Защита can шины схема

Для защиты электрических цепей от импульсного перенапряжения обычно используются такие стандартные решения, как TVS диоды, газовые разрядники, металлооксидные варисторы, TVS-тиристоры (TSPD). Однако такие стандартные компоненты не всегда применимы для решения специализированных задач защиты линий передачи данных.
Компания On Semiconductor предлагает ряд специализированных решений, предназначенных для защиты различных каналов передачи данных, например, для защиты USB и CAN интерфейсов.

Защита USB интерфейса предъявляет ряд требований к разработчику: с одной стороны, должна быть обеспечена надежная защита линий связи, с другой стороны, сохранена высокая скорость передачи данных. Применение TVS-диодов в этих схемах неэффективно.
Компания On Semiconductor предлагает приборы NUP2201 и NUP4201, которые представляют собой сборку из TVS-диодов с малой емкостью. Эти компоненты беспечивают защиту двух (NUP2201) и четырех (NUP4201) линий связи и шины питания от перенапряжений, вызванных ЭС разрядом или переходными процессами.

Типовая схема применения NUP2201 и NUP4201 для защиты USB интерфейса

Защита CAN интерфейсов передачи данных

CAN интерфейсы также сильно чувствительны к воздействию электростатических разрядов, которые могут повредить или полностью разрушить микросхему видеоинтерфейса. Для решения таких задач On Semiconductor предлагает сборку TVS диодов NUP2105L, которую рекомендуется использовать совместно с дросселем синфазного сигнала. Устройство обеспечивает двунаправленную защиту каждой линии данных в компактном корпусе SOT-23.

— Мощность 350 Вт на линию (8х20мкс)
— Низкий обратный ток течки (менее 100 нА)
— Обратное рабочее напряжение 24 В
— Емкость 30 пФ
— Защита от электростатики:
— HBM 16 кВ
— ММ 400 В
— IEC 61000-4-2 (контакт) 30 кВ

Другие TVS-компоненты защиты CAN интерфейса

Видео:Защита CAN шины автомобиляСкачать

Соединение контроллеров по шине CAN

Расстановка точек над соединением по шине контроллеров SmartWeb и Kromschröder E8.

Внимание!

Контроллеры SmartWeb и Kromschröder E8 соединяются по шине CAN, к этому соединению есть определенные требования.

Если эти требования не выполнять, то может быть система будет работать.

Но, если что-то не работает, то прежде всего надо убедиться, что требования соблюдены

Видео:Блокировка can-шины в фаре Toyota/Lexus. Шок для опытных установщиков. Зачем думать и читать схемыСкачать

Топология

Все участники сети (в т.ч. SmartWeb, Kromschröder E8, Datalogger, Caleon и TM-E8) должны быть соединены друг с другом последовательно, в линейной топологии.

“Звездой”, “кругом”, “паутинкой” соединять нельзя.

Видео:CAN шина👏 Как это работаетСкачать

Ответвления

Ответвления от основной “линии” длиной до 3 м — допустимы. Общая длина проводов не должна превышать 500 м.

Видео:Экспресс диагностика CAN шины на автомобиле. №21Скачать

Терминирующий резистор

На обоих концах линии должен быть терминирующий резистор 120 Ом, между проводами H и L.

На контроллерах SmartWeb резистор можно вставить в свободный парный порт шины CAN.

На контроллерах Kromschröder E8 резистор можно включить или выключить, используя настройку ТЕХНИК — СХЕМА — ИЗОЛ ШИНЫ.

Видео:MCP2515, контроллер CAN шины с интерфейсом SPIСкачать

Защита CAN-шины

Несмотря на то, что европейские производители не устанавливают защиту CAN-шины от всплесков напряжения на свои контроллеры, на практике в России это точно лучше делать. Для этого, воспользуйтесь модулем защиты CAN-Z.

Этот модуль также можно использовать и в качестве терминирующего резистора.

Видео:лекция 403 CAN шина- введениеСкачать

Кабели

Видео:ИГЛА замыкание CAN (кан) шины - Миф или реальность?Скачать

Соединение «звездой»

Если “звезды” не избежать, то можно использовать следующую схему.

Так как обычно используется кабель с 4-мя витыми парами, можно использовать одну из них для прохода сигнала “туда”, а вторую для прохода сигнала “обратно”.

Таким образом, можно сохранить линейную топологию даже при физически проложенном кабеле “звездой”.

Видео:Защита кабеля CAN-шины Прадо Prado 120 от угонаСкачать

Ножевой микроразъем SmartWeb

На контроллерах SmartWeb обычно нет клемм для подключения CAN-проводов, вместо них там парный ножевой микроразъем.

Поэтому, в комплекте с каждым контроллером SmartWeb идет небольшой кусок провода, обжатого таким микроразъемом с одной стороны и свободными концами с другой стороны.

Для соединения контроллеров используйте следующую схему:

Кроме того, желательно найти на контроллере слаботочный минус (GND) и объединить этот минус с другими контроллерами сети CAN, отдельным проводом.

Видео:CAN шина простыми словами на примере Nissan X-TrailСкачать

Клеммы Kromschröder

Полюсы “+” и “-” на клемме шины данных Кромшредера нужны только для питания Lago FB и BM8, но лучше всегда их прокладывать вместе с CAN-шиной, для объединения минусов и усиления питания на клемме «+».

“+” и “-” можно прокладывать по соседней витой паре с шиной данных.

Видео:Простая проверка CAN шины. Сканер не видит автомобиль через OBD2. Как правильно выбрать изоленту.Скачать

Диагностика

При проблемах проверьте следующее:

Видео:Для чего служит CAN-шина в сигнализацииСкачать

Мост CAN-Ethernet-CAN

Вы можете объединить несколько групп контроллеров SmartWeb, находящихся в разных CAN-сетях, одной локальной сетью Ethernet. Для этого в каждой группе должно находиться по одному контроллеру DataLogger (или SmartWeb X).

Соответственно, такие контроллеры DataLogger должны находиться в одной сети Ethernet. В настройках DataLogger должна быть включена опция «Режим CAN-UDP моста».

Такая функция может пригодиться в том случае, когда нет возможности проложить кабель для шины данных CANbus, чтобы соединить контроллеры SmartWeb.

Пример

Например, требуется соединить два контроллера (две группы) SmartWeb при помощи радиоканальной связи. В этом случае потребуется два Wi-Fi-маршрутизатора.

Установите их в местах соединения контроллеров SmartWeb. Убедитесь, что эти маршрутизаторы могут быть соединены по Wi-Fi.

Читайте также: Шины мтз в белгороде

Разные маршрутизаторы имеют разную мощность радиосигнала, и, соответственно, разную дальность действия. В некоторых случаях для усиления сигнала может потребоваться дополнительное оборудование. Подключите к маршрутизаторам по одному контроллеру DataLogger. В свою очередь, к ним подключите контроллеры SmartWeb.

Аналогично можно объединить контроллеры SmartWeb уже имеющейся на объекте проводной локальной сетью Ethernet.

Видео:поиск нерабочей can шины, часть дваСкачать

Изоляция и защита шин интерфейсов CAN и CAN-FD

Видео:Блокировка по CAN-шине в Hyundai и KIAСкачать

Texas Instruments ISO1042 ISO105 SN6505 TPS76350

Используемые во многих системах для коммуникационных целей интерфейсы CAN уязвимы для высоковольтных бросков напряжения. Однако некоторые устройства могут помочь защититься от этих проблем.

CAN (Controller Area Network – сеть контроллеров) – это очень популярная последовательная шина, широко используемая в автомобилях, средствах промышленной автоматизации и других промышленных приложениях. Более новая усовершенствованная версия, названная CAN-FD (гибкая скорость передачи данных), обеспечивает более высокие скорости и другие улучшения.

Как обнаружили многие разработчики, CAN часто требует электрической изоляции между узлами и защиты от высоковольтных выбросов, которые регулярно происходят в автомобильном и промышленном оборудовании. Некоторые из недавно анонсированных приемопередатчиков CAN теперь поддерживают последнюю спецификацию CAN-FD, и, кроме того, имеют необходимую изоляцию. Решения для защиты могут также быть основаны на внешних дискретных компонентах, подключаемых к шине.

Видео:Компьютерная диагностика авто. K-линия и CAN шинаСкачать

Знакомство с CAN

CAN – это стандарт последовательного интерфейса, разработанный компанией Robert Bosch и одобренный Собществом автомобильных инженеров (SAE) еще в 1980-х годах. С тех пор, благодаря своей гибкости и надежности, он стал широко использоваться в транспортных средствах и многих промышленных приложениях. Топология интерфейса представляет собой дифференциальную шину с экранированной или неэкранированной витой парой, к которой может быть подключено до 127 узлов. Все узлы являются приемопередатчиками, способными посылать и получать данные. Выпускаются стандартные микросхемы приемопередатчиков, но многие микроконтроллеры имеют интегрированный интерфейс CAN (Рисунок 1).

Данные передаются кадрами, состоящими из 8 байт данных, адресного поля, поля контрольной суммы CRC и других служебных полей. Скорость передачи данных не фиксирована и, начинаясь с 5 кбит/с, может достигать 1 Мбит/с. Максимальная длина шины при скорости 1 Мбит/с равна 40 м. Используется множественный доступ к шине с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD). CAN имеет ряд разновидностей, таких как CAN-FD, CANopen и SAE J1939. Используются также обозначения ISO-11898 и ISO-11519, присвоенные Международной организацией по стандартизации (ISO).

CAN-FD (ISO-11898-1) – это новейшая версия, которая увеличивает скорость передачи данных до 5 Мбит/с и выше, что делает систему более адаптированной к приложениям реального времени, требующим более низкой задержки и большего детерминизма. Кадр большего размера теперь вмещает 64 байта данных.

Видео:Подробно про CAN шинуСкачать

Необходимость изоляции

Помимо широкого распространения в автомобильных приложениях, интерфейс CAN используется в системах промышленной автоматизации, драйверах двигателей переменного и постоянного тока, каналах обмена ПЛК, источниках питания телекоммуникационного оборудования, системах отопления и кондиционирования, лифтах, солнечных инверторах и зарядных станциях электрических автомобилей. В некоторых случаях в оборудовании имеются низко- и высоковольтные сегменты, которые должны быть изолированы друг от друга, чтобы защитить низковольтные компоненты от повреждения.

Высоковольтные двигатели, коммутаторы, источники питания и другое оборудование могут генерировать помехи амплитудой в сотни и тысячи вольт. Высоковольтный сигнал, попадающий в низковольтную подсистему, потенциально может уничтожить микроконтроллер. Способом решения этой проблемы является использование изолированных приемопередатчиков и отдельных источников питания с их собственными возвратными землями.

Видео:Кан шина, что это? Поймет школьник! принцип работыСкачать

Изоляция

В современных системах CAN необходимо изолировать как сигналы, так и питание. Изоляция реализуется в приемопередатчике, но ее эффект пропадет, если блоки питания по разные стороны изолирующего барьера будут просто соединены друг с другом.

Во многих новых приемопередатчиках CAN используется емкостная изоляция между входами и выходами данных и цепями подключения шины. Два слоя двуокиси кремния образуют два последовательно соединенных конденсатора, через которые передаются данные между схемами, расположенными на двух разных кристаллах, соединенных внутри корпуса.

Примером может служить ISO1042 – выпущенный компанией Texas Instruments новый изолированный приемопередатчик CAN, обеспечивающий емкостную изоляцию и защиту практически любых промышленных и автомобильных конструкций. Устройство, отвечающее требованиям стандартов физического уровня ISO 11898-2 и ISO 11898-5, поддерживает стандарты CAN до 1 Мбит/с и CAN-FD до 5 Мбит/с. Защита шины выдерживает напряжения ±70 В и синфазные напряжения ±30 В. Диапазон напряжений питания составляет от 1.7 В до 5.5 В. Поддерживаются логические уровни 1.8, 2.5, 3.3 и 5.0 В. Микросхема ISO1042 выпускается в корпусах SOIC-8 или SOIC-16.

Реализация разделенного источника обеспечивает дополнительный уровень изоляции. Один из подходов с использованием устройства Texas Instruments показан на Рисунке 2. Микросхема генератора/драйвера SN6505 формирует 100-килогерцовый сигнал для трансформатора, выходное напряжение которого, преобразованное до требуемого уровня, затем выпрямляется и фильтруется. Трансформатор обеспечивает необходимую изоляцию питания. Отфильтрованное напряжение стабилизируется LDO регулятором (таким, скажем, как TPS76350) и питает приемопередатчик CAN. Узловые приемопередатчики и выводы интерфейса CAN микроконтроллера подключаются к шине через дифференциальные линии CANL и CANH.

Читайте также: Сузуки свифт 2003 размер шин

Для упрощения процесса проектирования изолированных подсистем CAN и изоляции сигналов и питания CAN выпускаются различные устройства, как дискретные, так и интегральные.

Видео:С чего начать ремонт ЭБУ: Типы шин данных, CANСкачать

Защита шины CAN

Изолированные системы обеспечивают нормальную защиту микросхем. Однако в некоторых условиях могут возникать проблемы электростатических разрядов (ESD), высокий уровень которых способен повредить приемопередатчик. По этой причине шина должна быть каким-то образом защищена. При этом крайне важно, чтобы выбранное устройство защиты интерфейса было совместимо с приемопередатчиком.

Наилучшим решением для защиты является использование супрессоров (TVS-диодов), подключенных между каждой линией шины и землей (Рисунок 2). Эти диоды фактически представляют собой два встречно включенных стабилитрона с высоким пробивным напряжением. Максимально допустимое напряжение на выводах приемопередатчиков зависит от типа микросхемы.

Приемопередатчик ISO105 компании TI выдерживает напряжения в диапазоне от −27 В до +40 В. ISO1042 рассчитан на броски напряжения до ±70 В. Максимальное пробивное напряжение супрессоров должно быть меньше этих значений, но больше рабочего напряжения сигналов на шине. Обычно два логических уровня шины составляют менее половины напряжения питания «0» и напряжения питания «1».

Не забывайте, что добавление TVS-диодов обеспечивает защиту от ESD, но одновременно добавляет к шине емкость, ограничивающую верхние скорости передачи данных. Необходимо, чтобы дополнительная емкость была меньше 50 пФ.

Видео:Как работает LIN шина автомобиля. K-Line L-Line шины данных. Лин шина автомобиля. Lin-bus networkСкачать

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Видео:Блокировки двигателя от сигнализации для защиты от угонаСкачать

Побеждаем шину CAN. Часть 1. Технология

Сегодня я хочу познакомить вас с интересной микроконтроллерной платформой CANNY. Это обзорная статья в которой вы узнаете о технологии, а в последующих статьях я расскажу вам о работе с сообщениями CAN, интеграции CANNY c Arduino Mega Server и о тех возможностях, которые предоставляет эта связка.

Почему CANNY? От названия шины CAN, которая широко используется на транспорте и, в частности, во всех современных автомобилях в качестве бортовой сети. Итак, что же можно сделать, имея специализированный контроллер, подключённый к CAN шине вашего автомобиля?

Видео:Демонстрация управления системой с использованием шины CANСкачать

Шина CAN

Образно говоря, шина CAN это нервная система вашего автомобиля. По ней передаётся вся информация о состоянии блоков и систем, а также управляющие команды, которые во многом определяют поведение автомобиля. Зажигание фар, открывание и закрывание дверей, управление проигрыванием музыки в салоне машины, срабатывание сигнализации и т. д. — всё это работает и управляется по этой шине.

Физически, шина CAN представляет собой два перевитых провода и очень проста в монтаже и подключении. Несмотря на свою простоту, она, благодаря своей дифференциальной природе, хорошо защищена от различных наводок и помех. Высокая надежность и большая допустимая длина сети, до 1000 метров, помогла CAN завоевать широкую популярность у производителей различного, не только автомобильного оборудования.

Контроллеры CANNY

Это целое семейство специализированных контроллеров, имеющих встроенную «родную» поддержку работы с шиной CAN. Это касается как «железной» части, так и поддержки на уровне «софта».

Флагманом линейки является контроллер CANNY 7, наиболее мощный и имеющий максимум возможностей. Большое количество памяти, мощные выходы, позволяющие напрямую управлять реле автомобиля, интеллектуальная система защиты от коротких замыканий, защита от бросков тока и напряжения в бортовой сети автомобиля — всё это делает этот контроллер отличным решением для воплощения любых ваших идей и проектов.

Кроме CANNY 7 в линейке контроллеров присутствует ещё несколько моделей, мы будем проводить свои эксперименты с более простой встраиваемой моделью CANNY 5 Nano. Она также поддерживает работу с CAN шиной, но при этом похожа на уже знакомую нам Arduino Nano.

Визуальное программирование

Развитая поддержка шины CAN это не единственная особенность этих контроллеров, кроме этого CANNY имеют свою собственную среду программирования, CannyLab, но не «обычную», а визуальную, где весь процесс написания программ сводится к манипулированию готовыми структурными блоками, заданию их параметров и соединению входов и выходов этих блоков в определённой последовательности, в соответствии с алгоритмом решаемой задачи.

Хорошо это или плохо? На мой взгляд, это дело привычки. Мне, как человеку привыкшему к «традиционному» программированию, было непривычно манипулировать блоками, вместо написания строк кода. С другой стороны, существует множество приверженцев именно такого подхода к составлению алгоритмов и считается, что для инженеров и «не программистов» это наиболее простой и доступный метод программирования микроконтроллеров.

Мне, как минимум, было «прикольно» составлять программы таким образом и через некоторое время мне это стало даже нравиться. Возможно, что если продолжить этим заниматься, то через некоторое время уже написание кода покажется неудобным.

Читайте также: Зимние шины бриджстоун р15 195 65

CannyLab является бесплатной средой разработки и вы можете свободно скачать её с сайта разработчиков, она также не требует специальной процедуры инсталляции — достаточно распаковать файл с архивом — и вы можете начинать работу.

Подключение

Подключение CANNY 5 Nano к компьютеру мало чем отличается от подключения контроллеров Arduino. При наличии в системе драйвера Silicon Labs CP210x, либо после его установки из скаченного дистрибутива CannyLab, Windows создаёт виртуальный COM порт и CANNY готов к работе. В моём случае понадобилось ещё перезагрузить компьютер, но возможно это особенность моей системы.

Практические примеры

Давайте на простых примерах разберём, как в CannyLab выполнять действия, привычные нам в Arduino IDE. Начнём с традиционного мигания светодиодом.

В контроллере CANNY 5 на выводе С4 (Channel 4) присутствует тестовый светодиод (аналог светодиода, находящегося на 13 выводе в Arduino). И его тоже можно использовать для индикации и экспериментов, чем мы и воспользуемся.

Что же нужно, чтобы помигать светодиодом в контроллере CANNY? Нужно сделать всего две вещи — сконфигурировать пин четвертого канала как выход и подать на этот выход сигнал с ШИМ генератора. Все эти действия мы уже не раз проделывали в Arduino IDE, посмотрим как это выглядит в CannyLab.

Итак, конфигурируем пин четвертого канала как выход

Настраиваем генератор ШИМ. Задаём период 500 миллисекунд, заполнение — 250 миллисекунд (то есть 50 %) и 1 (true) на входе генератора «Старт» и… всё! Больше ничего делать не нужно — программа готова, осталось только залить её в контроллер.

Режим симуляции

Тут нужно сказать пару слов о процессе симуляции на компьютере работы контроллера и заливке разработанной программы в память «железного» контроллера.

Среда разработки CannyLab позволяет запускать и отлаживать программу, не записывая её в память контроллера. В режиме симуляции вы можете видеть результат работы программы прямо в реальном времени и даже вмешиваться в её работу.

Заливка в контроллер

Для работы контроллеров CANNY, перед заливкой программы (в терминологии разработчиков «диаграммы») нужно сначала залить операционную систему «Устройство/Системное ПО/Записать». Это нужно сделать только один раз, для этого нужно выбрать соответствующий вашему контроллеру файл с расширением .ccx.

После того, как программа написана и отлажена, её можно загрузить в ваш контроллер. Это делается просто — в меню выбираете пункт «Устройство/Диаграмма/Записать» и через несколько секунд программа оказывается записанной в контроллер.

Далее нужно отключить контроллер от USB порта компьютера, снять перемычку на плате и можно включать запрограммированный контроллер, который после включения будет работать по вашей программе.

Аналоговые входы

Для того, чтобы лучше понять принцип программирования контроллеров CANNY в среде разработке CannyLab, давайте ещё разберём пример работы с аналоговым входом в этой системе.

Мы будем отслеживать уровень напряжения на 10 пине контроллера и если он находится в диапазоне 2,5 В ± 20%, будем зажигать встроенный в плату светодиод.

Как и в предыдущем примере, конфигурируем 4-й пин как выход для того, чтобы иметь возможность управлять работой светодиода.

Включаем АЦП на 10-м канале.

Далее пользуемся двумя логическими блоками, которые выдают 1 на выход, если напряжение находится в заданном диапазоне. Полный диапазон от 0 до 4095.

Блок «Логическое И» довершает работу и со своего выхода управляет работой светодиода на плате.

Вот и всё. То, что мы привычно делали на Arduino, мы легко сделали в CannyLab. Осталось только освоиться в этой среде программирования и вы сможете легко и непринуждённо создавать свои проекты на этой платформе.

Эти простые примеры составления программ даны для того, чтобы вы могли понять принцип визуального программирования микроконтроллеров CANNY. В дальнейшей работе вам поможет отличная справочная документация и поддержка разработчиков на сайте и форуме системы.

Заключение по вводной статье цикла

Подключив контроллер CANNY к своему автомобилю вы сможете реализовать множество интересных и уникальных идей, например, нестандартную сигнализацию, которую не так то легко будет вскрыть (в силу её нестандартности) или добавите новые функции, о которых мечтали, но не надеялись, что это возможно реализовать на практике.

Если вам нравится визуальное программирование в стиле CannyLab, то контроллеры CANNY могут стать для вас интересной альтернативой Arduino или работать в связке с контроллерами Arduino. Об этом мы поговорим во второй статье цикла, в которой я расскажу вам об интеграции контроллеров CANNY с системой Arduino Mega Server.

Напомню, что AMS теперь работает не только на платах Arduino, но и на беспроводных Wi-Fi модулях ESP8266 и именно о такой связке пойдёт речь в следующий раз.

И как обычно, оставайтесь с нами, будет интересно!

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/zaschita-can-shiny-shema