Echipament de Testare a Senzorilor Dintr Un Autovehicul

LUCRARE DE LICENȚĂ

ECHIPAMENT DE TESTARE A SENZORILOR DINTR-UN AUTOVEHICUL

Capitolul 1. Introducere

Istoria automobilelor

Încă din cele mai vechi timpuri, omul a căutat metode prin care să poată transporta diferite materiale sau hrană de la distanțe mult mai mari. Astfel, el a construit, folosindu-și inteligența cu care este înzestrat, diferite mijloace de transport, de la cele mai rudimentare, atingând apogeul in sec. al XIX-lea, odată cu invenția automobilului. Cea mai importantă invenție care și-a adus cel mai mare aport în construcția automobilului, a fost motorul acționat cu puterea aburului. Aceasta s-a concretizat în anul 1769, când Francois Cugnot a construit primul autovehicul dotat cu un motor cu abur. Aceste vehicule au fost bine primite de oamenii vremii respective, fapt ce contribuie mult la dezvoltarea lor. După apariția motorului cu ardere internă, cu pistoane în mișcare rectilinie, alternativă, putem vorbi în adevăratul sens al cuvântului de apariția automobilului. Această apariție a fost determinată și de marile descoperiri ale vremii, cum ar fi: realizarea electromagnetului de către Ampere în 1830; descoperirea fenomenului de inducție în 1831 de către Faraday; bobina de inducție construită în 1855 de către Ruhm Korff; acumulatorul electric inventat de Plaute în 1959.
Adevarații pionieri în construcția automobilului sunt considerați Lenoir, Delamare – Deboutterville, Daimler, Benz și Ford. Odată cu ei apar și firmele specializate în construcția automobilului. Prima firmă se numea "Panhard-Levassor" și a fost fondată în anul 1845, folosind motoare Daimler. În 1898, apare firma Peugeot, care va construi și un motor cu același nume. Firma Renault își are începuturile în anul 1899, deschisă de Louis Renault, împreuna cu cei trei frați ai săi. Renault a scos pe piată primele automobile de construcție proprie în anul 1902. Uzinele Fiat și-au deschis porțile în anul 1899, urmate de Mercedes, în anul 1900. Firma Mercedes a construit modelul Mercedes 1901, consierat strămoșul automobilului modern. Odată cu primul război mondial, automobilul și-a evidențiat calitățile nebănuite până atunci, dovedindu-se a fi un adevărat atu al armatelor care l-au folosit. În perioada postbelică, setea de a depași situația, setea de lux bazată pe averile acumulate din mizeria războiului, combinată cu fenomenul psihic al trăirii vertiginoase și intense, au făcut ca firmele europene din industria de automobile, Mercedes, Renault, Fiat, Minerva să producă masini luxoase, dotate cu motoare de 6 si 8 cilindrii la prețuri ridicate. Activitatea postbelică a lui A. Citroen și ofensiva americană, care tindea spre acapararea piețelor europene, au contribuit în mare măsura la revenirea industriei de automobile din Europa, industrie care realiza mari eforturi pentru a trece la producția de pace. Din acest motiv și din multe altele, prețul automobilelor a scăzut. Automobilul din anii 1930 nu mai seamănă deloc cu cel de dinaintea primului război mondial, constructorii puneau mare accent pe confort, adăugând accesorii precum aprinzător de țigări, lumină în interior, ștergătoare electrice sau mecanice, oglindă retrovizoare, semnalizatoare de direcție, roată de rezervă, iluminarea numerelor de circulație, etc., lucruri atât de banale în ziua de azi, ce se regăsesc pe orice tip de autovehicul. După cel de-al doilea război mondial, asistăm la o adevărată explozie a industriei automobilistice, de asemenea asistăm și la transformarea automobilului în prima mașină a activității social-economice moderne. Au apărut automobilele cunoscute de noi, precum: Trabant, mașinile Volkswagen (1946). Dacă până în 1960, se produceau automobile numai în unele țări din Europa și SUA, astăzi, ele se produc aproape în fiecare țară a lumii. Industria de automobile s-a dezvoltat atât de mult încât absolut nimic nu pare să se mai asemene cu automobilele produse în secolul trecut. Automobilele din zilele noastre sunt atât de sofisticate incât, dacă înainte puteai să repari singur un automobil dacă aveai cunoștiințe în domeniu, în ziua de astăzi, pentru a repara un automobil de ultimă generație, este nevoie de o intreagă echipă de specialiști. Industria de automobile a viitorului trebuie să răspundă unor cerințe ca: spații tot mai mici de parcare și deplasare, utilizarea energiei regenerabile, preț redus de fabricație, cât mai automatizată și cât mai fiabilă.

Această dezvoltare a industriei de automobile a contribuit în paralel

TEST1 s.n. 1. Încercare; experimentare, experiment. ♦ Probă prin care, în psihologia experimentală, se pot examina unele aptitudini fizice și psihice ale unei persoane; (p. ext.) materialul folosit pentru această probă. 2. Determinare experimentală a rezistenței și funcționării unei piese, unui aparat, unei instalații etc.; încercare, probă. ♦ Mijloc fizic sau chimic de recunoaștere și măsurare a unui fenomen, proces biologic etc. ♦ Test-film = film folosit pentru verificarea și reglarea aparatului de proiecție. ◊ Test-meci = meci internațional menit să stabilească o ierarhie neoficială în rugbi, crichet etc. [< engl., fr. test]. 

În Lucrare de licență ”Echipament de testare a senzorilor în vehicul”, îmi propun să realizez o descriere a modului de realizare a unui echipament cu ajutorul căruia se testează senzorii într-un vehicul, cu părțile componente, cu tehnologiile necesare și principiul de funcționare al acestuia.

Capitolul 2. Mediul – autovehiculul de test

2.1 Magistrale și conexiuni prezente într-un autovehicul

În figura 2.1 este prezentat un grafic în care se specifică maximul de viteză al fiecărui protocol de comunicație și dispozitivele electronice conectate prin intermediul acestor protocoale. Dispozitivele prezentate se regăsesc aproape în orice autovehicul în ziua de azi.

Figura 2.1 Viteze maxime ale protocoalelor de comunicație

Pentru a putea înțelege mult mai bine rolul fiecărui protocol de comunicație, în figura 2.2 se prezintă un exemplu de conexiuni, numite și magistrale de comunicație (engleză bus), ce cuprinde și alte protocoale pe langă cele prezentate în figura 2.1. Aceste conexiuni reprezintă partea de cablaj existent într-un autovehicul.

Figura 2.2 Modul de conectare a dispozitivelor electronice într-un vehicul

Magistrala, din punctul de vedere la nivelului de comunicație poate fi de două feluri: half-duplex (fie trimite și primește mesaje), sau full-duplex (trimite și primește mesaje în același timp). Magistrala cea mai des întâlnită este cea half-duplex. Un exemplu, pentru a întelege mai bine, nivel de comunicație al magistralelor avem prezentat in figura 2.3.

Figura 2.3 Nivelul de comunicație al magistralei

Reprezentarea fizică a nivelului de comunicație, half-duplex, într-o magistrală este prezentă în figura 2.4. Acestă magistrală poate fi formată dintr-un singur fir și este utilizată de protocoalele LIN și CAN-ul de viteză mică (engleză Low-Speed), iar magistrala formată din două fire răsucite este folosită de CAN-ul de mare viteză (engleză High-Speed), Flexray, MOST și Ethernet.

Figura 2.4 Nivelul fizic de comunicație half-duplex

Reprezentarea fizică a nivelui de comunicație, Full-duplex, într-o magistrală este prezentă în figura 2.5. Acestă magistrală este formată dintr-un cablu, numit ethernet, și are în componența sa 8 fire.

Figura 2.4 Nivelul fizic de comunicatie Full-duplex

Conexiunile unei magistrale se pot realiza în 4 moduri diferite: inel, stea, bus și hibrid. În figura 2.5 sunt prezentate aceste conexiuni. Dacă ar fi să realizăm o clasificare în funcție de avantaje și dezavantaje, conexiunea inel este folosită de protocolul de comunicație MOST și are un avantaj datorită formei pe care o are, poate fi utilizată atât în sensul acelor de ceas, cât și invers, chiar dacă de obicei se utilizează într-un singur sens, singurul dezavantaj este datorită costului mult prea mare.

Conexiunea de tip stea este utilizată de protocoalele LIN și FlexRay, este ieftină, simplă, dar riscantă în momentul în care Master-ul din centrul ei nu mai îndeplineste pe deplin toate condițiile, întregul sistem fiind afectat.

Conexiunea de tip bus este folosită de protocoalele CAN și Ethernet, are un avantaj ridicat față de conexiunea de tip stea, master-ul ei nu influențează cu absolut nimic întregul sistem, chiar dacă acesta nu mai funcționează în parametrii normali. Singurul dezavantaj este la nivelul firelor, conectorilor, dacă unul cedează nu mai există comunicație.

Conexiunea de tip hibrid reprezintă un mix între mai multe magistrale, cel mai des utilizate sunt de protocoalele CAN-LIN și FlexRay.

Figura 2.5 Conexiunile magistralelor

2.2 Protocoale de comunicație prezente într-un autovehicul

2.2.1 Protocolul LIN

LIN (engleză Local Interconnect Network) este un concept destinat în special rețelelor din industria automotive, cu un cost scăzut, care formează o magistrală deja existentă, de rețele multiplex auto. O altă cauză pentru care protocolul LIN este destinat rețelelor auto o reprezintă magistrala (protocolul) CAN, care are un cost ridicat pentru a fi pusă în aplicare pentru fiecare componentă în autovehicul. Alt factorul care să permită punerea în aplicare a unei rețele de vehicul ierarhică, este scopul de a obține în continuare îmbunătățirea calității și reducerea costurilor. Standardizarea va reduce colectorul de soluții existente multiplex low-end și va reduce costurile de dezvoltare, producție, servicii, precum și logistica electronică pentru autovehicule. Producătorii de autoturisme din Europa au început să folosească diferite topologii de comunicare de serie, care au dus la probleme de compatibilitate fapt ce a determinat ca la sfârșitul anilor 1990, să fie creat protocolul LIN de către cinci producători de automobile (BMW, Audi Volkswagen Group, Volvo Cars, Mercedes-Benz), cu tehnologiile furnizate de către Volcano Automotive Group și Motorola. Prima versiune pe deplin în aplicare a specificației LIN (LIN versiunea 1.3) a fost publicată în noiembrie 2002, iar în septembrie 2003, a apărut a 2-a specificație (LIN versiunea 2.0).

Din punct de vedere tehnic, la nivelul de bus, implementare a fost realizată cu un singur fir, viteza ajungând până la 20 kbit / s. Conceptul conține un singur nod de Master și un număr maxim de noduri Slave ce poate ajunge până la 16 noduri. Sarcina pe care Master-ul o are de îndeplinit, este de a determina ordinea și prioritatea mesajelor, monitorizează datele, verifică și controlează tratarea de erori. Este pe post de timer (conține un ceas intern) și primește Wake-Up și Break de la nodurile Slave, pe scurt Master-ul are controlul asupra întregului bus. Sarcina nodului Slave este de a primii și transmite mai departe date atunci când primește o sarcină de la Master și este corespunzatoare acelui nod. Conceptul privind fluxul de lucru, LIN, permite punerea în aplicare a unui lanț fără sudură de proiectare, a unor instrumente de dezvoltare și îmbunătățește viteza de dezvoltare și fiabilitatea. Sarcinile de configurare permite în condiții de siguranță sub-contractarea de noduri fără a compromite funcționalitatea sistemului, de exemplu, un mesaj incompatibil sau o suprasarcină de rețea. Un exemplu de magistrală LIN este prezentat în figura 2.6.

Figura 2.6 Magistrala LIN

Conceptul de operare într-o magistrală LIN este reprezentat de un grup format dintr-o sarcină de Master și mai multe sarcini de Slave. Prin sarcină înțelegem un anumit obiectiv de îndeplinit, un răspuns la un mesaj, o valoare. Un nod principal (Master-ul) conține o sarcină de Master, dar și o sarcină de Slave, toate celelalte noduri Slave conțin numai o sarcină de Slave. Prin termenul de nod se înțelege o singură interfață de bus a unui dispozitiv existent într-un autovehicul. Un grup de noduri prezentate în figura 2.7.

Figura 2.7 Grup de noduri cu sarcini

Sarcina de Master decide când și ce cadru (părți ce formează un mesaj) se transferă pe magistrală. Sarcinile de Slave trebuie să furnizeze datele transportate de către fiecare cadru. Atât sarcina de Master cât și sarcina de Slave sunt părți componente ale interfeței de protocol LIN.

Un cadru constă dintr-o cerință (furnizată de sarcina principală) și un răspuns (furnizat de o sarcină Slave), exemplu în figura 2.8. Cerința la rândul ei, constă dintr-un câmp de pauză și un câmp de sincronizare, urmat de un identificator cadru. Identificatorul cadru definește în mod unic scopul acelui cadru. Sarcina Slave numită pentru a furniza răspunsul asociat cu identificatorul cadru se transmite către Master. Răspunsul oferit de Slave constă dintr-un câmp de date și un câmp de control asociate cu identificatorul cadrului, mai exact conținutul unui mesaj este definit de identificatorul cadru, similar cu rețeaua CAN.

Figura 2.8 Exemplu de comunicare între Master și Slave

Într-un cadru există posibilitate de a fi transportate două tipuri de date, semnale sau mesaje de diagnostic. Semnalele sunt valori scalare care sunt integrate în câmpul de date a unui cadru. Un semnal este întotdeauna prezent la aceeași poziție din câmpul de date pentru toate cadrele cu același identificator cadru. Mesajele de diagnostic sunt transportate în cadre cu doi identificatori. Interpretarea câmpului de date depinde de câmpul de date în sine, precum și de starea nodurilor de comunicare.

Ca și o concluzie, magistrala LIN reprezintă cea mai simplă rețea auto prezentă în industria automotive (la nivelul fizic, comunicația între dispozitivele electronice din autovehicul se realizează printr-un singur fir). Avantajul utilizării acestei rețele este costul redus, iar ca dezavantaj este viteza ei de maxim 20 kbit/s, fapt ce duce la utilizarea ei intr-o arie mai restrânsă de comunicație, ca exemplul din figura 2.9.

Figura 2.9 Exemple de utilizare LIN

2.2.2 Protocolul CAN

CAN (engleză Controller Area Network) reprezintă un concept format dintr-o magistrală (protocol de comunicație) serială utilizată în industria de automobile, cu scopul de a asigura comunicarea între mai multe unități electronice de control (engleză Electronic Control Unit – ECU) fără utilizarea unui calculator gazdă. A fost dezvoltată inițial de către firma Bosch, în anul 1983, specificația a fost lansată oficial în anul 1986 (CAN 1.2) și standardizată sub denumirea de ISO 11898. Ulterior, mai mulți producători de semiconductoare (Intel, Philips, Infineon, Texas Instruments, Motorola) au implementat periferice pe bază de CAN. În septembrie 1991, Bosch lansează versiunea a 2-a a specificației (CAN 2.0). Pe lângă industria de automobile pentru care a fost inițial creat acest protocolul de comunicație CAN, a început să fie utilizat cu succes și în alte aplicații cum ar fi echipamente medicale, echipamente militare de comunicație și navigație, mașini agricole, mașini industriale, controlul elevatoarelor, etc., aplicațiile sale pornesc de la rețele de mare viteză la cel mai mic cost. Diferențele dintre versiunea 1.2 și 2.0 a standardului, constau în domeniul de adresare a nodurilor, care a fost extins în noua versiune. Mai exact, CAN 1.2 definește doar un singur tip de mesaj (mesaj standard) având lungimea câmpului de identificare a nodului (Id) de 11 biți, pe când versiunea CAN 2.0 mai introduce, pe lângă tipul de mesaj definit anterior și un mesaj cu lungimea (Id) de 29 de biți numit mesaj extins. În continuare, dacă nu se specifică altfel, se va face referire doar la noua versiune.

Dezvoltarea CAN-ului a început o dată cu creșterea numărului de dispozitive electronice apărute în autoveniculele moderne. Exemple de astfel de dispozitive includ sistemele de management al motorului, suspensii active, sisteme de prevenire a blocării roțiilor în timpul frânării (engleză Anti-lock Braking System – ABS), controlul electronic al stabilității în caz de derapare sau patinare a roțiilor (engleză Electronic Stability Control – ESP), controlul vitezei, blocul de iluminat, sistemul de aer condiționat, airbag-uri, închidere centralizată, etc. Toate acestea înseamnă mai multă siguranță și mai mult confort pentru șofer și desigur, o reducere a consumului de combustibil și emisiile de gaze. Până la apariția CAN-ului pentru a îmbunătăți comportamentul vehiculului a fost necesar ca sistemele de control și senzorii acestora să realizeze schimb de informații prin interconectarea directă a sistemelor, figura 2.10, de exemplu conectarea dispozitivelor se realiza cu cabluri punct la punct (engleză point to point wiring). Apariția de noi tehnologii în autovehicule a determinat ca cerința pentru schimbul de informații să crească în așa măsură încât a fost necesară o rețea de cablu cu o lungime de până la câțiva kilometri și foarte mulți conectori. Acest lucru a produs probleme tot mai mari în ceea ce privește costurile de materiale, timp de producție, calitate și fiabilitate.

Figura 2.10 Interconectarea sistemelor cu cabluri punct la punct

Soluția la această problemă a fost racordarea sistemelor de control printr-un sistem de magistrală serială. Acest bus a trebuit să îndeplinească unele cerințe speciale ca urmare a utilizării sale într-un vehicul. Cu utilizarea CAN-ului, cablarea punct la punct este înlocuită cu magistrala serială pentru conectarea tuturor sistemelor de control. Acest lucru este realizat prin adăugarea unor dispozitive (interfețe) CAN specifice pentru fiecare unitate de control care oferă regulile (protocolul), pentru transmiterea și primirea de informații prin intermediul bus-ului, exemplu figura 2.11.

Magistrala CAN este un bus multi-master, cu o structură liniară deschisă, cu o linie logică de bus și noduri egale. Numărul de noduri nu este limitat de protocol. În protocolul CAN, nodurile de bus nu au o adresă anume, în schimb, informațiile despre adresă sunt conținute de identificatorii de mesaje transmise, indicând totodată conținutul și prioritatea mesajului. Numărul de noduri într-o magistrală de CAN poate fi modificat dinamic, fără a perturba comunicarea din alte noduri.

Figura 2.11 Conectarea sistemelor prin magistrala serială CAN

Protocolul CAN deține mecanisme sofisticate de detectare și de tratare a erorilor, dar și o imunitate mare împotriva interferențelor electromagnetice. În cazul existenței unui mesaj eronat, acesta va fi retransmis în mod automat, iar în cazul erorilor temporare, acestea sunt recuperate. Erorile permanente sunt urmate de oprirea automată (încheierea comunicație) a nodurilor defecte. Acest comportament al CAN-ului în fața oricărui tip de eroare oferă la nivel de sistem o consistență a datelor garantată. Protocolul CAN folosește Non-Return-to-Zero sau NRZ în codificarea pe biți, iar în scopuri de sincronizare, este folosit Bit Stuffing.

Rata de transfer a datelor pe magistrala CAN-ului depinde foarte mult de lungimea firelor (nivelul fizic):

– 1000 kbit/s la o lungime maximă de bus de 40 de metri;

– 500 kbit/s la o lungime de 100 de metri;

– 250 kbit/s la o lungime de 200 de metri,

– 125 kbit/s la o lungime de 500 de metri.

Lungimea de bus cea mai frecvent utilizată pentru CAN, este cea de 40 de metri sau 130 de metri atunci când se utilizează o pereche de fire răsucite caz în care rata de transfer rămâne neschimbată. Un exemplu de CAN format din fire răsucite (engleză Unshielded Twisted Pair – UTP) este prezentat în figura 2.12.

Figura 2.12 Magistrala CAN din fire răsucite

La nivel de date, lungimea unui mesaj pe bus este scurt, maxim 8 byte/mesaj și există o latență scăzută între cererea de transmisie și începerea transmisiei, accesul pe bus fiind manipulat prin intermediul unor protocoale de comunicație avansate numite Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection cu arbitraj non-distructiv. Această procedură de manipulare poate fi explicată astfel, coliziune de mesaje este evitată prin arbitraj la nivel de bit fără pierdere de timp. Pe bus există două stări posibile, numite stare dominantă și stare recesivă.

Din punct de vedere logic, bus-ul folosește un mecanism de "Wired-AND", asta înseamnă că, biții dominanți sunt echivalenți cu nivelul 0 logic și sunt suprascriși de biții recesivi care sunt echivalenți cu nivelul 1 logic. Numai în cazul în care toate nodurile transmite biți recesivi, bus-ul este în starea recesivă, figura 2.13.

Figura 2.13 Stările magistralei

Mesajele transmise de la orice nod pe o magistrală CAN, nu conțin adresele nodului de transmisie, în schimb, conținutul mesajului (de exemplu figura 2.14), este etichetat cu un identificator (engleză Identifier). Acest identificator este unic în întreaga rețea de CAN și toate celelalte noduri din rețea va primi acest mesaj. Fiecare nod va efectua un test de acceptare pentru acel identificator, pentru a determina dacă mesajul și conținutul acestuia, este relevant sau nu pentru acel nod. Dacă mesajul este relevant, acesta va fi prelucrat, în caz contrar, este ignorat. Identificatorul unic determină, de asemenea, prioritatea mesajului, dacă acesta are valoarea numerică mai mică va avea cea mai mare prioritate.

Figura 2.14 Transmiterea mesajelor pe CAN

În situațiile în care două sau mai multe noduri încearcă să transmită, în același timp, o tehnică de arbitraj non-distructivă garantează că mesajele vor fi trimise în ordinea priorității și că nici unul din ele nu vor fi pierdute. În orice sistem sau dispozitiv (ECU) conectat la magistrala CAN o serie de parametri (valori) se vor modifica mai repede decât altele, un exemplu de parametri care se modifică rapid ar putea fi rotațiile pe minut ale motorului (RPM) și unul pentru parametri lenți poate fi temperatura lichidului de răcire a motorului. Pentru acei parametri ce au o modificare mai rapidă este necesar să fie transmiși mai frecvent și prin urmare trebuie să se acorde o prioritate de transmitere mai mare pentru ei. Pentru a stabili prioritatea mesajelor, CAN utilizează metoda stabilită cunoscută sub numele de Carrier Sense, acces multiplu cu Collision Detection (CSMA / CD), dar cu capacitatea sporită de non-distructive, de arbitraj la nivel de bit pentru a evita coliziunile și pentru a oferi utilizarea maximă a capacității disponibilă pe magistrală.

Prioritatea unui mesaj pe CAN este determinată de valoarea numerică a identificatorul său, identificatorul cu cea mai mică valoare numerică are cea mai mare prioritate. Orice potențiale conflicte ce riscă să apară pe bus sunt rezolvate la nivel de bit prin arbitraj în conformitate cu mecanismul de arbitraj, prin care un bit dominant (logica 0) suprascrie un bit recesiv (logic 1). Acest mecanism funcționează ca și o competiție, toate nodurile au permisiunea să înceapă transmiterea unui cadru pe bus în același timp. Pentru a preveni un nod să nu distrugă cadrul altor noduri, magistrala monitorizează timpul transmiterii câmpului identificator și bit-ul RTR. De îndată ce se detectează un bic dominant în timp ce se transmite un bic recesiv se eliberează magistrala, se oprește transmiterea imediat și continuă primirea cadrului de la bit-ul dominant. Exemplu, figura 2.15.

Figura 2.15 Arbitrajul pe CAN

2.2.3 Protocolul FlexRay

Pentru ca automobilele să continue, să îmbunătățească siguranța, să crească performanța, să reducă impactul asupra mediului și să sporească confortul, viteza, cantitatea și fiabilitate datelor a fost nevoie de crearea unui nou concept numit FlexRay. Dezvoltat pe perioada 2000-2010 de BMW, Daimler, Bosch, GM, VW, Freescale, NXP, Motorola și Philips, prima serie de vehicule de producție cu FlexRay a fost la sfârșitul anului 2006. BMW X5, au fost primele modele aparute cu magistrală de comunicație FlexRay. Utilizarea deplină a magistralei FlexRay a fost introdusă în 2008, în noul BMW Seria 7 .

Crearea conceptului de FlexRay a fost necesar datorită creșterii comunicației dintre unitățile electronice de control (ECU). Aceste unități au început să crească datorită unor sisteme avansate de control și de siguranță, de exemplu:

combinarea mai multor senzori;

elemente de acționare și unitățile electronice de control mai performante;

cerințele tot mai mari de lățime de bandă;

vehiculele avansate din ziua de astăzi;

necesitatea de a utiliza mai mult de 5 bus-uri ce se pot separa;

necesitatea unei rețele încorporate;

au început să solicite sincronizări și performanțe noi pe care magistrala CAN, nu le poate oferi standardul existent.

În timp ce FlexRay va fi rezolvarea în viitor a provocărilor de rețea în vehicule, aceasta nu va înlocui celelalte două standarde dominante deja, CAN și LIN. În scopul de a optimiza costurile și de a reduce provocări de tranziție, altă generație de automobile va conține FlexRay pentru aplicații high-end, CAN pentru masă comunicații de propulsie și LIN pentru electronica de caroserie cu cost redus.

Multe aspecte ale FlexRay sunt concepute pentru a menține costurile joase, în timp ce oferă o performanță de top într-un mediu robust. La nivelul fizic FlexRay folosește pereche de cabluri neecranate răsucite pentru a conecta nodurile împreună. FlexRay suportă configurații cu unu sau două canale (engleză dual-channel), care constau din una sau două perechi de fire, figura 2.16. Configurațiile dual-channel oferă o îmbunătățită toleranță la erori și / sau crește lățimea de bandă. Cele mai multe rețele FlexRay din prima generație utilizau numai un canal pentru a menține costurile reduse de cablare, dar apoi au apărut aplicații noi, cerințele au crescut în complexitate și securitate, apărând necesitatea de utilizare a ambelor canale.

Figura 2.16 FlexRay dual-channel

Magistralele FlexRay necesită oprirea la capete cu conectarea unui rezistor între perechea de fire de semnal. Dacă rezistorul folosit are o rezistență prea mare sau prea mică poate duce la incapacitatea rețelei FlexRay de a funcționa în parametri corespunzători. În timp ce implementările specifice de rețea variază, rețele tipice FlexRay au o impedanță de cablare între 80 și 110 ohmi, nodurile de capăt sunt oprite pentru a se menține această impedanță. Una dintre cele mai frecvente cauze de frustrare apare atunci când se conectează un nod FlexRay la o configurare de test și aceasta poate să conțină rezistențe terminale pentru a simplifica cablurile, fapt ce conduce la oprirea rețelei.

Unul dintre lucrurile prin care se disting rețelele FlexRay, CAN și LIN față de multe rețele tradiționale, cum ar fi Ethernet este reprezentat de topologia acestora, sau mai exact spus, aspectul de rețea. FlexRay sprijină simplu 3 aspecte de rețea: multi-drop, stea si hibrid.

Aspectul FlexRay multi-drop (figura 2.17), este frecvent utilizat într-o simplă topologie bus multi-drop, care dispune de un termen unic de cablu de rețea ce conectează mai multe ECU-ri împreună. Aceasta este aceeași topologie folosită de către CAN și LIN și este familiară producătorilor de automobile, ceea ce face să fie o topologie populară în prima generație FlexRay. Capetele rețelei sunt terminate rezistențe pentru a elimina problemele cu reflexiile de semnal. FlexRay operează la frecvențe înalte, de până la 10 Mbit / s, comparativ

cu CAN de 1 Mbit/s, fapt ce îl definește un bus mai performant.

Figura 2.17 Topologie multi-drop

Standardul FlexRay sub formă de stea (figura 2.18) constă în noduri individuale, care se conectează la un nod activ central. Acest nod, din punct de vedere funcțional, este similar cu un hub prezent în rețelele Ethernet de PC-uri. Configurația în formă de stea permite să ruleze rețele FlexRay pe distanțe mult mai lungi. Fiabilitatea rețelei sub formă de stea este dată de cazul în care una dintre ramuri este taiată sau scurtcircuitată, deoarece celelalte noduri își pot continua activitatea. Din moment ce ruleaza pe distanțe lungi de cabluri, tind să fie afectate de zgomote din mediul de lucru, cum ar fi emisiile electromagnetice de la motoarele electrice mari, acest lucru se poate controla prin reducerea cantității de cabluri expuse pentru un segment, lucru ce poate contribui la creșterea imunității la zgomot.

Figura 2.18 Topologie stea

Prin sudura celor două topologii de bus (multi-drop și stea), prezentate mai sus, rezultă o formă de topologie ca în figura 2.19 numită hibrid. Rețelele FlexRay viitoare vor fi formate probabil din rețele hibride pentru a putea profita de avantajele topologiei multi-drop combinate cu performanța și fiabilitatea rețelelor sub formă de stea.

Figura 2.19 Topologie hibrid

Până acum am prezentat conceptul FlexRay la nivel fizic, în continuare urmează să prezentăm și la nivel de protocol. FlexRay este un protocol care oferă opțiuni de date determinist care ajunge într-un interval de timp previzibil (până la microsecundă), precum și CAN-cum ar fi dinamic date să se ocupe de o mare varietate de cadre bazate pe eveniment. FlexRay realizează acest hibrid de bază cadre statice și cadre dinamice, cu un ciclu de comunicare pre-set, care oferă un spațiu predefinit pentru date statice și dinamice. Acest spațiu este configurat cu rețeaua de proiectant rețea. În timp ce numai nodurile au nevoie să știe rata de transfer corectă de a comunica, nodurile pe o Rețea FlexRay trebuie să cunoască modul în care toate piesele de rețea sunt configurate în scopul de a comunica.

Ca la orice bus multi-drop, doar un singur nod poate scrie date pe bus la un moment dat. Dacă două noduri intenționează să scrie, în același timp, va termina cu dispută pe magistrala de date. Există o varietate de scheme utilizate pentru a preveni aceste dispute pe bus, CAN, de exemplu, a folosit un sistem de arbitraj cunoscut sub numele de Carrier Sense, acces multiplu cu Collision Detection (CSMA / CD). FlexRay gestionează mai multe noduri, cu un acces multiplu, cu diviziune în timp (engleză Time Division Multiple Access TDMA). Fiecare nod FlexRay este sincronizat cu același ceas, și fiecare nod își așteaptă rândul său, pentru a scrie pe bus. Cu ajutorul sistemului TDMA, FlexRay este în măsură să garanteze un determinism cu consistența datelor de livrare la nodurile din rețea. Aceasta oferă multe avantaje pentru sistemele care depind de date până la data de între noduri.

Pentru o rețea TDMA, cum este FlexRay, ca să funcționeze corect, toate nodurile trebuie să fie configurate corect. Este adaptabilă la diferite tipuri de rețele și permite anumite compromisuri între vitezele de actualizare a rețelei, volum de date, determinist, și volumul de date dinamice, printre alți parametri. Fiecare rețea FlexRay poate fi diferită, astfel încât fiecare nod trebuie să fie programat cu parametrii de rețea corecți înainte de a fi participant activ pe bus.

Ca și o concluzie, conceptul FlexRay va fi rezolvarea în viitor a provocărilor de rețea în vehicule, dar acesta nu va înlocui celelalte două standarde dominante deja, CAN și LIN, datorita costurilor ridicate. FlexRay este dual-channel, dispozitivele se pot conecta fie pe un canal (dispozitivul conectat la canal A va comunica doar cu dispozitivele conectate la același canal), fie pe ambele (ambele canale A și B cu aceeași informație rezultă siguranță, ambele canale cu informații diferite rezultă rată dublă de transfer al datelor). De cele mai multe ori doar un singur canal este în uz pe care pot conecta până la 64 de dispozitive pe un segment de bus. Rata de transfer este până la 10 Mbit / s, asta înseamnă că este de 10 ori mai rapid decât CAN-ul.

2.2.4 Protocolul MOST

MOST (engleză Media Oriented System Transport), reprezintă un concept destinat rețelelor auto pentru conectarea dispozitivelor multimedia gen, hands free, radio CD, navigație, display-uri, mai exact este destinat tehnologiei de entertainment în industria de automobile. Tehnologia a fost proiectată cu scopul de a oferi un material eficient și cost redus pentru a transmite audio, video, date și informații de control între toate dispozitivele multimedia. În crearea acestui concept s-au pus bazele transmisiei cât mai rapide si actualizarea datelor în timp real, nu a contat siguranța datelor în mod special cum este la CAN și FlexRay.

La nivelul fizic MOST este o rețea capabilă de a gestiona până la 64 de dispozitive într-o configurație inel (figura 2.20), care este și cea mai des utilizată. Conexiunea dispozitivelor în rețea este de genul Plug-&-play, această funcționalitate permite ca dispozitivele să fie atașate și eliminate cu ușurință. Pot exista rețele MOST și în alte topologii stea, virtuale, etc. Într-o rețea MOST, unui dispozitiv îi este desemnat un master de sincronizare. Rolul master-ului este de a furniza continuu în rețeaua inel date ce trebuie prelucrate de către celelalte dispozitive, cunoscute sub numele de slave de sincronizare. Toate aceste dispozitive slave conțin la nivel fizic o intrare și o ieșire ce le permit conectarea în topologia inel.

Figura 2.20 MOST în topologia inel

La nivel de protocol, MOST este structurat pe 3 categorii, în funcție de viteza pe care o deține:

-MOST25 (25 Mbit/s)

-MOST505 (50 Mbit/s)

-MOST150 (150 Mbit/s)

MOST25 asigură o lățime de bandă de aproximativ 23 MBaud (sincron), precum și pachet (asincron) transfer de date prin intermediul unei strat fizic optic. Acesta este separat în 60 de canale fizice. Utilizatorul poate selecta și configura canale în grupuri de 4 bytes fiecare. MOST25 oferă multe servicii și metode de alocare a canalelor fizice, acceptă de la 15canale audio stereo necomprimate cu sunet de calitate CD sau de până la 15 de canale MPEG1 pentru transfer audio / video, fiecare dintre acestea utilizează 4 octeți (patru canalele fizice). MOST prevede, de asemenea un canal pentru transferul de informații de control. Frecvența sistemului de 44,1 kHz permite o lățime de bandă de 705.6 kbit / s, permițând 2670 de mesaje de control pe secundă pentru a fi transferat. Mesajele de control sunt utilizate pentru a configura majoritatea dispozitivelor și configurarea de transfer a datelor sincron si asincron. Frecvența sistemului urmează îndeaproape standardul CD. Datele de referință pot fi transferate prin intermediul canalului de control.

MOST50 dublează lățimea de bandă a sistemului MOST25 și crește lungimea cadrului de 1024 de biți. Cele trei canale (canal de control al mesajului, canalul de date de streaming și de canalul de pachete de date), stabilite de MOST25 rămân aceleași, dar lungimea canalului de control și secționarea între canale sincrone și asincrone sunt flexibile. MOST50 este specificat pentru a sprijini ambele straturi fizice, optice și electrice, transferul de date electronice se realizează prin intermediul firelor răsucite (UTP).

MOST150 a fost introdus în octombrie 2007 și oferă un strat fizic de natura ethernet în automobile. Aceasta crește lungimea cadrului de până la 3072 de biți, aproximativ de 6 ori lățimea de bandă a MOST25. Se integrează, de asemenea, în plus un canal ethernet cu o lățime de bandă reglabilă față de cele trei canale stabilite (canalul de control de canal mesaj, canal de date streaming și canal de pachete de date) ale MOST-ului de până acum. MOST150 permite, de asemenea, transferul izocron pe canalul sincron. Funcțiile avansate ale lui MOST150 și lățimea de bandă sporită va permite o infrastructură de rețea multiplex capabilă să transmită tuturor formelor de date infotainment, inclusiv video, de-a lungul unui automobil.

Ca și o concluzie de ce MOST reprezintă un concept destinat rețelelor auto pentru conectarea dispozitivelor multimedia, o avem prezentată în figura 2.21, în care ne este prezentat un minim necesar de viteze pentru comunicația sistemelor multimedia într-un vehicul.

Figura 2.21 Semnalele și minimul vitezelor de comunicație a sistemelor multimedia

2.2.4 Protocolul Ethernet

Utilizarea Ethernet ca rețea de unități de control în industria de automobile reprezintă o nouă tendință. Ethernet reprezintă noul înlocuitor al sistemelor clasice de bus auto, cum ar fi MOST, FlexRay și CAN. Noul sistem de bus presupune multe provocări pentru dezvoltatorii de soluții de rețea din sectorul de automobile. Acesta începe cu stratul fizic de transmisie, care este diferit de Ethernet-ul clasic, și culminează cu introducerea de noi protocoale de transmisie pe straturile superioare.

Trecerea de la Ethernet, la rețea de vehicul aduce mai multe avantaje. De costuri reduse există un singur un exemplu, dar include cheltuieli ridicate de componente pentru vehicul. Exemplu de cost redus, cablajul pentru o conexiune Ethernet este mai ieftin decât un cablu optic pentru rețeaua MOST. Un plus ce-l deține Ethernet-ul este facilitatea de a se putea utiliza instrumentele deja existente, ce presupun un cost mai scăzut și provin din aria de PC și Ethernet, instrumente industriale și echipamente deja existente pe piață. Cu toate acestea, un alt avantaj este rata de transfer de date mai mare, care permite noi domenii de aplicare.

Există diverse aplicații pentru Ethernet în domeniul automotive. Una dintre primele utilizări opționale este transmiterea datelor de la camere existente în automobile, exemplu figura 2.22. Aici, avantajul rețelei Ethernet este că, camerele nu sunt doar conectate la o unitate unică de control ci pot comunica cu mai multe ECU-uri ce pot accesa fluxul de date oferite de camerele vehiculului. Acest lucru face ca rețeaua să fie extrem de flexibilă și bine echipată pentru viitorul echipamentelor ce se vor efectua. De asemenea, se deschide posibilitatea de a dezvolta o aplicație prin dezvoltarea în vehicul. Un exemplu, mai multe camere oferă o vedere mai amplă a imaginii din împrejurimile vehiculului. Pot fi adăugate ulterior, unități de control suplimentare, care să dețină, de asemenea, accesul la datele camerelor existente și în funcție de aceste date, aceste echipamente să exercite anumite activități.

Figura 2.22 Aplicație de Ethernet într-un vehicul

Pe langă dezvoltarea rețelei de Ethernet în autovenicul mai există și producători de instrumente în domeniul analizei de bus care sunt nevoiți să facă față noilor provocări, atunci când și camerele în autovehicul se dezvolta.

Aplicații suplimentare, cum ar fi comunicarea unitații de control, crearea de rețele de vehicul și instrumentele de diagnosticare vor stimula și mai mult importanța rețelei Ethernet. Înalta performanță, plus tehnologie cu un cost scăzut reprezintă și este cea mai bună soluție pentru a răspunde acestor cerințe. Un exemplu de potențial suplimentar pentru reducerea costurilor poate fi găsit și în alte domenii, cum ar fi greutatea redusă și cantitatea de cabluri cerute de Ethernet în vehicul.

La nivel fizic, Ethernet-ul din industria de automobile nu este același cu Ethernet-ul cunoscut din lumea calculatoarelor. Scopul de dezvoltare a fost un transfer fizic de fluxuri de date prin cabluri neecranate. Acest lucru a fost realizat prin standardul Ethernet, "BroadR-Reach", care este de asemenea proiectat pentru cerințele dure, în special imunitate la interferențe electromagnetice în domeniul auto. Rate de transmisie de 100 Mbit sunt atinse fără probleme, cu toate acestea, un dezavantaj este acela că Ethernet-ul nu poate fi accesat cu un echipament convențional. Prin urmare, este imposibil de a citi datele de la o rețea de Ethernet din autovehicul cu ajutorul unui PC cu controler Ethernet integrat. În schimb, un convertor este necesar pentru conversia semnalelor de la automobile la semnalele necesare Ethernet-ului standard.

În unitatea de control din configurația clasică de rețele auto (CAN și FlexRay), datele au putut fi accesate cu ușurință folosind diverse interfețe hardware de măsurare. Cu toate acestea, cu Ethernet din autovehicul, acest lucru nu mai este atât de simplu. Opțiunea standard de tăiere a cablului de transmisie pentru a conecta interfața hardware-ului de măsurare nu este posibil și în cazul Ethernetului, prin urmare, atenția se îndreaptă către soluții alternative pentru accesarea datelor. Dar acestea au de asemenea dezavantaje, cu posibilitatea unor modificări în comportamentul de rulare al mesajelor.

Comutatoarele constituie cea mai simplă metodă de accesare a traficului de date Ethernet de la un vehicul. Mesajele sunt procesate în comutator un timp și apoi sunt transmise mai departe, comutatorul influențează comportamentul de rulare al mesajelor. Acest lucru deține o latență ce nu este constantă, dar depinde de algoritmii de procesare din comutatorul respectiv.

Un TAP (Test Access Point) oferă un alt mijloc de accesare a datelor de pe un cablu Ethernet. TAP poate accesa datele direct pe stratul fizic și să le transmită cu o latență minimă, constantă.

Un dezvoltator de aplicații trebuie să se întrebe mereu ce cerințe de timp trebuie să satisfacă echipamentul de analiză. Pentru aplicații simple cu fenomene de bruiaj minime între Ethernet și un alt sistem de bus, o configurare precum cea ilustrată în figura 2.23 ar fi suficientă pentru analiza unui bus.

Figura 2.23. Echipament de măsurare pentru a analiza rețelele CAN și Ethernet, cu FlexCard USB ca interfață hardware pentru CAN și interfața PC standard pentru Ethernet.

Integrarea unei rețele Ethernet într-un vehicul clasic presupune o serie de provocări. Este esențial ca sistemele clasice de tip bus auto să poate comunica cu unitățile de control ce aparțin rețelei de Ethernet. Acest lucru poate fi în mare parte realizat folosind gateway-uri. În acest caz, funcționalitatea de gateway este asigurată de o unitate centrală de control. Pentru a reduce sarcina, Ethernet primește de la gateway mai multe mesaje CAN ambalate într-un singur mesaj Ethernet. În acest caz, o lungime de date de 8 octeți de pe CAN poate fi extinsă la peste 1500 de bytes pe Ethernet. Prin urmare, este sigur să se presupună că structura de mesaje în rețelele de autovehicul vor deveni din ce în ce mai complexe în viitor. Standardele vor împărți conținutul de date în mai multe mesaje Ethernet. Nu vor fi, de asemenea, standarde faptul ca într-un singur mesaj Ethernet să existe mai multe mesaje clasice de date.

La nivel de protocol, Ethernet se bazează în mare parte pe modelul OSI, figura 2.24, doar la nivelul 1 (engleză Layer 1), mai exact nivelul fizic diferă în funcție de tipul de aplicație, restul rămâne modelul OSI și standardul Ethernet.

Figura 2.24 Modelul OSI

Primul mod de aplicație reprezintă soluția bazată 100% pe protocolul de Ethernet ilustrat în figura 2.25, soluție formată dintr-un cablu cu 2 perechi de fire răsucite, fapt ce duce la un cost ridicat.

Figura 2.25 Cablu 100% Ethernet

Al doilea mod de aplicație reprezintă conexiunea full-duplex , ilustrată în figura 2.26, formată din 2 fire torsadate UTSP (engleză Unshielded Twisted Single Pair), viteza pe bus ajunge până la 100 Mbit/s și are un cost scăzut.

Figura 2.26 UTSP (Unshielded Twisted Single Pair)

Ca și o concluzie, utilizarea Ethernet ca rețea de unități de control în industria de automobile reprezintă o nouă tendință, noul înlocuitor al sistemelor clasice de bus auto, ca MOST, FlexRay și CAN, toate acestea datorită vitezei de transmitere a datelor de 100Mbit/s, lucru ce face posibil conectarea unor noi dispozitive din conceptul mașini ale viitorului. Singurul dezavantaj pe care Ethernet îl deține față de rețele clasice rămâne costul ridicat.

2.3 Senzori existenți într-un autovehicul

Autovehiculul modern din ziua de azi are nevoie doar de două susțineri din partea șoferului, prima ar fi pornirea, iar a doua este alimentarea cu carburant. Dacă aceste două susțineri au fost realizate, automobilul modern este conceput dintr-o structură de module electronice ce au capacitatea să-i ofere o autonomie funcțională. Exemple de astfel de module ar fi: managementul motorului, managementul transmisiei, sistemul de frânare, managementul șasiului (suspensia activă), sistemul de climatizare, etc. Fiecare modul electronic are la bază o serie de senzori ce contribuie la menținerea autonomiei autovehicului.

Prin definiție, senzorul reprezintă un dispozitiv tehnic ce reacționează calitativ sau cantitativ, la diverse proprietăți fizice sau chimice ale mediului în care este montat. Dacă este parte componentă a unui aparat sau sistem tehnic detector, poate măsura și/sau înregistra, de exemplu: presiunea, umiditatea, campul magnetic, forța, accelerația, etc. Senzorul are capacitatea de a transforma toate aceste proprietăți în semnale ce pot fi prelucrate și citite de către un observator prin intermediul anumitor echipamente sau dispozitive electronice.

În componența unui autovenicul modern standar (nu conține senzori ce oferă asistență șoferului) se găsesc urmatoarele tipuri de senzori:

– pontențiometru (citește poziția, de exemplu: poziția pedalei de accelerație, poziția clapetei de aer, poziția schimbătorului de viteze, etc.), figura 2.27;

Figura 2.27. Pontențiometru

– terministor (determină temperatura, exemplu, temperatura mediului, temperatura lichidului de răcire, temperatura aerului din admisie, etc.) , figura 2.28;

Figura 2.28. Terministor

– capacitiv (determină presiunea, exemplu presiunea aerului in conducta de aspiratie, presiunea aerului evacuat, presiunea uleiului, etc.) , figura 2.29;

Figura 2.29. Capacitiv

– contor cu paletă (determină debitul, exemplu, debitul aerului în conducta de aspiratie) , figura 2.30;

Figura 2.30. Contor cu paletă

– accelerometru piezoelectric (determină accelerae, exemplu, accelerare sau frânare roțiilor) , figura 2.31;

Figura 2.31. Accelerometru piezoelectric

– senzor de oxigen (determină nivelul de oxigen, exemplu, determină oxigenul din gazele arse) , figura 2.32;

Figura 2.32. Senzor de oxigen

Dacă mai sus s-au prezentat tipuri de senzori ce fac parte din conceptul de autovenicul modern standard, în continuare se prezintă o altă categorie de senzori, care îi putem numi senzori de asistență, deoarece acest tip de senzori în combinație cu anumite dispozitive electronice (ECU-uri) oferă șoferului un plus de siguranță în trafic. Cu ajutorul acestor senzori autovehiculul beneficiază de o imagine completă în jurul lui și îi permite în anumite momente să ia decizii de conducere sau de avertizare în anumite condiții ale traficului, momente în care șoferul nu este pe deplin atent în trafic. Deși aceste echipamente nu sunt încă la nivelul de vehicul complet autonom, tehnologia cu senzori de radar, senzori cu infraroșu sau camerele de luat vederi, este disponibil în vehiculele inteligente din ziua de azi.

Autovehiculele inteligente pot efectua mai multe sarcini de susținere și de avertizare a șoferului, de exemplu, evitarea și prevenirea accidentelor, reducerea severității accidentelor, oferirea de informații mai complexe referitoare la trafic. Pentru a îndeplini aceste sarcini, vehiculele inteligente dețin sisteme de siguranță pasivă, cum ar fi airbag-uri și sisteme de siguranță activă, cum ar fi controlul electronic al stabilității, suspensie adaptivă, sisteme de asistență auto, inclusiv control adaptiv al vitezei, sisteme de detectare a unghiului mort, sisteme de recunoaștere a marcajelor rutiere și a indicatoarelor rutiere, sisteme de asistență la parcare. Multe dintre aceste sisteme de siguranță necesită senzori radar, figura 2.33, LIDAR , figura 2.34, și camere de procesare a imaginilor, figura 2.35.

Figura 2.33 Tehnologie bazata pe radar

Figura 2.34 Tehnologie bazata pe senzor Lidar

Figura 2.35 Tehnologie bazată pe cameră video

În această prezentare a mediului de test, mai exact a autovehiculului de test a fost descris și ilustrat conceptul de rețele și senzori care împreună formează un autovehicul performant, fiabil și sigur pentru utilizator. Pentru ca toate rețelele din interiorul autovehiculelor și toți senzorii acestora să ajungă la acest nivel de maturitate au fost și sunt necesare o mulțime de teste, care se executa cu diverse echipamente, montate în interiorul sau în exteriorul autovehicului. Cu ajutorul acestor echipamente de test, automobilele clasice au devenit în ziua de azi inteligent.

Capitolul 3. Realizarea echipamentului de test într-un autovehicul

La proiectarea și executarea echipamentului de test într-un autovehicul trebuie ținut cont de o serie de factori ce pot determina ca anumite dispozitive în timp să se defecteze, să existe pericole de vătămare sau distrugere a echipamentelor în urma unor teste executate cu autovehiculul. Deasemenea echipamentul în sine trebuie protejat de către utilizator. Pentru eliminarea acestor factori și garantarea unui timp de funcționare cât mai îndelungat am ales ca locul de amplasare al echipamentului să fie în porbagajul autovehicului, mai exact în locul roții de rezervă, iar toate părțile componente să fie bine fixate pentru a rezista la dinamica autovehicului. Doar părțile componente cu ajutorul cărora utilizatorul este nevoit să interacționeze (tastatură, monitor și panoul de comandă), le-am amplasat în interiorul autovehicului în locuri accesibile, și deasemenea bine fixate.

3.1 Schema bloc

În prima fază am conceput o schemă bloc a echipamentului de test, astfel încât aceasta să satisfacă scopul propus. Prima idee în realizarea schemei a fost să gasesc o metodă cât mai simplă de pus în practică, dar la nivel de sistem, să fie cât mai automatizat și să ofere siguranță de funcționare. În figura 3.1. este prezentată schema bloc a echipamentului de test și interconectarea acestuia cu autovehiculul.

Figura 3.1. Schema bloc a echipamentului de test

După realizarea schemei bloc, a urmat analiza mediului în care va funcționa echipamentul de test, pentru a putea determina tipul echipamentelor ce le voi folosi. Aici a trebuit să iau în calcul anumite criterii și să țin cont de anumite măsuri:

tensiunea de lucru în autovehicul este continuă și variază între 12 – 13,8 V, fapt ce m-a condus să aleg echipamente ce acceptă o asemenea tensiune de lucru variabilă fară a genera posibile instabilități de funcționare;

consumul de curent al echipamentelor a trebuit să-l susțin prin alegerea unor cabluri corespunzătoare, atât curenților mici, cât și a curenților mari;

dimensiunile echipamentelor le-am ales în funcție de locul de amplasare, mediul nu a fost avantajos din punct de vedere al spațiului și am fost nevoit să mă limitez la echipamente cu dimensiuni cât mai mici, fără a neglija performanța acestora;

accesul la toate componentele am încercat să-l mențin pe toată durata montării echipamentelor, care a fost testat și retestat până la faza finală. Am vrut să fie cât mai ușor pentru a nu exista o pierdere majoră de timp în cazul înlocuirii unui dispozitiv defect;

am luat în considerare forțele existente în autovehicul la proiectarea fiecărui suport pentru a evita distrugerea echipamentului, utilizarea unor conectori cât mai rezistenți la mediului dinamic din autovehicul;

o atenție deosebită a trebuit să o acord la partea de cablare a echipamentului de test, toate cablurile trebuiau fixate bine și ferite de părți tăioase ale caroseriei, majoritatea le-am fixat în paralel cu cele deja existente în autovehicul, deasemenea am folosit și o protecție specială în cazul mai multor fire;

pentru a evita cazul epuizării bateriei echipamentului, am ales două circuite de monitorizare a bateriei, ce comandă blocul de alimentare al întregului sistem, acesta nu permite utilizarea bateriei ce aparține autovehiculului;

am încercat să păstrez autovehiculul într-o stare cât mai standard făra a modifica haotic diverse părți și am căutat soluții alternative de proiectare și montare a dispozitivelor ce aparțin echipamentului de test;

părțile din interiorul autovehiculului au necesitat o atenție deosebită la demontare și montare, deoarece unele sunt din plastic și există riscul de a se crepa.

O atenție deosebită a trebuit să o acord la partea de cablare a echipamentului de test. Toate cablurile trebuiau fixate bine și ferite de părți taioase ale caroseriei, majoritatea le-am fixat în paralel cu cele deja existente în autovehicul, deasemenea am folosit și o protecție specială în cazul mai multor fire.

A1 Panou de comandă

Bloc de alimentare

A2 GND LED1 LED2 20 5V/max.300mA

K3 K1

Dispozitiv

de

monitorizare K1 K2 K3

Convertor DC/DC 12V 6A

CAN-ul privat

CAN-ul autovehicului

CAN-ul privat

CAN-ul autovehicului