Circuito eléctrico del automóvil
El automóvil necesita para su funcionamiento un circuito eléctrico para los elementos que utilizan esta energía, cada vez más.
En la animación que sigue se representa un automóvil con algunos de estos elementos eléctricos, hay bastantes más:
- Batería, motor de arranque, alternador
- Sistema de inyección (y encendido)
- Electroventilador de refrigeración y climatización
- Faros, pilotos, luces de pare intermitentes
- Luna trasera térmica
- Sensores en los pedales y palanca de cambios
- ABS y sus derivados
- Airbags
- Cuadro de instrumentos, climatización, ……….
- Retrovisores eléctricos, ventanillas eléctricas, ……..
- Equipo de sonido, ……….
- Bomba de combustible, aforador
- Cableado de conexión
- Calculadores electrónicos/unidades de mando CE/UM; la proliferación de sistemas eléctricos y electrónicos complejos precisa de los calculadores electrónicos para poder gestionar con agilidad ingentes cantidades de información
- Sensores o captadores de información i; para que los calculadores/unidades de mando (CE/UM) puedan desarrollar sus funciones necesitan recibir información de los datos que afectan al/los sistema/s que gestionan
- Conexiones sensores a CE/UM; la información de cada sensor es útil para muchos de los calculadores que equipa el automóvil, lo que implica una inmensa cantidad de cableado de comunicación entre los sensores y los calculadores, cada vez más pues se incrementa el equipamiento de los coches y se controlan cada vez también más sistemas electrónicos
Tanta cantidad de cables y conexiones aumentan mucho el peso, se incrementa el riesgo de incidentes ……… y no caben …………
Multiplexado y can bus
Para reducir el cableado y conexiones en un sistema con muchos calculadores CE/UM y los correspondientes sensores/captadores de información i, se utiliza un sistema de comunicación por “autopista” de alta velocidad para el tránsito de la información, la red de multiplexado, y los datos de los sensores se codifican en paquetes de información, con los can bus.
En la animación que sigue propongo una explicación didáctica de este sofisticado medio de transmisión de datos:
- El multiplexado; es un circuito de alta capacidad que comunica todos los CE/UM del automóvil
- Información de los sensores i; los sensores/captadores pasan sus datos solamente al CE/UM más próximo
- Tratamiento de los datos; cada CE/UM comprime y codifica los datos de los sensores que le informan
- Los can bus; la información codificada y comprimida conforma un paquete con tres grupos de datos que luego veremos
- Transmisión de los can bus; los paquetes de información codificada y comprimida, can bus, son enviados por cada CE/UM al circuito de multiplexado
- Recepción de los can bus; los CE/UM reciben las informaciones de los demás sensores contenidas en los can bus, las descodifican y almacenan para realizar sus funciones de gestión, eliminando los datos tras ser utilizados (pueden conservarse en una memoria tipo “caja negra” según los criterios de diseño)
Detalles de los can bus
En la animación que se ve a continuación sobre el fondo del circuito eléctrico de un Volkswagen Phaeton, se explica con más detalle el modo de funcionamiento de los can bus, de forma didáctica como se ha hecho hasta ahora:
- Se ve un CE/UM en grande y tres más
- A continuación el circuito de comunicación por multiplexado que continua a los demás CE/UM
- Aparecen tres sensores de información que pasan sus datos al CE/UM grande al que están conectados
- El CE/UM grande codifica y comprime la información en tres parámetros, de izquierda a derecha son; concepto, valor y prioridad
- En este caso he seleccionado estos tres paquetes de información:
| Concepto | Valor | Prioridad |
| Tº del motor | 96º | 2ª |
| RPM | 2.500 | 3ª |
| Velocidad rueda delantera izquierda (km/h) | 24 | 1ª |
- Estos paquetes de información, can bus, pasan al circuito de multiplexado
- Los CE/UM reciben los can bus; los descodifican y almacenan para ser utilizados según su orden de prioridad, en este caso sería así; 1º velocidad de la rueda delantera izquierda, 2º temperatura del motor y 3º RPM
- Se ve el esquema de un can bus con sus tres grupos de datos; concepto, valor y prioridad (en realidad se puede disponer de más secciones de información)
- Para diagnosticar un sistema de multiplexado y can bus es preciso un PC de diagnóstico que se conecta a la toma (OBD; “on board diagnostic” o diagnóstico a bordo)
- De esta forma se comunica el PC con el o los CE/UM “jefe” (UMJ) que actúa/n como coordinador/es del sistema para cualquier operación, desde el diagnóstico a la configuración, obtención de datos u otras funciones
- Por legislación se ha de poder acceder a información de seguridad y contaminación, para las demás cada marca de automóviles da accesos más o menos abiertos
Con la complejidad cada vez mayor de los sistemas embarcados en el automóvil y sus interconexiones externas es habitual que haya varias redes de sistemas de multiplexado interconectados.
Se ha utilizado un proceso intuitivo y didáctico para las explicaciones de un sistema tan elaborado como este para poder ser comprendido en un primer nivel.
Es algo similar a las redes ADSL que se utilizan en internet.
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Otros enlaces
Vídeos de interés
https://youtu.be/CYCiUejwrgY
