Z1, Messtechnik, Bus-Systeme

Abgeschrimte Koaxial-Kabel

- Local Interconnect Network

- Es handelt sich um ein Ein-Leiter-Sytem

- 1 Master mit max. 15 Slave-Steuergeräten

- Robust

- Kostengünstig

Max. 20kBit/s 

1. Ein Botschaftskopf vom Master
2. Ein Antwortfeld des Salve 

1. Ruhespannung = Batteriespannung (12.2V)
2. Rezessive Spannung = ca. 11.4 V - min. 7.2 V (UBatt - U Diode) 
3. Dominante Spannung =  0V - max. 4.8V (0V = Masse, idr ca. 1V)
4. Masterknoten = 1kΩ  / Slave = 30kΩ 

1. Liegt ein LIN-Bus Fehler vor, ist das Oszilloskop hilfreich um die Fehlerart zu bestimmen. 
2. Bei Unterbruch oder Übergangwiederstand müssen Messungen V1 - V3 durchgeführt werden. 
3. Folgende Fehler können mit dem Oszi festgestellt werden
   1. Unterbruch der LIN-Bus Leitung
   2. Übergangswiderstand der LIN-Bus Leitung
   3. Plusschluss der Leitung oder Busbetreiber
   4. Masseschluss der Leitung oder Busbetreiber

• Spannungsmessungen machen immer sinn, wenn eine konstante Spannung zu erwarten ist.
• Wichtig!
  • Steuergeräte parallel mittels Lampe belasten, um Spannungsabfälle erkennen.
  • Bei Sensoren Spannungspotential prüfen (12V/5V)
  • Bei Aktoren kann es sein, dass sie angesteuert werden müssen, um eine Spannung zu erkennen.

• Ist kein Spannungsabfall ersichtlich, kann eine Strommessung sinnvoll sein
• Wichtig beachte, welche Stromstärke zu erwarten ist.

• Braucht es hohe Widerstände, um ein System zu beeinflussen, kann eine Ohmmessung sinnvoll sein. (Sensorbereich)
• Übergangswiderstände, Verbindungsschlüsse finden.

• Was für ein Signal erwarte ich?
• Ändert die Spannungsgrösse während meiner Messung?
• Kann ich das Signal interpretieren? Gibt es Soll-Werte?
• Kann ich Vergleichsmessungen machen?

• Anhand des Kabelquerschnittes (Kabelquerschnitt x Faktor 5)
• System entsprechend belasten
• Wichtig: Bei Spannungsabfällen aktueller Strom x Faktor rechnen für tatsächlichen Spannungsabfall

• Welchen Spannungswert erwarte ich? (Allenfalls einzeichnen)
• Messe ich vor oder hinter dem Verbraucher?
• Messe ich nach Plus oder Masse?

• Messe ich vor oder nach Verbraucher?
• Darf ich Spannung haben auf der Leitung/Stecker?
• Brennt die Sicherung durch?
  • Leitung mit Lampe belasten als Verbraucher
• Messen nach Masse mit Prüflampe oder Multimeter
• Habe ich ein Spannungspotential?
• Gibt es Übergangswiderstände?
• Besteht ein Verbindungsschluss zu eine Plusleitung?

• Messe ich vor oder nach Verbraucher?
• Sollte am Messort Spannung anliegen?
• Brennt ständig die Sicherung durch?
  • Leitung mit Lampe belasten als Verbraucher
• Messen nach Batterie + (Kl. 15) mit Prüflampe oder Multimeter
• Habe ich ein Spannungspotential?
• Habe ich Übergangswiderstände?

• Bus hat im Ruhezustand ca. 12V (UBatt - Diodenspannung)
• Signal mittels Oszilloskop anzeigen lassen (Nachrichten erkennbar.
  • Signalspannung 12V rezessiv, 1V dominant

• Fehlerspeicher auslesen und Fehler lokalisieren
• Master-Steuergerät feststellen
• Fehlerbild erkennen, was für ein Fehler liegt vor?
• Master ausstecken, wie ist das Signal vom Master? i.O. = wieder einstecken
• LIN-Bus entlang Steuergeräte, Steckverbindungen ausstecken, bis Fehler weg ist
• Fehler eingrenzen
  • Ist es ein Verbindungsschluss, Masseschluss, Plussschluss
  • Hat es Übergangswiderstände?
• Leitung ausohmen und mit nebenliegenden Leitungen ohmen

Controller Area Network

• Hohe Sicherheit gegen elektromagnetische Störungen
• Echtzeitfähigkeit für schnelle Vorgänge
• Hohe Zuverlässigkeit
• Günstiger Preis für Serieanwendung 

• CAN-B
  • Low-Speed
  • 20 Kbit/Sek
  • 15 - 23 Steuergeräte möglich 
  • Funktioniert auch mit einer Leitung
  • Keine Abschlusswiderstände
• CAN-C
  • High-Speed
  • 500 - 1'000 KBit/Sek
  • 7 -  8 Steuergeräte möglich
  • 2x 120 Ohm (60 Ohm) Abschlusswiderstände
• LIN-Bus
  • 1 - 20 Kbit /Sek
  • 1 Leitersystem
  • Master-Slave-Verfahren
• MOST-Bus
  • Media Oriented System
  • 1 Leiter, Glasfaser
  • 1000 KBit / Sek
  • Audio/Video
  • Ring-Bus (Seriell)
  • Keilne el. Störungen, da Lichtwellenleiter
• Flexray
  • 2-Leiter-System (parallel)
  • 10 - 20 MBit / Sek
  • 2 bzw. 4 Leitungen möglich, je nach Übertragung
• Ethernet
  • 10 MBit - 400 GBit / Sek (akt. 40 GBit / Sek)

• In der Regel an der Steckverbindung
  • Vorne 
  • Hinten (gekrimmt) 

• Zentrales Gateway dient als Schnittstelle
  • Übersetzt die verschiedenen Sprachen der Busse
  • Diagnose-Bus und OBD über ZGW
  • Zusammenfassung des Fehlerspeichers im ZGW
  • Jedes STG hat eigenen ausführlichen Fehlerspeichers

• Informationen, die ein Gerät besitzt, sind allen anderen Teilnehmern am Bus zugänglich.

• Soll eine Botschaft um zusätzliche Informationen erweitert werden, sind nur Softwareänderungen erforderlich.

• Höhere Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit

• Eine stark vereinfachte Verkabelung im Fahrzeug und eine sich daraus ergebende bessere Übersicht bei der Diagnose.

• Weniger Sensoren und Signalleitungen durch die Mehrfachnutzung eines Signals.

• Dadurch Einsparung einer Vielzahl von Leitungen und Steckern

• Flexible Systemkonfiguration

• Geringere Systemkosten

• Antriebsstrang
  • Sicherheitsrelevant
  • CAN High
  • ISO 11898
  • 500 - 1'000 KBit/Sek
  • SAE = CAN Class C
• Komortbereich
  • Bedarfsorientiert
  • CAN Low
  • ISO 11519-2
  • 125 KBit/Sek (mittlerweile auch CAN C)
  • SAE = CAN Class B

• CAN-C, Motor:
  • Sicherheitsrelevant
  • Hat der Bus einen Fehler, stellt der Bus ab
  • Abschlusswiderstände vorhanden
• CAN-B, Komfort:
  • Nicht Sicherheitsrelevant
  • Wenn eine Leitung einen Fehler hat, läuft der Bus auf einem Leiter weiter
  • Ausser bei Verbindung der beiden Leitungen

• Vorteile eines standardisierten, höheren Protokolls Hersteller von Komponenten müssen nur ein Protokoll implementieren.
•  Hersteller von Nutzfahrzeugen können auf Komponenten verschiedener Zulieferer zurückgreifen.
• SAE J1939 • SAE CAN Class C • CAN-High-Speed • Format 2.0B (29 Bit-Identifier) • Kurzschlussschutz • bis 250 kBit/s

• Pin 4: Masse
• Pin 16: Plus
• PIN 6: CAN High
• PIN 14: CAN-Low

• Koppelung der verschiedenen Bus-Systeme
• Spezielle Aufgaben des Gateways: 
  • Sleep-, Wake-up-Modus
  • Masterfunktion CAN Antrieb-Nachlauf
  • Synchronisation der Bussysteme bei den Sleep- und Wake-Funktionen.
  • Diagnose
  • zentrale Überwachung der diagnosefähigen Steuergeräte auf Kommunikation
  • Vergleich von Soll- und Ist Verbau der Steuergeräte (Codierung)
  • Unterstützung der Online-Gateway-Codier Hilfe im Feld
  • zentrale Sammelstelle der Kundendienstfehler
  • Master über Diagnosefehler, Überwachung von Umgebungsdaten wie die Fehlerzähler, Datum, Uhrzeit (der vorkommenden Fehler)

Multi-Master-System

• STG 1 schickt die Botschaft auf den CAN-Bus
• Sämtliche Bus-STG lesen die Botschaft
• Nur das angesprochene STG reagiert jedoch und meldet zurück.
• STG 1 schickt die Botschaft solange, bis die Rückmeldung erfolgt ist

• STG 1 legt die Botschaft auf den Bus
• Jedes STG, dass die Botschaft benötigt, kann diese Aufnehmen oder nicht.

• Man kann es sich vorstellen wie das Verschicken eines Briefes: 
  • Adresse
  • Priorität
  • Inhalt der Botschaft
  • Absender
  • Quittierung des Empfängers

• Es misst lediglich die Spannung zwischen CAN-High zu CAN-Low