem os dois sinais sem interferências ou deformidades.

Para identificar a CAN High ou CAN Low, basta analisarmos as amplitudes de tensão dos sinais, sendo que a CAN High deve ser mais alta que a CAN Low. No exemplo, a High teve aproximadamente 4V e a Low 2,5V, perfeitamente espelhadas. A regulagem de tempo para que os sinais fossem bem visíveis foi de 20 ms.

Conclui-se que as linhas de comunicação K são limitadas em relação à CAN, porém ainda são utilizadas para funções mais simples como as de comunicação com scanner de diagnóstico. Porém, vale lembrar que a grande maioria dos veículos modernos utiliza a comunicação CAN não apenas para comunicação entre módulos mas também para comunicação com scanner de diagnóstico. Isso possibilita maior confiabilidade nas leituras e maior número de informações possíveis por pacote.

Reparador automotivo, invista em conhecimento na área de eletrônica embarcada e equipamentos de medição avançados para efetuar diagnósticos mais precisos e confiáveis!

Comentários