Diagnóstico de falhas no sistema de comunicação entre módulos através do conector DLC

Nos veículos atuais, há uma grande necessidade de compartilhamento de informações entre os diferentes módulos eletrônicos, a fim de promover o perfeito funcionamento de seus diferentes sistemas. Entretanto, isso só foi possível pela parceria entre a Bosch e a Intel que, em 1987 desenvolveu o protocolo CAN-bus para a indústria automotiva.

Rede CAN – Controller Area Network ou Rede de Controladores de Área, também conhecida como sistema multiplexado, que se distingue da antiga tecnologia elétrica por fazer circular muitas informações entre diversos sistemas através de um único canal de transmissão de dados, materializado por dois cabos.

A palavra BUS está relacionada à capacidade de transportar uma grande quantidade de informação. CAN-bus é uma rede composta por diversos módulos de controle eletrônico que se comunicam entre si utilizando dados seriais.

A figura 1 mostra o uso da Rede CAN e neste caso, apenas um módulo recebe as informações dos sensores de rotação e temperatura (destacadas na cor cinza) e envia para o outro módulo através da rede.

Funcionamento do sistema

Por mais que não seja o objetivo deste artigo explicar com detalhes o funcionamento da Rede CAN, vamos tecer breves comentários necessários para a realização do diagnóstico, caso o caro leitor deseje se aprofundar no tema, basta consultar a edição de junho deste jornal na coluna Técnicas, na qual foram explicadas de forma bastante didática as particularidade e características deste sistema.

O protocolo CAN opera com o princípio multimestre, ou seja, todos os módulos eletrônicos têm o mesmo direito de acesso ao barramento, não existindo um único servidor ou mestre. Uma das vantagens desse tipo de rede está no fato de que, se um dos módulos apresentar algum problema, os outros continuam funcionando normalmente.

Enquanto uma unidade eletrônica transmite uma informação, todas as outras simplesmente leem essa informação no barramento. Assim, quando uma “fala”, as outras “ouvem”. Se a informação não for importante para um módulo, ele ouve, mas não memoriza; se a informação for importante para um módulo, ele ouve e memoriza os dados. A figura abaixo mostra um exemplo de arquitetura da Rede CAN, os módulos que o compõem e o conector de link de dados (DLC).

Redes de comunicação de dados fornecem uma forma segura e com boa relação custo/benefício para vários componentes do veículo “conversarem” uns com os outros e compartilhar informações.

As figuras 3 e 4 mostram, respectivamente, a configuração de um sistema eletroeletrônico convencional e um sistema eletroeletrônico que utiliza a rede de comunicação de dados.

Observem que com a adoção das redes de comunicação de dados no sistema eletroeletrônico veicular tem-se as seguintes vantagens:

• Redução da quantidade de cabos;

• Redução do peso;

• Redução do custo, eliminando cabos, sensores e conectores;

• Aumento da confiabilidade do produto;

• Facilita o diagnóstico e a reparação;

• Possibilitou o aumento do número de módulos.

Na prática, as montadoras de veículos utilizam basicamente dois tipos de barramentos: o de alta velocidade e o de baixa velocidade, que se comparados entre si, são de natureza diferente pela velocidade de transmissão de dados, características do sinal e comportamento, garantindo uma rápida e eficiente troca de informações entre os dispositivos.

Rede CAN de baixa velocidade

O Barramento de Baixa Velocidade é utilizado em aplicações em que não é necessária uma alta taxa de dados, o que permite a utilização de componentes de menor complexidade. Normalmente é usado para funções controladas pelo operador nas quais as necessidades de tempo de resposta são mais lentas do que aquelas necessárias para o controle dinâmico do veículo.

A Rede Serial de Dados de baixa velocidade consiste de um barramento auxiliado por um único fio, com acionamento auxiliar de alta tensão. Durante o funcionamento do veículo, símbolos de dados (1s e 0s) são sequencialmente transmitidos em nível normal de 33,3 Kbit/s. Para a programação de componentes, um modo especial de alta velocidade de dados de 83,3 Kbit/s pode ser usado.

A figura 5 mostra o sinal da rede CAN de baixa velocidade utilizando-se de um osciloscópio, o sinal foi captado através do pino 1 do conector de link de dados (DLC).

Rede CAN de Alta velocidade

A Rede CAN de Alta Velocidade é utilizada quando os dados precisam ser trocados a uma velocidade suficientemente alta para minimizar o atraso entre a ocorrência de uma mudança de valor do sensor e a recepção desta informação através de um dispositivo de controle. É composta de um par de cabos entrelaçados, identificados como CAN-Alto e CAN-Baixo, e nas extremidades, entre o CAN-Alto e CAN-Baixo, existem resistores de terminação de 120 Ω, ou dois associados em série, de 60 Ω.

Os dados são transmitidos sequencialmente a uma velocidade de 500 Kilobits por segundo. Os estados lógicos são representados pela diferença de tensão entre a CAN-Alto CAN-Baixo.

O estado lógico ‘1’ ocorre quando o CAN-Alto e CAN-Baixo não são acionados; os dois circuitos de sinal estão na mesma tensão; a diferença de tensão deve ser de aproximadamente 0 Volt;

O estado lógico ‘0’ ocorre quando o CAN-Alto e CAN-Baixo são acionados; nesse caso a soma de suas tensões deve ser de aproximadamente 5 Volts. Na próxima figura vemos os resistores de terminação e valor de resistência entre a CAN- Alto e CAN- Baixo.

A Rede CAN de Alta velocidade utiliza cabos entrelaçados como os mostrados na figura abaixo para evitar interferências eletromagnéticas, que poderiam influenciar na transmissão de dados, ocasionando várias anomalias no sistema.

A próxima figura mostra o sinal da Rede CAN de alta velocidade captado por um osciloscópio através dos pinos 6 e 14 do conector de link de dados (DLC).

A característica fundamental dos sinais oriundos dos cabos entrelaçados CAN-Alto e CAN-baixo representados respectivamente pelos canais 1 (azul) e 2 (vermelho) é o espelhamento entre eles. Caso esse espelhamento não seja observado durante toda a trama, é um forte indício de falha na comunicação entre os módulos e, consequentemente, será gerado um código de falha específico, que irá orientar o reparador no procedimento de diagnóstico.

Conector de Link de Dados (DLC)

O Conector de link de dados (DLC) é um conector de 16 cavidades padronizado. O desenho do conector e o local são ditados por um padrão do setor e é necessário fornecer o seguinte:

• Terminal 1- Terminal de comunicações Rede CAN de baixa velocidade;

• Terminal 2 -Terminal de comunicações Classe 2;

• Terminal 4 -Terminal de aterramento da ferramenta de diagnóstico;

• Terminal 5 -Terminal de aterramento do sinal comum;

• Terminal 6- Terminal (+) do barramento de dados seriais da Rede CAN de alta velocidade;

• Terminal 14- Terminal (-) do barramento de dados seriais da Rede CAN de alta velocidade;

• Terminal 16- Energia da ferramenta de diagnóstico, terminal de voltagem positiva da bateria.

A figura 9 mostra o posicionamento dos pinos no conector DLC.

Códigos de Falhas do Tipo Uxxxx

Esses códigos têm como objetivo facilitar o diagnóstico e reparo das redes de comunicação presentes nos veículos. Eles auxiliam na identificação de um ponto inicial para o diagnóstico das redes CAN (alta e baixa velocidades), através deles o reparador poderá analisar o funcionamento dos conectores e chicotes elétricos que fazem parte do sistema.

Veja na figura 10 alguns exemplos de códigos tipo Uxxxx com seu significado:

Diagnóstico do Sistema

Após a descrição das Redes de Comunicações entre os módulos, do conector de link de dados (DLC) e finalmente, dos códigos de falhas do tipo Uxxxx, chegou o momento de aplicarmos os procedimentos de diagnóstico, visando a auxiliar o reparador quando se deparar com uma falha nesse tipo de sistema.

Diagnóstico com multímetro Rede CAN baixa velocidade através do conector DLC

Método 1. Utilizando-se de um osciloscópio na escala de tensão contínua (VDC), realizar a medição no pino 1 no conector de link de dados (DLC). Após ligar a ignição ou funcionar o veículo, o valor da tensão do sinal é acionado e ficará em torno de 4,0V, podendo ultrapassar um pouco esse valor, como demonstrado na figura 11.

Método 2. Utilizando-se de um multímetro na escala de tensão contínua (VDC), ligar a ignição ou funcionar o veículo e realizar a medição entre os pinos 1 e 5 no conector de link de dados (DLC), o valor encontrado deve estar entre 1,8 a 2,5V.