Класс А
Системы класса А применяются в основном для упрощения и удешевления электрических соединений между устройствами корпусной электроники. Рассмотрим для примера противоугонную систему со структурой, показанной на рис. 6.12.
Рис. 6.12. Блок-схема противоугонной системы: 1 - контакт двери водителя, 2 - контакт замка двери водителя, 3 - контакт левой задней двери, 4 - контакт на капоте, 5 - контакт двери пассажира, 6 - контакт замка двери пассажира, 7 - контакт правой задней двери, 8 - контакт на крышке багажника, 9 - контакт замка багажника, 10 - клаксон, 11 - контакт на приборной панели
Противоугонная система приводится в дежурный режим контактом 11, а выключается — контактами замков дверей пассажира или водителя или багажника. В рабочем состоянии система включает клаксон 10 при срабатывании одного из контактов: 1, 3, 4, 5, 7, 8. Датчики и исполнительные механизмы в этом варианте подключены непосредственно к блоку управления через мультиплексоры одним проводом. Улучшены диагностические возможности системы. Легче изменять конфигурацию противоугонной системы, подключая к одной и той же шине через мультиплексоры дополнительные датчики и исполнительные механизмы. Мультиплексоры — это относительно несложные микроэлектронные устройства, которые содержат до 300 полупроводниковых вентилей. Их интегрируют с датчиками и исполнительными механизмами.
То же устройство может быть реализовано в мультиплексном варианте (рис. 6.13).
Рис. 6.13. Блок-схема мультиплексной противоугонной системы
Класс В
На рис. 6.14 показана часть типичной информационной системы водителя (ИСВ). Здесь сигналы с датчиков поступают на бортовой компьютер, к шине данных которого подключена комбинация приборов.
Рис. 6.14. Блок-схема информационной системы водителя
В упрощенном варианте ИСВ число проводов в жгуте не слишком велико, что оправдывает данную схему соединений. Однако, по мере усложнения электронного оборудования автомобиля и увеличения числа функций информационной системы, количество соединительных проводов резко возрастает, усложняется диагностика неисправностей. Возможным решением в таком случае является введение нескольких узлов, соединенных с шиной класса В, к которым подключаются соответствующие датчики. При этом стараются уменьшить размеры жгутов, проходящих через узкие места типа «дверца — корпус». К стоимости проводки добавляется стоимость узлов.
На рис. 6.15 приведена блок-схема ИВС с шиной класса В, на котором цифрами обозначены сигналы датчиков.
Рис. 6.15. Блок-схема информационной системы водителя с шиной класса В: 1 - уровень охладителя, 2 - давление тормозной жидкости, 3 - уровень масла, 4 - масло в коробке передач, 5 - омывающая жидкость, 6 - капот не закрыт, 7 - фары включены, 8 - мало топлива в баке, 9 - стеклоочистители включены, 10 - ключ в замке зажигания, 11 - привязные ремни, 12 - ручка двери, 13 - замок, 14 - дверь закрыта, 15 - дверь не заперта
Узел моторного отсека желательно интегрировать с ЭБУ двигателя, куда уже подключена часть датчиков. Это удешевляет и упрощает схему, но не всегда возможно, т. к. соединитель на ЭБУ обычно перегружен.
Узел двери лучше располагать в двери, тогда жгут через промежуток упрощается, желательна также интеграция электронных и механических устройств в двери. Структурная схема электронной части устройств двери показана на рис. 6.16.
Рис. 6.16. Подключение устройств двери
Общие замечания по применению узлов.
1. Для снижения стоимости узлы выполняются на базе специализированных микросхем.
2. Единая конструкция возможна при использовании микропроцессоров в узлах.
3. Комбинация «обычный датчик — мультиплексный узел» не облегчает диагностику датчиков. Нельзя определить, что именно неисправно — датчик или проводка.
По мере значительного усложнения бортовой автомобильной электроники мультиплексные системы, выполненные по классам А и В, становятся неоптимальными. Лучшим техническим решением является использование гибридной локальной сети, где датчики и исполнительные механизмы через канал класса А подключены к бортовому компьютеру, а приборная панель и интерфейс компьютера (дисплей и органы управления) подключены к компьютеру через канал класса В, мультиплексоры интегрированы в датчики и исполнительные механизмы. Обмен данными проводится по одному проводу, дополнительных узлов нет, улучшена диагностика за счет введения в компоненты электроники.
Такая конфигурация системы позволяет вводить дополнительные датчики и исполнительные устройства. Теперь к бортовому компьютеру на один исполнительный механизм можно подключать 7—14 датчиков.
Класс С
Все большую популярность завоевывает протокол CAN, с применением которого мультиплексные системы класса С могут реализовываться в следующих формах:
1. Через одну и ту же сеть класса С производится обмен данными как для приложений, работающих в реальном времени (управление двигателем, подвеской, передачами), так и для приложений, обслуживающих бортовой компьютер, контроль климата салона, приборную панель. Скорость обмена до 1 Мбит/сек, линия связи — коаксиальный или оптический кабель.
2. Гибридная сеть класса В и С. Производится обмен данными между узлами скоростной сети класса С и относительно медленной сети класса В. Шлюзом обычно бывает контроллер двигателя.
3. Интеграция функций управления в реальном времени в наименьшее число модулей. Например, ЭБУ двигателя может управлять еще и трансмиссией. При такой архитектуре необходимость в дорогостоящих сетях класса С сводится к минимуму.