Hardware-ingeniari gehienek modu gogorrean ikasten duten OBD eskanerraren PCBAri buruzko 10 datu hotzak

Konektatu OBD eskaner bat eta zure telefonoa motorraren RPM, hozte-tenperatura eta akats-kodeekin pizten da. USB unitate bat konektatzea bezain erraza dirudi.

Baina barruko PCBA "Bluetooth gaitutako protokolo bihurgailu" bat besterik ez dela uste baduzu, gutxietsi egiten ari zara automobilgintzaren elektronikan sartzen dena. Hona hemen 10 datu hotz eta gogorrakOBD eskanerra PCBAdiseinua eta fabrikazioa - datu-orrietan sartzen ez diren egiak, baina erabat eremuko hutsegiteak bihurtzen dituztenak.

1. OBD-II konektoreko hiru pin 25 urte baino gehiago "erreserbatuta" egon dira

OBD-II konektoreak 16 pin ditu. Arauak horietako batzuk argi definitzen ditu:

• Pin 4 — Txasisaren lurra

• Pin 5 — Seinalearen lurra

• Pin 16 — Bateria (beti piztuta, pizte-giltzaren posizioa edozein dela ere)

• Pin 6 eta Pin 14 — CAN_H eta CAN_L (2008az geroztik nagusi den protokoloa)

• Pin 7 — K-Line (ISO 9141-2 / KWP2000, Europako eta Asiako ibilgailu zaharretan aurkitua)

• Pin 2 eta Pin 10 — SAE J1850 PWM (Ford) / VPW (GM)

Eta gero beste batzuk:

Pin 1, 3, 8, 9, 11, 12 eta 13 - ofizialki "fabrikatzaile diskrezioa" gisa izendatua.

Mercedes-ek Pin 1 erabil dezake esnatzeko seinale gisa. GM-k abiadura baxuko CAN bideratu dezake 12 pinaren bidez. Volkswagen-ek 3 pin-a gorde dezake airbag moduluan sartzeko diagnostiko kanal zehatz baterako.

Gertaera hotza: CAN (Pins 6/14) eta K-Line (Pin 7) soilik bideratzen dituen PCBA batek isurien ikuskapena gaindituko du eta motorraren RPM ondo irakurriko du. Baina gidatzeko angeluaren sentsorearen datuak, ABS ponparen informazioa edo airbag moduluaren memoria atzitzeko - "hobetutako" diagnostiko horiek fabrikatzailearen diskrezio-pin hauen bidez joaten dira askotan. PCBA-k ez badu haiei bideratzen aztarnarik, ez du inoiz firmware OTA eguneratzeek funtzionalitate hori desblokeatuko. Hardware laguntza norabide bakarreko atea da.

2. Chipset berdina, PCB diseinu ezberdina - Ibilgailuen estalduran % 30eko aldea.

Bi PCBAk MCU bera eta CAN transzeiver bera erabiltzen dute. Bat ezin hobeto konektatzen da 2015eko BMW batekin. Besteak ez du komunikazioa ezartzen.

Errudunak xehetasun batera iristen dira askotan: CAN inpedantzia diferentziala kontrolatzea.

CAN busak 100Ω ±% 10eko inpedantzia diferentziala behar du. Arrastoaren zabalera eta tartea gaizki kalkulatzen badira, eta inpedantzia 85Ω edo 115Ω-ra noraezean badago, seinalearen islak gertatzen dira. Begiaren diagrama ixten da. Abiadura baxuetan (250 kbps, ibilgailu zaharretan ohikoa), baliteke sistemak funtzionatzea. Baina 2015etik osteko Europako ibilgailuetan CAN-FD 2 Mbps edo 5 Mbps-n ibiltzen direnean, inpedantziarekin bat ez datorren plaka batek eskua estutuko du.

Datu hotza: "1996ko eta berriagoak diren ibilgailu guztiekin bateragarriak direla" dioten kostu baxuko eskaner askok Gerber fitxategi berberak berrerabiltzen dituzte hainbat produktu belaunalditan, abiadura handiagoko protokoloetarako zero inpedantzia optimizatuta. Toyota zaharrago batean ezin hobeto funtzionatzen dute, baina Mercedes berri batean ere ez dira identifikatuko, ez firmwarea oker dagoelako, baizik eta PCB-aren arrastoak fisikoki zehaztapenik gabe daudelako.

3. 9V-36V sarrerako tartea ez da "bateragarritasun unibertsala"ri buruz - Biziraupenari buruzkoa da

OBD konektoreko 16 pinak ibilgailuaren bateriatik zuzenean hartzen du energia. 12 V-ko sistema batean, alternadorearen irteera 13,8 V eta 14,4 V artean dabil. 24 V-ko ibilgailu komertzialetan, funtzionamendu-tentsio normala 27 V eta 29 V artean dago.

Baina egoera egonkorreko tentsioa ez da mehatxua. Iragankorrak hauek dira:

• Alternadorea biraka ari den bitartean bateria deskonektatzeak 60 V-tik 100 V-ko karga induktiboko isurketa-puntak sortzen ditu.

• Huts egiten ari den tentsio-erregulatzaile batek 36 V-tik gora igo dezake autobusaren tentsioa.

• Saltoan abiarazteak kablearen polaritate oker batekin - edo 24V-ko sistema bat 12V-ko ibilgailu batera konektatuz - 24V osoa zuzenean OBD atakara elika dezake.

Gertaera hotza: PCBA potentzia sarrerako TVS diodoa normalean 30V eta 33V arteko matxura-tentsioarekin hautatzen da. Aukeratu baxuegia, eta TVS-ek 24 V-ko sistemaren funtzionamendu arruntean, bera eta beherako zirkuituak frijitzen ditu. Aukeratu altuegia, eta TELEBISTAk ez du funtzionatuko DC-DC bihurgailua jada hondatu arte. Balio hori ez da erreferentziazko diseinu batean aurkitzen. OBD atakako benetako uhinen tentsio-formak hamaika ibilgailu-modelotan neurtzetik dator. Fitxa teknikoek ez dizute hori esango.

4. OBD pinen benetako bizi-iraupena ez da txertatzeko zikloak - Bibrazioen nekea da

Erosketa zehaztapenek "5000 txertatze-ziklo" adierazten dute askotan OBD konektorerako. Baina eremuaren itzulerek beste istorio bat kontatzen dute: pinak ez daude gastatuta, soldadura-junturak pitzatuta daude.

Mekanismoa sinplea da:

OBD ataka ibilgailuaren metalezko xasisean muntatzen da aginte-panelaren azpian. Ibilgailuak kolpe bat jotzen duenean, atakak txasisarekin bibratzen du. Eskanerraren gorputza (batez ere pantailak eta bateriak dituzten modelo astunagoak) 16 pin horien beste muturrean zintzilik dago, palanka-beso gisa jarduten du.

Abiadura-denbor bakoitza soldadura-junturan makurtze-tentsio-ziklo batean bihurtzen da. Urtebete egunero gidatzen = 10.000 abiadura-kopuru gutxi gorabehera = 10.000 neke-ziklo.

Gertaera hotza: OBD konektorearen bizi-iraupenaren benetako erabakigarria ez da pinetako urrezko lodiera; eskanerraren karkasaren grabitate-zentroa eta PCBAren pisuaren banaketa da. MCUa eta bateria entxufearen muturretik gertuago kokatuz eta pantaila urrunago jarriz gero, grabitate-zentroa aurrera mugitzen da, pinen makurdura-momentua nabarmen murriztuz. Diseinu batzuek muntatzeko zuloak gehitzen dituzte PCBAn eta metalezko euskarriak erabiltzen dituzte karkasa partekatzeko. Etxebizitza irekitzen duzun momentuan ikusten da hori, eta berehala esaten dizu diseinatzaileak ingeniaritza mekanikoa edo ingeniaritza elektrikoa besterik ez ote zuen ulertu.

5. CAN Transceiver Lo-korronteak ibilgailuen bateria agor dezake hiru hilabete baino gutxiagotan

OBD eskaner asko mugagabean konektaturik geratzen dira. Jabeak ahazten du hor daudela.

Ongi diseinatutako PCBA batean, MCU lo sakonean sartzen da eta CAN transceptor-a egonean moduan aldatzen da. Plakaren egonean dagoen korronte osoa 50 µA eta 100 µA artekoa izan behar du.

Baina igorgailua erreserbarako konfiguratuta ez badago (edo firmwareak ez badu behar bezala gaitzen), igorgailuak entzute-modu aktiboan jarraituko du, eta 5 mA eta 10 mA hartzen ditu. Biderkatu 5 mAz 24 orduz 90 egunez, hau da 10,8 Ah bateriaren edukiera. Bidaiarien autoen bateria tipikoa 50 Ah-tik 60 Ah-koa da.

Gertaera hotza: OBD konektoreko 16. pinak bateria beti piztuta dago, ez da piztearen bidez aldatzen. Entxufatuta dagoen edozein eskaner elektrikoa ateratzen ari da 24/7, urteko 365 egunetan. 0,1 mA-ko egonean dagoen korronte-diferentzia izan daiteke entxufatuta uzteko ondo dagoen eskaner baten eta hiru hilabetetan bateria isilean hiltzen duen baten arteko aldea. Parametro hau oso gutxitan neurtzen da I+G garaian, baina bermearen itzulketetan laguntzaile nagusia da.

6. Automozio-mailako kondentsadoreek 10eko faktore batez gainditzen dute merkataritza-mailako OBD aplikazioetan

Hartu 100 µF / 25V MLCC bi kondentsadore:

Udan ibilgailu batean konektatzen den OBD eskaner bat: kabinako tenperatura 70 ºC irits daiteke leihoak itxita. Gehitu PCBAtik autoberotzea, eta kondentsadorearen gorputz-tenperaturak 85 °C gainditzen ditu erraz.

Tenperatura horretan, merkataritza-mailako kondentsadoreak azkar degradatzen dira: elektrolitoa lehortzen da, kapazitatea jaisten da, ESR igotzen da eta potentzia-errailaren uhina handitzen da MCU ausaz berrezartzen den punturaino.

Gertaera hotza: kondentsadore guztiak AEC-Q200 mailara eguneratzeak 0,50 dolar inguru gehitzen du plaka bakoitzeko — BOM ​​kostu osoaren %2 baino gutxiago. Bertsio-berritze hori saltatzeak eremuan hutsegite tasa bikoiztu dezake. Baina hau da, hain zuzen, erosketa sail batek "bat etortzea kapazitatearekin eta tentsioarekin soilik" esaten duenean mozten den txokoa. Benetako adituek AEC-Q200 ziurtagiria eta tenperatura altuko karga-bizitzaren proba-txostena eskatzen dituzte, ez soilik datu-orri orria.

7. "FR-4" ez da materialaren zehaztapena - Sukoitasunaren balorazioa da

OBD eskanerrek hotz handia ikusten dute, batez ere iparraldeko merkatuetan.

Kanada, Eskandinavia, Txinako ipar-ekialdea — -30 °C neguko tenperaturak ohikoak dira. Hotzean abiaraztean, PCBAk shock termikoa jasaten du -30 °C-tik kanpai azpiko tenperaturara minutu gutxitan.

FR-4 laminatu estandarrak 130 °C eta 140 °C arteko Tg (beira trantsizio-tenperatura) du, eta horrek nahikoa dirudi goi mailan. Baina maila baxuan, epoxi erretxina estandarra hauskorra bihurtzen da -25 °C-tik behera. Kobrezko padaren eta substratuaren arteko atxikimendua degradatzen da. Dozena bat ziklo hotz-termikoren ondoren, mikro-arrailak sor daitezke BGA soldadura-bolen azpian, eta etengabeko hutsegiteen ondorioz, "hotzean ez konektatuko, baina berotzen denean ondo funtzionatzen du".

Datu hotza: "FR-4" sukoitasunaren balorazioa besterik ez da; ez du ezer esaten fidagarritasun termikoari buruz. Automobilgintzako benetako PCB materialak (adibidez, Shengyi S1000-2M edo Taiyo TUC serieak) Tg-k ez ezik, CTE (hedapen termikoaren koefizientea), Td (deskonposizio-tenperatura) eta CAF (filamentu anodiko eroalea) erresistentziaren arabera zehazten dira. Garrantzitsuena, 1.000 shock termiko-ziklo gainditu behar dituzte -40 °C-tik +125 °C-ra. "FR-4" besterik gabe esaten duen erosketa zehaztapenak ez du zentzurik. Laminatu-kalifikazio eta hornitzaile-izen zehatz bat eskatzea da erosle informatuak gainontzekoetatik bereizten dituena.

8. Pin 4 eta Pin 5 bi arrazoi bereizi dira - Ez dute elkarrekin lotu behar taulan

4. pin txasisaren lurra da (potentziaren itzulera). Pin 5 seinalearen lurra da (sentsorearen erreferentzia). Ibilgailuaren aldetik, elkarrekin lotuta daude, baina bide ezberdinetatik:

• 4. pinak korronte handiak eramaten ditu eta tentsio-jaitsiera du bere itzulerako bidean.

• 5. pinak korronte arbuiagarria du eta maila baxuko seinaleen erreferentzia gisa balio du.

PCBA batek konektorean 4. eta 5. pinak batera laburtzen baditu, horren ondorioa seinalearen lurreko planoan zarata areagotu egiten da, eta horrek CAN transzeigailuaren modu komuneko tentsioa igotzen du eta bit errore-tasa txikiagotzen du.

Gertaera hotza: PCBA diseinu onak 4. eta 5. pinak bereizita bideratzen ditu lurreko plano nagusira, puntu bakarreko konexioarekin, ferrita ale baten bidez edo 0Ω-ko erresistentzia potentziaren sarrera-puntuan. Xehetasun bakar honek nabarmen hobetzen du CAN seinale-zarata erlazioa. Erreferentzia eskemak ia beti zuzen erakusten du. Baina Diseinuan zehar, ingeniari askok laburtzen dituzte bideratze-lekua aurrezteko; akatsa eskeman ikusezina, baina nahastezina EMC probetan.

9. Ibilgailu batzuetan, Pin 16 Ez da bateria-konexio "purua".

Ibilgailu gehienetan, Pin 16 bateriaren terminal positibora zuzenean konektatzen da fusible baten bidez.

Baina Amerikako eta Alemaniako modelo jakin batzuetan, fabrikatzaileak diodo bat edo PTC termistore bat txertatzen du 16 pinarekin seriean — alderantzizko korrontea saihesteko eta OBD zirkuitua babesteko.

Horrek esan nahi du:

• Eskanerrak benetako bateriaren tentsioa baino 0,3 V eta 0,7 V gutxiago ikusten du (diodoaren aurrerako tentsio jaitsieraren ondorioz).

• PMICaren azpitentsioaren blokeoaren (UVLO) atalasea altuegia ezartzen bada (esan, 10 V-tik behera itzali), baliteke eskanerra ez abiatzea hotzean edo inaktibo baxuko baldintzetan.

Gertaera hotza: OBD eskaner batzuk "ibilgailuei buruz hautagarriak" dira - modelo baten adibide batean lan egiten dute, baina ez ekoizpen-lerro bereko ibilgailu berdin batean. Arrazoiaren kausa askotan diodoaren jaitsiera zehatz horretatik dator. Hardware-ingeniari esperientziadunek PMIC UVLO atalasea 7V-ren azpitik ezartzen dute, diodoen jaitsieraren, tentsioaren beherakadaren eta tenperatura hotzeko bateriaren depresioaren konbinaziorik muturrekoenetan ere eskanerra abiarazten dela bermatuz. Diseinatzaile gehienek erreferentzia-diseinuaren 10V-ko UVLO kopiatzen dute eta ez dute berriro pentsatu, eremuko kexak iritsi arte.

10. Proba funtzional guztiak ez dira berdinak sortzen

BakoitzakOBD eskanerra PCBAproba funtzionalak (FCT) egiten ditu ekoizpen-lerroan bidali aurretik. Baina "proba funtzionalak" oso gauza desberdinak esan ditzake:

Gertaera hotza: eredu finkoko probak "transceptor pinak ez daude atzerantz soldatzen" soilik egiaztatzen du. Uhin-formaren probak egiaztatzen du inpedantzia parekatzea, amaierako erresistentzia, TVS soldadura eta modu komuneko itotzearen polaritatea zuzenak direla — geruza fisikoko arazo bakoitzak sinadura bat uzten duelako uhin forman: anplitude baxua, modu komuneko desplazamendua edo ertz motelak. Fabrika batek uhin-formaren probak egiten dituen ala ez da "fabrikako QC gainditzen duen" eta "bezeroaren ibilgailuan lan egiten duen" iragarlerik indartsuena. Eta kostu aldea? Gehienbat, proba-instalazioen diseinuaren konplexutasunean eta proba-geltokiaren ziklo-denboran. Hemen inbertitzeko prest dauden hornitzaileak eremuaren fidagarritasuna ulertzen duten hornitzaileak dira.

Behar bezala diseinatutako OBD eskaner PCBA bat ez da inoiz "osagaiak soldatu eta funtzionatzen du" bezain erraza.

16 OBD pinetatik zeintzuk bideratzen diren eta zeintzuk ez dira erabiltzen, hurbilen dagoen voltarekin zehaztutako TVS matxura-tentsio zehatzera; CAN aztarnetan inpedantzia diferentzialaren kontroletik kondentsadore bakoitzeko AEC-Q200 kalifikaziora arte - xehetasun bakoitzak zehazten du produktu bat "funtzionala" edo benetan "fidagarria" den. Soroan hiru hilabetez bizirik irauten duen ala bost urtez ibilgailu berean entxufatuta egoten den deskonektatu gabe.