multiplexado

FORMACIÓN MULTIPLEXADOI

A utor: Franc is co Barbadillo Divassón

El gran incremento de accesorios electrónicos y el aumento de computadoras específicas han dado lugar a lo que se llama arquitectura multiplexada enlos automóviles de última generación. Una red multiplexada es un circuito único que interconecta las computadoras, disminuyendo así notablemente elcableado y ofreciendo a la vez más seguridad y confort. Estas redes con cableado de tipo Bus trabajan con dos cables e información que viaja enambos sentidos: uno de los cables envía información y el otro tiene la función de verificarla, aparte de servir de auxilio en caso de una avería delprimero. Son varias las redes que pueden estar interconectadas, pero se distinguen dos tipos: la red CAN y la red VAN.

TEMARIO DEL CURSO SISTEMAS DE MULTIPLEXADO

Procesamiento de datos y redes Arquitectura RENAULT Red Multiplexada CITROEN

-Requisitos-Unidad de Control-Arquitectura-Cartronic-Redes de Comunicación-Interconexión Multimedial-Aplicación Multiplex-Controller Area Network (CAN)-Instrumentación-Cuadros de Instrumentos-Modelos de Displays-Sistema de Información

-Arquitectura Eléctrica.-Implantación de Calculadores-Red Multiplexada-Unidad Central del Habitáculo-Antiarranque-Nuevas Funciones de la U.C.H-Cuadro de Instrumentos-Dirección Eléctrica variable-Control Dinámico de Conducción-Confort Térmico-Lámparas de Descarga-Seguridad Pasiva Airbag- Navegación Carminat

-BSI Principios de Funcionamiento-Red CAN-Red VAN Carrocería 1-Red Van Carrocería 2-Red Van Confort-Implantación de los Calculadores-Caja de Servicio Inteligente (BSI)-Módulo de Conmutación Volante-Caja de Servicio del Motor (BSM-Alimentación Eléctrica-Configuración Fábrica-Modo Dormido y Despierto de losCalculadores Red VAN-Conexiones del Calculador

ESTRUCTURA DE LA UNIDAD DE CONTROL Las unidades de control desarrolladas para su utilización en los vehículos están estructuradas de forma similar. Su estructura puede subdividirse en:la elaboración de las señales de entrada, su procesamiento lógico en el microordenador y la preparación de los niveles de lógica o de potencia comoseñales de regulación o de control (véase la figura).

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SEÑALES DIGITALES SEÑALES ANALÓGICAS SEÑALES PULSATORIAS

Registran la posición de un interruptor olas señales digitales de los sensores (porejemplo, los impulsos de las revolucionesde un sensor).

Señales de sensores analógicos (sondaLambda, sensor de presión).

Señales de sensores de revolucionesinductivos. Después de la preparación deseñales, continúa el procesamiento comoseñal digital.

Preparación de señales Las señales de entrada se limitan con conexiones de protección (pasivas: conexiones R y RC; activas: componentes de semiconductores especialesde tensión estable) a niveles de potencia admisibles (tensión de servicio del microordenador). La señal útil se libera por filtrado de las señales deinterferencia combinadas y se adapta a la tensión de entrada del microordenador por amplificación. Procesamiento de señales Por lo general, en las unidades de control el procesamiento de las señales es digital. Las señales rápidas y periódicamente recurrentes con respecto altiempo real se procesan en los módulos de hardware dimensionados especialmente para la fusión en cuestión. Los resultados, por ejemplo el estadode un contador o el instante en que ocurre una incidencia, se transmiten en registros a la unidad central para su procesamiento. Gracias a esteprocedimiento se reduce considerablemente lo requerido en cuanto al tiempo de respuesta de interrupción de una unidad central (valor en μs) . Eltiempo disponible para los cálculos lo determina el trayecto de control o de regulación (por ejemplo, margen de ms en la gestión del motor). Losalgoritmos de regulación y control propiamente dichos se generan en el software. En función de los datos se puede realizar prácticamente cualquierconexión lógica y almacenar y procesar parámetros, curvas características y campos característicos multidimensionales. Si las exigencias son




conexión lógica y almacenar y procesar parámetros, curvas características y campos característicos multidimensionales. Si las exigencias sonmayores, como en el caso del tratamiento de imágenes, se ha ido imponiendo el empleo de los procesadores de señales digitales. Magnitudes de ajuste de regulación Las magnitudes de ajuste y regulación facilitan los niveles lógicos o de potencia necesarios en el bloque de salida para los actuadores distribuidos (porejemplo, motores eléctricos para regulación del asiento, elevalunas eléctricos o dirección asistida eléctricamente). Por medio de interruptores yamplificadores de potencia se elevan las señales de salida del microordenador (0 a 5 V, algunos Ma) al nivel de potencia necesario para el elementode regulación en cuestión (por ejemplo, refrigeración del motor en poco tiempo hasta 100 A).

APLICACIÓN MULTIPLEXADO

La aplicación Múltiplex es idónea para las tareas de control y regulación de los componentes de la electrónica de la carrocería y de los sistemas deconfort, como pueden ser la regulación del climatizador, el cierre centralizado o la regulación de los asientos. La velocidad de transmisión está entrelos 1kBit/s y 125 kBit/s tradicionalmente. Debido a la fuerte presión de los costes de este campo de aplicación, se han probado diferentes soluciones.Por ejemplo, entre el alternador y la gestión del motor se aplican conexiones punto a punto económicas, como la interfaz sincrónica de bits (BSS), ose crean subredes locales, como en las puertas del vehículo con la red de interfaz local (LIN) de hasta 20 kBit/s. El tope superior de las aplicaciones, incluyendo el diagnóstico del vehículo, es, por sus prestaciones y por estar muy extendida, la Controller AreaNetwork (CAN).

En los vehículos modernos el sistema de comunicación entrelos diferentes sistemas, están relacionados a través de unsistema multiplexado. En la imagen se puede observar como existen tambiéndiferentes redes de comunicación. To d a s las redes terminan en una unidad denominadaGateway que servirá como elemento de conexión einformación del equipo de diagnosis necesario para podercomprobar el estado de todos los sistemas y componentesdel vehículo.

CONECTOR DIAGNÓSTICO

CUADRO DE INSTRUMENTOS EN ESTRUCTURA MULTIPLEXADAPDF creado por htmlapdf.com a través de la Interfaz de programación



La tecnología de microcontroladores y la avanzada interconexión en el vehículo han hecho que los cuadros de instrumentos pasen de ser aparatosmecánicos de precisión a aparatos prácticamente electrónicos. Un cuadro de instrumentos típico (iluminado por LED, con segmentos LCD concontactos de goma conductora en tecnología TN) es de construcción muy plana (electrónica, motor paso a paso plano) y la mayor parte de loscomponentes (principalmente SMD) contactan en una placa de circuitos impresos.

CUADRO DE INSTRUMENTOS DE REFLEXIÓN EN LIMPIAPARABRISAS Head up Display (HUD, proyección de la imagen sobre el parabrisas) Los cuadros de instrumentos convencionales están a una distancia de entre 0,8 y 1,2m. Para consultar una información en el cuadro de instrumentos,el conductor tiene que adaptar su visión de infinito (visión de lo que ocurre en la calzada) a la distancia más corta hasta el lugar donde está situado elinstrumento. Este proceso de adaptación necesita normalmente de 0,3 a 0,5s. Para los conductores de edades avanzadas puede resultar fatigoso o,dependiendo de su constitución física, incluso imposible. HUD, una tecnología de proyección, puede subsanar esta deficiencia. Su sistema ópticogenera una imagen virtual a una distancia de observación de tales dimensiones que la visión puede permanecer adaptada al infinito. Esta distancia seinicia a 2m aproximadamente. Además, la información puede consultarse sin desviar la vista del cuadro de instrumentos y con la mínima distracción.

ESTRUCTURA El HUD típico está compuesto por un display con activación para lageneración de imágenes, una iluminación, una óptica de representacióny un “combinador”, con el que se refleja la imagen al ojo del conductor.En lugar del combinador puede emplearse el parabrisas sin previotratamiento. C omo displays para el HUD con poco contenido informativo se utilizanpor lo general VFD (displays fluorescentes de vacío) verdes, y para unavisualización de mayor calidad, TFT en tecnología de silicio policristalino.También se están desarrollando sistemas de proyección que permiten un




También se están desarrollando sistemas de proyección que permiten unm a y o r ángulo de visión y con ello permiten avanzar hacia larepresentación análoga al contacto, por ejemplo, la advertencia ante unobstáculo bajo el mismo ángulo de visión desde el que el conductorpodría ver también dicho obstáculo. REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN EN HUD L a imagen virtual no ha de ocultar lo que ocurre en la calzada, paraevitar distraer al conductor. A tal fin se representa en una zona con pococontenido informativo. Para evitar confusiones en el campo primario de visión, el HUD no debesobrecargarse de información, de ahí que no sea un sustituto del cuadrode instrumentos convencional. Su tipo de representación es no obstanteideal para la información relevante para la seguridad, como pueden seradvertencias, la indicación de la distancia de seguridad o las indicacionesdel sistema de navegación.

ESTRUCTURA MULTIPLEXADA REANULT La marca Renault igual que todos la fabricantes de vehículos desde el año 1998empieza a utilizar sistemas multiplexados.

RED MULTIPLEXADA

Generalidades Aparecida primero parcialmente en el RENAULT Espace en1998, y más delante de forma ampliamente extendida en elRENAULT Laguna II, el RENAULT Clio II fase 2 poseetambién una arquitectura eléctrica multiplexada. Descripción El multiplexado del RENAULT Clio II fase 2 utiliza elprotocolo <<Controller Area Network>> (CAN). Consta de: La red multiplexada del vehículo (250 kbits/s). incluye 10calculadores multiplexados (inyección, GPL, transmisiónautomática o robotizada, unidad central del habitáculo,control dinámico de conducción, captador de ángulo delvolante, cuadro de instrumentos, airbag, unidad central decomunicación). En total, se intercambian 240 parámetros.La Red multiplexada multimedia (500 kbits/s).




SISTEMA MULTIPLEXADOS

CONTROL LUCES Y LLUVIA Funcionamiento La asociación de los 3 captadores de luz permite controlar el encendido de lasluces en función de las diferentes situaciones de iluminación en las que seencuentra el vehículo.El cajetín electrónico informa a la Unidad Central del Habitáculo sobre lanecesidad de encender las luces de cruce. OBSERVACIÓN – Al contrario que el captador de lluvia, la sensibilidad delcaptador de luz no es regulable. Activado y desactivado del encendido automático Es posible activar o desactivar la función encendido automático de las lucesutilizando el monomando (únicamente con el contacto puesto, con el motorparado). Para ello, hay que efectuar dos ciclos en menos de 4 segundos:encendido y apagado de las luces de posición. Una señal sonora confirma queel mando se ha tenido en cuenta. Limpias delanteros automáticos Evolución de la prestación para el cliente Un mando de cadencia situado en el control de luces completa del sistema.Sirve para reglar la sensibilidad del captador de lluvia:

- En sensibilidad mínima, hará falta una fuerte lluvia para activar la velocidadrápida de barrido.

- En sensibilidad máxima, una lluvia fina bastará para activar la velocidadrápida. Cabe destacar que el captador de lluvia y el captador de luz forman una piezaúnica e indisociable. OBSERVACIÓN – Cuando el vehículo no está equipado con este sistema, elcadenciamiento se puede regular por el control del monomando. La horquillade reglaje va desde 2 hasta 15 segundos.

1 Cajetín electrónico2 Captadores de luz3 Unidad Central del Habitáculo4 Iluminación




SITUACIÓN DE LOS CALCULADORES

1 Calculador ABS y control dinámico de conducción.2 Calculador de inyección.3 Batería4 Calculador de transmisión automática robotizada.5 Toma de diagnóstico (debajo del cenicero).6 Unidad central de comunicación-7 Calculador de climatización.8 Radio.9 Satélites Airbag laterales.

10 Calculador del Airbag.11 Cuadro de instrumentos.12 Asistencia de dirección eléctrica.13 Unidad central del habitáculo.14 Corrector in situ de la lámpara de descarga.15 Calculador de guiado.16 Captador control dinámico de conducción17 Captador ángulo de volante.

Generalidades La Dirección de asistencia eléctrica variable equipada envehículos Renault C lio II fase 2 sigue el mismo principio defuncionamiento ya utilizado en el RENAULT Twingo desde 1996.La asistencia suministrada varía en función de la velocidad. Larecuperación del volante se denomina <<activa>>. ELEMENTOS Y SITUACIÓN

1 Calculador situado en el tablero de bordo, detrás delcuadro de instrumentos.

2 Motor de asistencia (fijado en la columna de dirección)3 Captador del ángulo del volante (en la caja de

dirección)

ESTRUCTURA MULTIPLEXADA CITROEN-PEUGEOT El sistema de multiplexado PSA que lo aportan los vehículos de la marca Citroën y Peugeot así como Renault, tiene unas particularidades defuncionamiento y de estructura que se diferencian de los demás fabricantes de vehículos. Estos sistemas trabajan con dos tipos de redes diferenciadas como son la red CAN y red VAN.




Estos sistemas trabajan con dos tipos de redes diferenciadas como son la red CAN y red VAN.Disponen de diferentes redes de multiplexado que son gestionadas por un calculador central, que es la BSI (Caja de servicio Inteligente). RED CAN 1 - Particularidades de la red CAN La red CAN gestiona el conjunto de los calculadores del grupo motopropulsor. La transmisión de las informaciones es mucho más rápida que sobrelas redes VAN. La red CAN gestiona el sistema de frenado así como la suspensión, su rapidez permite al vehículo reaccionar sobre una distanciacorta, independientemente de las condiciones ruteras. La rapidez de tratamiento de las informaciones de la red CAN proporciona una mayorseguridad. La red CAN es una red llamada <<multimaestros>> , donde cada calculador difunde permanentemente informaciones, recuperadas por los otroscalculadores que las necesitan. 250 kbits/s. RED VAN CARROCERÍA 1 1 – Particularidades de la red VAN Carrocería 1 La red VAN Carrocería 1 es calificada como <<red de seguridad>>, ya que gestiona el sistema de airbag así como la BSM (Caja de Servicio Motor),que integra los mandos eléctricos de potencia del vehículo. El pequeño número de calculadores sobre esta red permite un diálogo rápido entre los calculadores, lo que permite un disparo preciso de los airbagen caso de choque. La red VAN Carrocería es una red llamada <<maestro esclavo>>. La BSI envía peticiones a cada calculador conectado a la red VAN Carrocería 62,5kbits/s. Nota: VAN significa en inglés “Vehicle Area Network”.

BSI La Caja de Servicio Inteligente (BSI) es un calculador que integra: • Una electrónica de interfase (relés, fusibles, toma diagnóstico).• Una electrónica de control: la BSI gestiona la comunicación entrelos calculadores y el intercambio de informaciones entre las redes.• Una electrónica de cálculo: gestiona de manera autónomafunciones de base (cierre de los abribles, señalización, visibilidad,alumbrado interior, antiarranque,...).• Una memoria no volátil para la protección antirrobo (código VIN delvehículo, código de las llaves, del mando a distancia, identificaciónd e l autorradio,...). Un código llamado código diagnóstico esmemorizado en la BSI. Este código accesible a través de los útiles dediagnóstico permite conocer con precisión la naturaleza de loscalculadores montados en el vehículo y, particularmente, aquellosconectados a la red VAN.• Un programa que permite controlar el conjunto de las funciones,efectuar diagnósticos y el telecodificado. La BSI sirve de interface entre los calculadores conectados a la redVAN y el útil de diagnóstico. La BSI contribuye a la gestión de laenergía controlando los modos de consumo reducido para ella y los




energía controlando los modos de consumo reducido para ella y losrestantes calculadores multiplexados. BSM CAJA DE SERVICIO MOTOR. (BSM) La Caja de Servicio Motor controla los relés de potencia del vehículobajo orden de la Caja de Servicio Inteligente vía red VAN CAR 1. LaCaja de Servicio Motor está situada bajo el capó motor, en el pasede rueda delantero izquierdo. La Caja de Servicio Motor está compuesta de dos módulosasociados: • Módulo 1 : módulo integrando los maxifusibles • Módulo 2 : modo integrando una tarjeta electrónica, los fusibles ylos relés.

Bibliografía

En la confecc ión de es te documento se han utilizado imágenes diversas de publicac iones técnicas de fabricantes de automóviles . Es tas publicac iones es tánextraídas de los manuales o documentac ión de los fabricantes que suelen entregar en sus cursos de formac ión técnica. (P eugeot, V olkswagen, A udi….). Es to es un resumen de las materias que se imparten en el curso de formac ión de Multiplexado I . P ara consultas sobre es te curso pueden dirigirse a la s iguientedirecc ión www.tecnomovil.com o enviar mail a [email protected] .

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